贵州开放大学计算机组成原理期末考试试卷与参考答案

以下是关于贵州开放大学《计算机组成原理》期末考试的复习笔记，结合常见考点和题型整理而成，供参考：

一、考试重点知识点梳理

1. 计算机系统概述

- 计算机系统层次结构：了解硬件、软件层次（从微程序到应用层）。

- 冯·诺依曼体系结构：存储程序概念、五大部件（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备）。

- CPU功能：控制器（指令控制）和运算器（数据处理）的分工。

2. 数据的表示与运算

- 数制转换：二进制、八进制、十进制、十六进制之间的转换。

- 定点数与浮点数：

- 定点数：原码、反码、补码、移码的表示方法及补码运算规则。

- 浮点数：IEEE 754标准（单精度、双精度），阶码移码表示，尾数原码/补码表示。

- 溢出判断：补码加减法运算中的溢出条件（符号位异或结果为1时溢出）。

- 算术逻辑单元（ALU）：功能、运算类型（加减、逻辑、移位等）。

3. 运算方法与运算部件

- 加减法运算：补码加减法步骤（符号位参与运算，结果溢出判断）。

- 乘法运算：原码一位乘、补码一位乘的规则。

- 除法运算：原码加减交替除法的步骤。

- 浮点运算：对阶、尾数运算、规格化、舍入处理。

4. 中央处理器（CPU）

- 指令系统：

- 指令格式（操作码、地址码）、寻址方式（立即数、直接、间接、变址、基址、相对寻址）。

- 机器指令执行流程（取指、译码、执行、访存、写回）。

- 控制器：

- 硬布线控制与微程序控制的区别。

- 指令周期、机器周期、时钟周期的关系。

- 流水线技术：流水线的阶段划分（取指、译码、执行、访存、写回）、流水线冲突（结构、数据、控制冲突）及解决方法。

5. 存储系统

- 主存储器：

- 半导体存储器类型（SRAM、DRAM）的特点及工作原理。

- 主存容量扩展（字扩展、位扩展）。

- Cache：

- Cache与主存的映射方式（直接映射、组相联、全相联）。

- 替换算法（随机替换、LRU、FIFO）。

- 缺点命中率计算。

- 虚拟存储器：

- 分页、分段存储管理的基本概念。

- 页表结构、缺页中断处理。

6. 输入输出系统

- I/O接口功能：数据缓冲、状态控制、中断控制。

- 总线：

- 总线分类（片内总线、系统总线、通信总线）。

- 总线仲裁（集中式、分布式）、总线操作时序（同步、异步）。

- DMA方式：DMA控制器功能、DMA与程序中断、通道的区别。

- 中断机制：中断响应过程、中断屏蔽、中断嵌套。

二、常见题型与参考答案示例

1. 选择题

例题：以下关于补码的描述中，错误的是（ ）。

A. 正数的补码与其原码相同

B. 负数的补码是反码末位加1

C. 补码的符号位参与运算

D. 补码的数值范围比原码小

答案：D

解析：补码的数值范围与原码相同，但消除了+0和-0的区别。

2. 简答题

例题：简述流水线技术的优缺点。

参考答案：

- 优点：提高CPU吞吐率，缩短指令执行时间。

- 缺点：存在流水线冲突（如结构冲突、数据冲突、控制冲突），需额外硬件开销，复杂指令可能降低效率。

3. 计算题

例题：已知X = -0.1011，Y = +0.0101，用补码一位乘法计算X×Y。

解答步骤：

1. 补码表示：[X]补 = 1.0101，[Y]补 = 0.0101。

2. 乘法过程（略，需写出部分步骤）。

3. 最终结果：-0.0100111（需规格化处理）。

4. 综合题

例题：设计一个直接映射的Cache，主存容量为256KB，块大小为16字节，Cache容量为8KB。

解答：

1. 主存地址格式：

- 主存块数：256KB / 16B = 16384块 → 14位块地址。

- Cache块数：8KB / 16B = 512块 → 9位Cache地址。

2. 地址映射：

- 主存地址分为3部分：

- 标记（14-9=5位） + 组号（9位） + 块内地址（4位）。

- Cache直接映射：每个主存块对应唯一Cache块，组号即Cache地址。

三、复习建议

1. 重点章节：

- 数据表示与运算（补码、浮点数）、CPU指令执行流程、Cache映射方式、流水线冲突。

2. 题型分析：

- 选择题和简答题占比较高，需熟记概念；计算题需掌握步骤（如补码运算、浮点数转换）。

3. 答题技巧：

- 简答题分点作答，避免遗漏关键点；计算题需写出关键步骤（如补码运算需写出中间结果）。

四、参考教材与资料

- 教材：《计算机组成与设计：硬件/软件接口》（David A. Patterson等）

- 辅助资料：历年真题、课堂笔记、实验报告。

注：以上内容为通用复习框架，具体考试题目可能因年份和教师要求略有差异，建议结合教材和课堂笔记重点复习。