计算机系统结构简答题复习
计算机系统结构复习题(附答案) (1)

计算机系统结构复习题和重点(附答案)一、单项选择题1.实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由()A.编译程序解释B.编译程序翻译C.汇编程序解释D.汇编程序翻译2.系列机软件必须保证()A.向前兼容,并向上兼容B.向前兼容,并向下兼容C.向后兼容,力争向上兼容D.向后兼容,力争向下兼容3.浮点数尾数基值r m=8,尾数数值部分长6位,可表示规格化正尾数的个数是()A.56个B.63个C.64个D.84个4.在IBM370系统中,支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是()A.“执行”指令B.“程序调用”指令C.“比较与交换”指令D.“测试与置定”指令5.关于非专用总线三种控制方式中,下列叙述错误..的是()A.集中式定时查询,所有部件共用同一条“总线忙”线B.集中式定时查询,所有部件都用同一条“总线请求”线C.集中式独立请求,所有部件都用同一条“总线请求”线D.集中式串行链接,所有部件都用同一条“总线请求”线6.磁盘外部设备适合于连接到()A.字节多路通道B.数组多路通道或选择通道C.选择通道或字节多路通道D.数组多路通道或字节多路通道7.在Cache存储器中常用的地址映象方式是()A.全相联映象B.页表法映象C.组相联映象D.段页表映象8.在指令级高度并行的超级处理机中,下列叙述正确的是()A.超标量处理机利用资源重复,要求高速时钟机制B.超流水线处理机利用资源重复,要求高速时钟机制C.超标量处理着重开发时间并行性,要求高速时钟机制D.超流水线处理机着重开发时间并行性,要求高速时钟机制9.间接二进制n方体网络是一种()A.多级立方体网络B.多级全排列网络C.单级立方体网络D.多级混洗交换网络10.多端口存储器适合于连接A.紧耦合多处理机B.松耦合多处理机C.机数很多的处理机D.机数可变的多处理机二、填空题11.多处理机实现的是___________、___________间的并行。
计算机体系结构必考知识点

计算机体系结构必考知识点一、知识概述《计算机体系结构必考知识点》①基本定义:计算机体系结构呢,简单说就是计算机的各个组成部分,像处理器、内存、输入输出设备等,它们之间是怎么连接的,还有各自的功能怎么协同工作。
就好比一个足球队,每个球员(硬件组件)都有自己的位置(功能),教练(操作系统等软件)怎么安排他们配合踢球(协同工作),这就是大致的概念。
②重要程度:在计算机这个学科里,这可太重要了。
要是不懂体系结构,就好比你盖房子不知道怎么搭框架,那接下来的装修(软件开发之类的)就无从下手。
计算机系统的性能、功能等都和它有很大关系。
③前置知识:得有基本的数字电路知识,像什么是逻辑门之类的。
还有对计算机各个硬件部件有个简单了解,就像你得知道有CPU这个东西,它大致是干啥的。
如果之前学过计算机组成原理那就更好了,就像你是个盖房子的小工,盖了几次小房子(了解简单的硬件组合),再来盖大楼(学习体系结构)就容易些。
④应用价值:实际应用可多了。
比如说设计新的计算机芯片,要考虑体系结构。
像手机厂商想让手机运行得更快,还不那么耗电,那就得优化手机芯片的体系结构。
再比如说云计算中心设计大型服务器集群,也得按照合理的体系结构来,这样才能高效处理海量的数据。
二、知识体系①知识图谱:在计算机学科的大地图里,计算机体系结构是重要的一块。
它连接着计算机硬件底层,向上又影响着操作系统、软件应用的开发。
就好比它是城市里的交通规划(对计算机里的数据等流动起规划作用),其他的建筑物(软件等)得按照这个交通规划来建设。
②关联知识:和计算机组成原理关联紧密,组成原理就像是讲每个部件的详细构造,体系结构就是把这些部件组合起来看。
和操作系统也有很大关系,操作系统的运行依赖于计算机体系结构提供的环境。
就好像演员(操作系统)得在舞台(体系结构)上表演。
③重难点分析:掌握难度在于概念比较抽象,像多级存储体系结构,什么缓存、主存、外存的关系不好理解。
关键点在于要理解各个部件的交互原理。
计算机系统结构-张晨曦-考试归纳(完整版)

期末考试归纳2020年8月17日11:26虚拟机与物理机的划分,如图所示。
从各个层次的角度看到的计算机是什么样的?从微程序机器级看到的是门电路,从传统机器语言机器级看到的是寄存器,从操作系统机器级看到的是完整的计算机实现:指的是计算机组成的物理实现,主要是关注部件的物理结构,包含器件技术和微组装技术。
