《计算机组成原理》试题涉及到计算机组成原理中的多个核心概念,包括数制转换、编码类型、浮点数运算、海明码、ALU 运算、指令系统设计、微程序控制器、存储器特性、高速缓存(CACHE)、磁盘阵列(RAID)以及输入/输出(I/O)方式。下面是对这些知识点的详细解释:
1. 数制转换:将十进制数转换为二进制、八进制和十六进制是基础计算技能。例如,+107/128 转换为二进制、八进制和十六进制的过程展示了如何通过除基取余法进行转换。二-十进制编码(如 8421 BCD 码)是一种有权码,其中每个位都有权重,如4位二进制表示一个十进制数。
2. 浮点数运算:原码一位乘法计算涉及浮点数的乘法过程,包括多次乘以2的负幂、右移并累加部分积。这里演示了如何处理正负数乘法和舍入误差。
3. 海明码:海明码是一种检错纠错码,通过分散数据位中的冗余位,可以检测并修正单个错误。它利用奇偶校验位,确保每个数据位都参与到多个校验位的计算中。当一位错误发生时,至少两个校验位会受到影响,从而能被检测出来;若同时有两个错误,也可以通过冲突的校验位位置发现错误,但无法自动纠正。
4. ALU(算术逻辑单元):ALU 是运算器的核心,可执行加法、减法、逻辑与、逻辑或、位移等基本运算。使用多累加器可以提高并行计算能力,加速运算速度。乘商寄存器用于存储乘法和除法操作的结果。
5. 指令系统设计:设计时需考虑指令的寻址模式、操作码结构、指令集大小、指令种类等,以满足高效、灵活和易用的需求。
6. 微程序控制器:获取下一条指令地址的方式包括顺序执行、跳转、中断、返回等,微程序控制器通过微指令控制机器周期,实现更复杂的操作。
7. 存储器:静态存储器(SRAM)速度快但价格高,适合做高速缓存;动态存储器(DRAM)速度较慢但成本低,常用于主存储器。CACHE 的映射方式有直接映射、全相联映射、组相联映射,各有优缺点,衡量其性能的关键指标是命中率。
8. 磁盘阵列(RAID):RAID0 提高性能,无冗余;RAID1 提供镜像,容错性好;RAID4 支持块级校验,但仍有单点故障;RAID5 提供分布式奇偶校验,可容忍单块硬盘故障。
9. I/O 方式:程序控制方式简单但效率低;中断方式允许CPU与I/O设备并行工作,提高效率;DMA方式允许数据直接在设备与内存间传输,无需CPU参与,但可能对内存造成访问冲突。
10. 打印机类型:针式打印机适合多层表格打印,成本低但质量较低;喷墨打印机色彩好,适于照片打印;激光打印机速度快,质量高,适用于文档打印。
以上是《计算机组成原理》试题涵盖的知识点,它们是计算机科学的基础,对于理解计算机系统的工作原理至关重要。