计算机组成课后习题答案

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.8 设十进制数,X=(+128.75)2,-10,（1）,若(,Y),2,=(X),10,，,用定点数表示,Y,值。,（2）设用21个二进制位表示浮点数，阶码5位，其中,阶符用1位；尾数用16位，其中符号用1位。阶码底为,2。写出阶码和尾数均用原码表示的,Y,的机器数。,（3）写出阶码和尾数均用反码表示的,Y,的机器数。,（4）写出阶码和尾数均用补码表示的,Y,的机器数。,解：,（1）,X=(10000000.11),2,2,-10,=,(0.001000000011),2,=(0.1000000011),2,2,-2,1,(2)(3)(4),尾,符,阶,符,阶,码,尾,数,原码,0,1,0010,100000001100000,反码,0,1,1101,100000001100000,补码,0,1,1110,100000001100000,2,3.9 设机器字长16位。定点表示时，数值15位，符号位,1位；浮点表示时，阶码6位，其中阶符1位；尾数10位，,其中，数符1位；阶码底为2。试求：,（1）定点原码整数表示时，最大正数，最小负数各是,多少？,（2）定点原码小数表示时，最大正数，最小负数各是,多少？,（3）浮点原码表示时，最大浮点数和最小浮点数各是,多少？绝对值最小的呢（非0）？估算表示的十进,制值的有效数字位数,能够区分的绝对值最小的数值，也称为,分辨率,，体现数值,精度,3,解,：,（1）定点原码整数 最大正数,0,111,(2,15,-1),10,15,最小负数,1,111,-(2,15,-1),10,15,（2）,定点原码小数 最大正数,0.,111,(1-2,-15,),10,15,最小负数,1.,111,-(1-2,-15,),10,15,（3）原码浮点数,尾符,阶符,阶码,尾数,1,1,5,9,4,最大浮点数,0,0,11111,111111111,2,31,(1-2,-9,),最小浮点数,1,0,11111,111111111,（,绝对值最大的负数,） -2,31,(1-2,-9,),绝对值最小浮点数,不规格化,0,1,11111,000000001,（,正数为例,） 2,-31,2,-9,=2,-40,规格化,0,1,11111,100000000,2,-31,2,-1,=2,-32,有效数字：,9 位2进制数,3 位8进制数,2,-10, 10,-3,(0.001),10,(0.0000000001),2,即有效数字位数小于3,5,3.18 用原码一位乘计算,X=0.1101，Y=-0.1011,的积,X,Y,解：,部分积（乘积高位）寄存器：,A=00.0000,被乘数寄存器,B=|X|=0.1101,乘数(乘积低位,),寄存器,C=|Y|=.1011,6,步数 条件 操作,A C C,n,00.0000,.101,1,1,C,n,=1 +|X|,+00.1101,00.1101,00.0110 1.,10,1,2,C,n,=1 +|X|,+00.1101,01.0011,00.1001 11.,1,0,3,C,n,=0 +0,+00.0000,00.1001,00.0100 111.,1,4,C,n,=1 +|X|,+00.1101,01.0001,00.1000 1111.,加符号位:,X,0,Y,0,=0,1=1,结果：,X,原,=1.10001111,X=-0.10001111,7,3.19 用补码一位乘计算,X=0.1010，Y=-0.0110,的积,X,Y,部分积（乘积高位）寄存器：,A=00.0000,被乘数寄存器,B=X,补,=00.1010,-B=-X,补,=-X,补,=11.0110(补码意义上的相反数),乘数(乘积低位,),寄存器,C=Y,补,=1.1010,8,步数 条件 操作,A C C,n,C,n+1,00.0000,1.101,00,1,C,n,C,n+1,=00,+0,+00.0000,00.0000,00.0000 0,1.10,10,2,C,n,C,n+1,=10,-,X,补,+11.0110,11.0110,11.1011 