举例区分这三者:联系:计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。
计算机实现是计算机组成的物理实现。
一种体系结构可以有多种组成。
一种组成可以有多种实现。
简单版本:答:如在设计主存系统时,确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构。
确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成。
选择存储芯片类型、微计算机系统的设计(判断、计算)1.4 计算机系统结构的发展简答、综述题:冯诺依曼结构的缺陷是什么,可以从哪些角度去改进?缺陷:1.以运算器为中心,所有部件的操作都由控制器集中控制。
导致它的输入输出的操作只能串行执行。
改进角度:对输入输出方式进行改进。
如图所示有三大类的输入输出方式,从上到下使成才能继续执行,而到了DMA方式,CPU不需要每次都等待,而是一批数据传输完成之后再进行干预,最后的冯诺依曼结构的特点是哪些?简答题:系列机是什么?是如何实现可移植性的?系列机是由同一厂家生产的具有相同系统结构,但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。
这些计算机有相同的指令系统,所以从机器语言程序员角度来看,同一系列的各档计算机的属性都是相同的,因此这个属性编制或编译生成的二进制代码都能够不加修改的通用于各档计算机。
向后兼容是系列机的根本特征。
其中向后兼容是系列机的根本特征。
兼容机和系列机的区别?系列机:由同一厂家生产的具有相同系统结构,但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。
兼容机:是由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机仿真:用一台现有机器(宿主机)上的微程序去解释实现另一台机器(目标机)上的指令集。
计算机体系结构试题及答案

计算机体系结构试题及答案一、简答题1、请你简述冯·诺依曼结构的工作原理。
指出:它的结构特点是什么?冯·诺依曼结构是指计算机采用存储程序的工作方式,包含五个部分:算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)、存储器(Memory)、输入/输出设备(I/O)、数据通路(Bus)。
它的工作原理是,程序从存储器中读取指令,指令分解成操作码和地址,控制单元根据操作码控制算术逻辑单元完成运算,然后将结果存储到存储器中或输出到I/O设备中。
其结构特点是:CPU与存储器采用同一总线,存储程序的方式,将数据和指令存储在同一存储器中,指令操作码和地址采用相同位数的二进制代码表示。
2、请你简述计算机的指令周期,以及每个阶段的作用。
指令周期是指计算机执行一条指令所经历的若干个阶段,一般包括取指令(Fetch)、指令译码(Decode)、执行指令(Execute)、存储结果(Write Back)四个阶段。
具体作用如下:取指令:从存储器中读取指令。
指令译码:对指令进行解析,确定指令的类型和操作数。
执行指令:根据指令类型和操作数进行相应的运算。
存储结果:将执行结果存储到指定的地址中,或者输出到I/O设备中。
3、请你简述计算机CPU的主要组成部分及其作用。
计算机CPU包含三个主要组成部分:算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)、寄存器组。
具体作用如下:算术逻辑单元(ALU):执行算术和逻辑运算,例如加、减、乘、除、与、或、非等运算。
控制单元(CU):控制计算机的运行,包括指令译码、节拍发生、中断处理、目标跳转等操作。
寄存器组:存储一些特殊的数据,例如程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、通用寄存器等。
4、请你简述计算机的系统总线及其作用。
计算机的系统总线是一种用于传送信息的共享通信通路,分为三类:地址总线(Address Bus)、数据总线(Data Bus)、控制总线(Control Bus)。
其主要作用是实现各个组件之间的数据传输和控制信号传送,如CPU向存储器读写数据、I/O设备访问存储器等。
《计算机系统结构》往年考题

《计算机系统结构》往年考题一、简答题1. 指令流水计算机中,采用独立的指令缓存与数据缓存对系统性能有什么好处。
2. 什么是指令动态调度?使用寄存器重命名能够解决哪些数据冲突?3. 从数据和指令的角度,分别说明引起时间与空间局部性的原因。
4. 直接用虚拟地址索引缓存会存在什么问题?5. 多处理机为什么要维护缓存一致性?二、填空题1. 16个处理器组成的网络,使用均匀函数相联,那么与10号相联的是。
2. 有16个处理器,编号为0,1,…,15,先经过PM2+3,再经过混洗变换后,11号处理器连向___号处理器。
3. 使用混洗交换单级网络将一个PE中的数据播送到所有16个PE中,需要___次交换,需要___混洗。
假设每步只能进行混洗或交换中的一种变换。
4. 16个处理器组成的网络,采用PM2±0,PM2±2链接,网络直径为,结点度为。
5. 可以在向量与标量工作模式中切换的处理器,处理向量时效率是处理标量的9倍。
已知运行一段程序时有1/4的时间在运行向量指令,向量指令的比例为。
6. 向量处理器在串行模式执行以下指令需要拍,使用链接技术需要拍。
v3 <- A (load, 6拍)v2 <- v0 + v1 (add, 6拍)v4 <- v2 * v3 (mul, 7拍)7. 处理器P1和P2执行A, B, C三种指令的周期如下一段程序中A占60%,B占30%,C占和P2运行该程序时的CPI。
8. 已知一处理器指令缓存不命中率为2%,数据缓存不命中率为4%,不命中代价为100周期。
命中时,CPI为2,那么执行一段含有Load/Save指令各15%的程序时,其CPI为。
9. 五段流水线CPU,各段延迟时间分别为2.2ns, 2.5ns, 2.2ns, 2.3ns, 2.3ns。
连续执行10条指令,需要的时间为____,该CPU最高频率为____MHz。
10. 采用预留算法实现的非线性流水线优化调度,其启动循环为(1,3),则该流水线周期P为,调度后的禁止集(mod)F P为。
计算机体系结构各章简答题及答案

第一章计算机体系构造的根本概念1. 什么是计算机系统的多级层次构造?2. 硬件和软件在什么意义上是等效的?在什么意义上是不等效的?3. 经典计算机系统构造的本质是什么?4. 语言实现的两种根本技术是什么?5. 对于通用存放器型机器来说,机器语言程序设计者所看到的计算机的属性主要有哪些?6. 什么是软件兼容?软件兼容有几种?其中哪一种是软件兼容的根本特征?7. 什么是系列机?它的出现较好地解决了什么矛盾?8. 对计算机开展非常关键的实现技术有哪些?9. 实现软件移植的主要途径有哪些?10. 试以系列机为例,说明计算机系统构造、计算机组成和计算机实现三者之间的关系。
11. 存储程序计算机在系统构造上的主要特点是什么?12. 从系统构造的开展情况看,新型系统构造的设计主要从哪两方面着手?13. 软件技术两个最重要的开展趋势是什么?14. 计算机系统设计人员的技术挑战主要来自哪几个方面?15. 一种计算机系统构造的生命周期是怎样的?16. 商品的标价〔价格〕由哪些因素构成?17. 对计算机系统本钱产生影响的主要因素有哪些?18. 用户CPU时间由哪三个因素决定?19. 目前常用的测试程序分为哪五类?20. 什么叫测试程序组件?在评价计算机系统设计时最常见的测试程序组件是哪个?21. SPEC2000测试程序组件中包括哪几个测试程序组件?22. 测试基于Microsoft公司的Windows系列操作系统平台的最常用测试组件有哪些?23. 常用的专门的性能指标测试程序有哪些?24. 计算机系统构造设计和分析中最经常使用的三条根本原那么是什么?25. 根据Amdahl定律,系统加速比由哪两个因素决定?26. 从执行程序的角度看,并行性等级从低到高可分为哪几级?27. 从处理数据的角度,并行性等级从低到高可以分为哪几级?28. 计算机系统中进步并行性的技术途径有哪三种?29. 多机系统的耦合度可以分为哪几类?30. 单机系统和多机系统中,都是按哪三种技术途径分别开展为哪三类多处理机?31. 三种类型的多处理机〔同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统〕的主要区别是什么?1. 什么是计算机系统的多级层次构造?从计算机语言的角度,把计算机系统按功能划分成以下多级层次构造:2. 硬件和软件在什么意义上是等效的?在什么意义上是不等效的?硬件和软件在功能实现上是等效的,即一种功能可以由软件实现,也可以由硬件实现。
计算机系统结构复习题