00,1.1,01,3,C,n,C,n+1,=01,+,X,补,+00.1010,00.0101,00.0010 100,1.,10,4,C,n,C,n+1,=10,-,X,补,+11.0110,11.1000,11.1100 0100,1.1,5,C,n,C,n+1,=11,+0,+00.0000,11.1100 0100,XY,补,=1.11000100,XY,=-0.00111100,9,3.20,X=-0.10110 ，Y=0.11111,用加减交替法原码一,位除计算,X/Y,的商及余数,被除数（余数）寄存器：,A=|X|=00.10110,除数寄存器,B=|Y|,=00.11111,-,B=11.00001,商寄存器,C=000000,10,步数 条件 操作,A C,00.10110,000000,1(,判溢出),-|,Y|,+11.00001,S,A,=1 11.10111,00000,0., 11.01110,0000,0.,0,2,+|,Y|,+00.11111,S,A,=0 00.01101,0000,0.1,00.11010,0,00,0.1,0,3,-|,Y|,+11.00001,S,A,=1 11.11011,000,0.10,11.10110,0,0,0.10,0,4,+|,Y|,+00.11111,S,A,=0 00.10101,00,0.101,01.01010,0,0.101,0,5 -|,Y|,+11.00001,S,A,=0,00.01011,0,0.1011,00.10110,0.1011,0,11,步数 条件 操作,A C,00.10110,0.1011,0,6 -|,Y|,+11.00001,S,A,=1,11.10111 0.10110,恢复余数,+|,Y|,+00.11111,00.10110,加符号位:,X,0,Y,0,=1,0=0,结果：,X/Y,原,=1.10110,12,3.21,X=0.10110 ，Y=0.11111,用加减交替法补码一,位除计算,X/Y,的商及余数,被除数（余数）寄存器：,A=,X,补,=00.10110,除数寄存器,B=,Y,补,=00.11111,-,B=-,Y,补,=-Y,补,=,11.00001,商寄存器,C=00000,13,步数 条件 操作,A C,(,初始处理),同号,00.10110,000000,1,-Y,补,+11.00001,异号 11.10111,00000,0., 11.01110,0000,0.,0,2,+Y,补,+00.11111,同号,00.01101,0000,0.1,00.11010,000,0.1,0,3,-Y,补,+11.00001,异号,11.11011,000,0.10,11.10110,00,0.10,0,4,+Y,补,+00.11111,同号,00.10101,00,0.101,01.01010,0,0.101,0,5,-Y,补,+11.00001,同号,00.01011,0,0.1011,00.10110,0.1011,0,14,步数 条件 操作,A C,00.10110,(末位恒置,1,),-Y,补,+11.00001,0.1011,1,11.10111,恢复余数 +,Y,补,+00.11111,0.1011,1,00.10110,补码商： 0.1011,1,补码余数：0.1011010,-5,真值：,15,3.25 设浮点数,X，Y，,阶码（补码形式）和尾数（原码）,形式如下：,X：,阶码,0,001，尾数0.1010;,Y:,阶码,1,111，尾数0.1001。,设基数为2,（1）求,X+Y（,阶码运算用补码，尾数运算用补码）,（2）求,X*Y（,阶码运算用移码，尾数运算用原码）,（3）求,X/Y（,阶码运算用移码，尾数运算用原码加减,交替法）,16,（1）求,X+Y（,阶码运算用补码，尾数运算用补码）,(,a),对阶,阶差,E=E,X,补,+,-E,Y,补,=,00,001+,00,001,=,00,010（2）,X,阶码大,，M,Y,右移2位，保留阶码,E=,00,001,M,Y,补,=,00,0010,01,(b),尾数相加,M,X,补,+M,Y,补,=,00,1010+,00,0010,01,=,00,1100,01,(c),规格化操作,不变,(d),舍入（0舍1入）,M,X,补,=,00,1100，,M=0.1100,(e),判溢出,不溢出，得最终结果,X+Y=,2,001,(0.1100),17,（2）求,X*Y（,阶码运算用移码，尾数运算用原码）,(,a),阶码运算,E,X,+,E,Y,移,=,E,X,移,+,E,Y,补,=,01,001+,11,111=,01,000,即,E,X,+,E,Y,=0,(b),即,M,X,=0.1010 