1【简答题】传统的存储程序计算机的主要特征是什么?存在的主要问题是什么?目前计算机系统是如何改进的?正确答案:解:主要特征:(1)机器以运算器为中心;(2)采用存储程序原理;(3)存储器是按地址访问的、线性编址的空间;(4)控制流由指令流产生;(5)指令由操作码和地址码组成;(6)数据以二进制编码表示,采用二进制运算。
主要问题和改进:(1)问题:以运算器为中心,所有部件的操作都由控制器集中控制,导致慢速输入输出操作占用快速运算器矛盾,影响运算器效率发挥。
改进:各种分布式的I/O处理或输入输出方式如程序控制、DMA(直接存储器访问)方式、 I/O 处理机等。
(2)问题:数据和指令存放在同一存储器中,自我修改程序是难以编制、调试和使用的,不利于指令执行的重叠和流水。
改进:通过存储管理硬件的支持,由操作系统控制在程序执行过程中不准修改程序.(3)问题:访问存储器次数较多影响计算机系统性能。
改进:按内容访问的相联存储器CAM,大量使用通用寄存器,在CPU和主存之间设置高速缓冲存储器cache。
(4)问题:受程序计数器控制,程序执行只能串行、顺序执行.改进:改进CPU的组成,如采用重叠方式、先行控制、多操作部件甚至流水方式把若干条指令的操作重叠起来;采用向量处理技术、多机并行处理,总之通过并行处理技术进一步提升计算机系统速度。
(5)问题:需要指令功能更加丰富,但实现困难;计算机存储器容量大增,采用直接寻址方式指令中地址码位数不够.改进:出现了CISC和RISC指令系统,CISC用硬件实现大量丰富功能,RISC只包含使用频率高的少量指令;采用多种灵活的寻址方式,如间接寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址、页式寻址等。
2【简答题】通用寄存器型指令系统结构在灵活性和提高性能方面的优势主要体现在哪几个方面?正确答案:(1)寄存器的访问速度比存储器快很多;(2)对编译器而言,能更加容易、有效地分配和使用寄存器。
在表达式求值方面,通用寄存器型结构具有更大的灵活性和更高的效率。
《计算机体系结构》期末复习题答案

《计算机体系结构》期末复习题答案系别_________ 班级_________ 姓名__________ 学号__________一、填空题(每空1分)1.按照弗林(Flynn)分类法,计算机系统可以分为4类:SISD计算机、(SIMD计算机)、(MISD计算机)和(MIMD计算机)。
2. 改进之后的冯•诺依曼计算机的只要特点是存储器为中心,总线结构,分散控制。
3. 当前计算机系统中的存储系统是一个层次结构,其各层分别为:(通用寄存器,高速缓存,主存,辅存,脱机大容量存储器)。
4.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种,它们分别是:(全向量方式,直接相联方式,组相联方式)。
5.虚拟存储器的三种管理方式是(段式管理,页式管理和段页式管理)。
6.目前计算机中常用数据有(用户定义数据,系统数据和指令数据)三种类型。
7.通常可能出现的流水线的相关性有(资源相关,数据相关和控制相关)。
8.解决中断引起的流水线断流的方法有(不精确断点法和精确断点法)。
9.目前向量处理机的系统结构有两种:(存储器-存储器型和寄存器-寄存器型)。
10.通用计算机基本指令分为5类,它们分别是:(数据传送类,运算类,程序控制类,输入输出类,处理机控制和调试类)。
11.执行指令x1=x2+x3;x4=x1-x5会引起(RAW)类型的数据相关,执行指令x5=x4*x3;x4=x0+x6会引起(W AR)类型的数据相关,执行指令x6=x1+x2;x6=x4*x5会引起(WA W)类型的数据相关。
12.多计算机网络中,通常出现的4种通信模式是(单播模式,选播模式,广播模式和会议模式)。
13.传统的冯•诺依曼计算机是以控制驱动方式工作,以数据驱动方式工作的典型计算机是(数据流计算机),以需求驱动方式工作的典型计算机是(归约机),以模式匹配驱动方式工作的典型计算机是(人工智能计算机)。
二、名词解释(每题2分)1.计算机体系结构:计算机系统结构就是计算机的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性,是硬件子系统的概念结构及其功能特性。
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计算机系统结构简答题复习(1)
1、如果外设要求的通道实际流量十分接近或等于通道具有的最大流量时,
则可能发生局部的数据丢失问题,我们怎样解决(三种方法)?