M,Y,=0.1001,求,M,X,M,Y,=?,A=00.0000,B=|M,X,|=00.1010,C=|M,Y,|=.1001,18,步数 条件 操作,A C C,n,00.0000,.100,1,1,C,n,=1 +|X|,+00.1010,00.1010,00.0101 0.,10,0,2,C,n,=0 +0,+00.0000,00.0101,00.0010 10.,1,0,3,C,n,=0 +0,+00.0000,00.0010,00.0010 010.,1,4,C,n,=1 +|X|,+00.1010,00.1011,00.0101 1010.,加符号位:,M,X0,M,Y0,=0,0=0,结果：,M,X,M,Y,=0.01011010,19,(,c),规格化处理,左规，移1位，结果=0.1011010; 阶码-1，,E=-1,(,d),舍入处理,得结果：,X,Y=,2,-1,(0.1011),（3）求,X/Y（,阶码运算用移码，尾数运算用原码加减,交替法）,(,a),阶码运算,E,X,-,E,Y,移,=,E,X,移,+,-E,Y,补,=01001+00001=01010,即,E,X,-,E,Y,=2,(b),即,M,X,=0.1010 M,Y,=0.1001,求,M,X,/,M,Y,=?,A=|M,X,|=00.1010,C=00000,B= |M,Y,|=00.1001,-B=11.0111（,补码意义上的相反数）,20,步数 条件 操作,A C,00.1010,00000,1(,判溢出),-|,Y|,+11.0111,S,A,=0 00.0001,0000,1., 00.0010,000,1.,0,2,-|,Y|,+11.0111,S,A,=1 11.1001,000,1.0,11.001,0,00,1.0,0,3,+|,Y|,+00.1001,S,A,=1 11.1011,00,1.00,11.011,0,0,1.00,0,4,+|,Y|,+00.1001,S,A,=1 11.1111,0,1.000,11.1110,1.000,0,5 +|,Y|,+00.1001,S,A,=1,00.0111 1.0001,21,加符号位:,M,X0,M,Y0,=0,0=0,结果：,X/Y,=1.0001,(,c),规格化处理,右规，移1位，结果=0.10001; 阶码+1，,E=3,(,d),舍入处理,得结果：,X,Y=,2,3,(0.1001),22,3.31 设有8位有效信息，试为之编制海明校验电路。说,明编码方法，并分析所选方案具有怎样的检错与纠错能,力。若8位信息为01101101，海明码是何值？,解：,(1) 分组（,检测并纠正一位错，以偶校验为例）,设待编码信息8位,D,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,D,7,D,8,8+,r2,r,-1 r4,取,r=4 (,符合条件的最小值),组,号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,指,误,字,P,1,P,2,D,1,P,3,D,2,D,3,D,4,P,4,D,5,D,6,D,7,D,8,4,G,4,3,G,3,2,G,2,1,G,1,23,(2) 编码逻辑式,P,1,=D,1,D,2,D,4,D,5,D,7,P,2,=D,1,D,3,D,4,D,6,D,7,P,3,=D,2,D,3,D,4,D,8,P,4,=D,5,D,6,D,7,D,8,(3) 校验逻辑式,G,1,=P,1,D,1,D,2,D,4,D,5,D,7,G,2,=P,2,D,1,D,3,D,4,D,6,D,7,G,3,=P,3,D,2,D,3,D,4,D,8,G,4,=P,4,D,5,D,6,D,7,D,8,(4) 