答: 1. 增大通道最大流量。
2. 动态改变设备优先级。
3. 增加一定数量的缓存器,尤其是优先级比较低的设备
2、解决软件移植最好的办法有哪些?
1.采用系列机
2.采用模拟与仿真
3.采用统一的高级语言
3、证明在浮点数的字长和表数范围一定时,尾数基值rm取2或4具有最高
的表数精度
4、假设一条指令的执行过程分为"取指令"、"分析"和"执行"三段,每一段
的时间分别为△t、2△t和3△t。
在下列各种情况下,分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。
(1)顺序执行方式。
(2) "取指令"、"分析"和"执行"重叠。
计算机系统结构简答题复习(2)
5、RISC处理机的关键技术有哪四种?
1. 延时转移技术
2. 指令取消技术
3. 重叠寄存器窗口技术
4. 指令流调整技术
6、多处理机有那些基本特点?发展这种系统的主要目的有哪些?多处理机
着重解决那些技术问题?
1. 结构灵活
2. 程序并行
3. 并行任务派生
4. 进程同步
5. 多处理机工作时,要根据任务的多少来调用资源,因此,所需要的资源变化复杂
目的是:利用多台处理机并发执行一个作业,使得执行速度比单处理机块着重解决的问题
着重解决的技术问题:
1. 硬件结构上多处理机,主存,I/O子系统之间应有高带宽,低价格,灵活无规则互联,尽可能不发生信息传送冲突
2. 从并行语言并行算法编译等,最大限度的开发程序并行性
3. 大的任务如何分成多个子任务
4. 从操作系统上解决并行任务分配,调度和资源分配;任务或进程间的同步,死锁竞争等问题的解决
7、向量的处理方式有哪三种?各有何特点?
1. 横向处理方式。
向量计算是按行的方式从左至右横向地进行。
2. 纵向处理方式。
向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行。
3. 纵横处理方式。
横向处理和纵向处理相结合的方式。
8、向量处理机实现链接的条件是什么?
1.没有向量寄存器冲突和运算部件冲突。
2. 只有第一个结果送入向量寄存器的那一个周期可以链接。
3. 先行的两条指令产生运算结果的时间必须相等。
4.两条向量指令的向量长度必须相等。
9、提高向量处理机性能的常用技术有那些?
1.链接技术
2.向量循环或分段开采技术
3. 向量递归技术
4.稀疏矩阵的处理技术
10、列出互连网络中四种寻径方式?并指出它们各自优缺点?
1.线路交换。
在传递一个信息前需要频繁的建立从源结点到目地结点的物理通路,开销将会很大。
2.存储转发寻址。
包缓冲区大,不利于VLSI的实现;时延大,与结点的距离成正比
3.虚拟直通。
没有必要等到整个消息全部缓冲后再做路由选择,只要接收到用作寻址的消息头部即可判断,通信时延与结点数无关;同样不利于VLSI 的实现。
4.虫蚀寻址。
每个结点的缓冲区小,易于VLSI实现;较低的网络时延。
计算机系统结构简答题复习(3)
11、采用并行处理机的SIMD 计算机主要特点是什么?▲
1.速度快,而且潜力大
2.模块性好,生产和维护方便
3.可靠性高,容易实现容错和重构
4.效率低。
与流水线处理机,向量处理机等比较。
依靠是资源重复,而
不是时间重叠,所以其效率要低一些。
5.潜力大。
主要依靠增加PE个数,与流水线处理机主要依靠缩短时钟
相比,其提高速度的潜力要大得多。
6.依赖于互连网络和并行算法。
互连网络决定了PE之间的连接模式,
也决定了并行处理机能够适应的算法。
7.需要有一台高性能的标量处理机。
如果一台机器的向量处理速度极高,
但标量处理速度只是每秒一百万次,那么对于标量运算占10%的题目
来说,总的有效速度就不过每秒一千万次。
12、设计一台计算机应有哪五类基本指令?▲
1.数据传送类指令
2.运算类指令
3.程序控制指令
4.输入输出指令
5.处理控制和调试指令
13、在流水线遇到瓶颈流水段应该怎样处理该流水段来提高流水线效率?▲
1.将流水线的“瓶颈”部分再细分;
2.通过重复设置瓶颈功能段,让多个瓶颈功能段并行工作。
14、在设计一个计算机系统时,确定数据表示的原则主要有哪几个?▲
确定数据表示的原则主要有三个,一是缩短程序的运行时间,二是减少
CPU与主存储器之间的通信量,三是这种数据表示的通用性和利用率。
15、什么是机群系统?
机群(cluster)系统是互相连接的多个独立计算机的集合,这些计算机
可以是单机或多处理器系统(PC工作站或SMP),每个结点都有自己的
存储器、I/O设备和操作系统。
机群对用户和应用来说是一个单一的系
统,它可以提供低价高效的高性能环境和快速可靠的服务。
计算机系统结构简答题复习(4)
16、机群系统关键技术是什么?▲
1.高效的通信系统;
2.并行程序设计环境;
3.并行程序设计语言;
4.负载平衡技术
5.并行程序调整技术
6.可靠性技术
17、什么是并行处理机?▲
适用于高速数值计算,具有比较固定的结构,依靠的并行措施是资源重复,互联网络规定了处理单元的连接模式,基本上是一台向量处理专用计算机。
18、llliac Ⅳ由哪三大部分组成?
1.专门对付数组运算的处理单元阵列
2.阵列控制器
3.标准的B6700计算机
19、多处理机系统与并行处理机的主要差别是什么?
1.并行处理机的并行性在于指令内部,而多处理机的并行性在于指令
外部
2.并行处理机把同种操作系统集中在一起,由指令直接启动各个PE同
时工作多处理机用专用指令表示并发关系,一个任务开始执行时能
够派生出与他同时执行的另一些任务如果任务多余处理机数,则进
入任务队列等候
3.并行处理机只有一个CU,自然同步,多处理机执行时间可能互不相
同
20、中国“天河二号”超级计算机在那些技术方面取得重大突破?▲
4.多阵列可配置协同并行体系结构;
5.高速率扩展互连通信技术
6.高效异构协同技术;
7.基于隔离的安全控制技术;
8.虚拟化的网络模拟计算技术
9.大规模的系统容错技术;
10.系统能耗综合技术
计算机系统结构简答题复习(5)
计算机系统结构简答题复习(6)
21、在多处理机系统中,Cache一致性问题由什么引起,主要采用哪两种方法
解决?
Cache一致性问题主要由共享可写的数据、进程迁移、I/O 传输等原因产生。
目前主要采用监听协议和基于目录的协议,分别适用于不同结构
22、超标量处理机和超流水线处理机异同点。
超流水线处理机的工作方式与超标量处理机不同,超变量是以增加硬件资源为代价来换取处理机的性能,而超流水线处理机秩序增加少量硬件,是通过个部件硬件的充分重叠工作俩提高处理机性能的。
从流水线的时空图来看,超变量处理机采用的是空间并行性,而超流水线处理机采用的是时间并行性。
23、什么是CISC、RISC?
把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统来实现,这种计算机系统叫复杂指令系统,即CISC;RISC是精简指令系统,它是一种计算机体系结构的设计思想,它不是一种产品,是近代计算机结构发展中史的里程碑。
24、请你分析浮点数的尾数基值为2,同号相加或异号相减,需要设置警戒位
吗?。