海明编码与校验电路,24,D,1,2,3,4,5,6,7,8,P,1,P,1,P,2,P,2,P,3,P,3,P,4,P,4,25,（,5）,编码,D,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,D,7,D,8,0,1,1,0,1,1,0,1,第1组,P,1,D,1,D,2,D,4,D,5,D,7,0,0,1,0,1,0,有效信息,第2组,P,2,D,1,D,3,D,4,D,6,D,7,0,0,1,0,1,0,第3组,P,3,D,2,D,3,D,4,D,8,1,1,1,0,1,代码,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,P,1,P,2,D,1,P,3,D,2,D,3,D,4,P,4,D,5,D,6,D,7,D,8,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,第4组,P,4,D,5,D,6,D,7,D,8,1,1,1,0,1,26,第4章 主存储器,4.3,4.4,4.5,4.6,27,4.3 对于,SRAM,芯片，如果片选信号始终是有效的。问,（1）若读信号有效后，地址仍在变化，或数据线上有,其它电路送来的信号，问对读出有什么影响？有什么其,它问题？,（2）若写信号有效后，地址仍在变化，或写入数据仍不,稳定，问对写入有什么影响？有什么其它问题？,答,：（1）若地址变化，则读出的数据不稳定（可能读的,是不是指定单元的内容）；若数据线上还有其它电路送,来的信号，则可能发生冲突。,（2）若地址变化，则数据可能写入其它单元（可,能不是写入指定的单元）；若数据不稳定，则写入目标,单元的数据可能并不是我们需要的数据。,28,4.4下图是某,SRAM,的写入时序图，其中,R/W,是读写命令,控制线，当,R/W,线为低电平时，存储器按给定地址24,A,8,把数据线上的数据写入存储器。请指出下图写入时序中的,错误，并画出正确的写入时序图。,2159,H,24,A8H,2151,H,地址,数据,R/W,答：,R/W,命令应往后延，写时地址不允许变化,29,4.5 有一个512,K16,的存储器，由64,K1,的2164,RAM,芯片构成（芯片内是4个128,128,结构），问,（1）总共需要多少个,RAM,芯片？,（2）采用分散刷新方式，如果刷新间隔不超过2,ms，,则,刷新信号的周期是多少？,（3）如果采用集中刷新方式，设读/写周期,T=0.1us,存,储器刷新一遍最少用多少时间？,答,：（1）,（2）2,ms/128=15.6us,（3）1280.1us=12.8us,30,4.6 某机器中，已知道有一个地址空间为0000,H1FFFH,的,ROM,区域，现在再用,RAM,芯片（8,K4）,形成一个,16,K8,的,RAM,区域，起始地址为2000,H，,假设,RAM,芯片,有,CS,和,WE,信号控制端。,CPU,地址总线为,A15A0，,数据,总线为,D7D0，,控制信号为,R/W（,读/写），,MREQ,（,当存储器进行读或写操作时，该信号指示地址总线上的,地址是有效的）。要求画出逻辑图。,31,存储空间分配与芯片,8K8,8K4,8K4,8K4,8K4,容量,片内地址,片选信号,片选逻辑,地址结构,A,15,A,14,A,13,A,12,A,0,8K8,A,12,-A,0,CS,0,A,15,A,14,A,13,0 0,0, ,8K8,A,12,-A,0,CS,1,A,15,A,14,A,13,0 0,1, ,8K8,A,12,-A,0,CS,2,A,15,A,14,A,13,0 1,0 ,地址分配与片选逻辑（,A,16,-A,0,）,ROM,RAM,32,A,15,A,14,A,13,D,7,-D,0,WE CS,8K8,D,7,-D,0,WE CS,8K4,D,7,-D,4,WE CS,8K4,D,3,-D,0,WE CS,8K4,D,7,-D,4,WE CS,8K4,D,3,-D,0,A,12,- A,0,WE,A,9,- A,0,+,+,+,A,15,A,14,A,13,A,15,A,14,A,13,MREQ,33,第5章 指令系统,5.1,5.2,5.3,5.4,5.5,5.9,34,5.1 某指令系统指令字长16位，每个操作数的地址码长,6位，指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。若,双操作数指令有,K,条，无操作数指令有,L,条，问单操作数,指令最多可能有多少条？,4,6,6,4,/,/,4,6,/,4,6,6,双操作数指令,K,条,单操作数指令,X,条,无操作数指令,L,条,解：(2,4,-,K)2,6,-X2,6,=L,(2,4,-,K)2,6,-X=L/2,6,X=,(2,4,-,K)2,6,- L/2,6,35,5.2 基址寄存器的内容为2000,H（H,表示十六进制），,变址寄存器内容为03,A0H，,指令的地址码部分是3,FH，,当前正在执行的指令所在地址为2,B00H，,请求出变址编,址（考虑基址）和相对编址两中情况的访存有效地址,（即实际地址）。,解：变址（考虑基址）：有效地址=(,R,B,)+(R,X,)+D,2000H+03A0H+3F=23DFH,相对编址：有效地址=(,PC)+D,2B00H+3FH=2B3FH,36,5.3 接上题,（1）,设变址编址用于取数指令，相对编址用于转移指,令，存储器内存放的内容如下：,地址,内容,003,FH,2300,H,2000,H,2400,H,203,FH,2500,H,233,FH,2600,H,23,A0H,2700,H,23,DFH,2800,H,2,B00H,063,FH,请写出从存储器中所取的数据,以及转移地址。,（2）若采取直接编址，请写出从,存储器取出的数据,解,：（1）数据 2800,H,转移地址 2,B3FH,(,该单元存放下一条要执行的指令),（2）若无基址寄存器：地址=,D,即为003,FH,数据：2300,H,若有基址寄存器：地址=(,R,B,)+D,即为2000,H+003FH=203FH,数据：2500,H,37,5.4 加法指令与逻辑加指令的区别何在,解：加法指令要考虑低位和高位之间的进位；,逻辑加指令不考虑低位和高位之间的进位（按位加）,5.5 在下列有关计算机指令系统的描述中，选择出正确,的答案。,（1）,浮点运算指令对于科学计算的计算机是很有必要,的，可以提高机器的运算速度。,（2）不设浮点运算指令的计算机就不能用于科学计算。,（3）处理大量输入输出数据的计算机，一定要设置十进,制运算指令。,（4）兼容机之间指令系统是相同的，但硬件的实现方法,可以不同。,（5）同一系列中的不同型号计算机，保持软件向上兼容,的特点。,38,（6）在计算机的指令系统中，真正必须的指令数是不多,的，其余的指令都是为了提高机器速度和便于编程而引入,的。,解：正确的是：（1）、（4）、（5）、（6）,5.9 在下面有关寻址方式的叙述中，选择正确答案填入,内,根据操作数所在位置，指出其寻址方式：操作数在寄,存器中，为,寻址方式；操作数地址在寄存器中，为,寻址方式；操作数在指令中，为,寻址方式；操作数地址,（主存）在指令中，为,寻址方式；操作数的地址，为某,一寄存器中的内容与位移量之和则可以是,寻址方式,直接 寄存器 寄存器间址 基址 变址,相对 堆栈 立即数,39,第6章 中央处理器（,CPU）,6.1 6.2 6.3 6.4,6.5 6.6 6.7 6.8,6.9 6.10 6.15 6.16,6.17 6.18,40,6.1,CPU,结构如图所示，其中有一个累加寄存器,AC，,一,个状态条件寄存器和其他四个寄存器，各部分之间的连线,表示数据通路，箭头表示信息传送方向，要求：,（1）标明图中,a，b，c，d,四个寄存器的名称。,（2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。,（3）简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据,通路。,主存储器,M,a,c,b,AC,d,ALU,状态寄存器,微操作信号,发生器,+1,41,解：（1）,a：,数据缓冲器,DR,b：,指令寄存器,IR,c：,主存地址寄存器,AR,d：,程序计数器,PC,（2）MIR（b）,控制器,（3）读：,MDRALUAC,写：,ACDRM,6.2,设某计算机运算控制器逻辑图如图6.8（,P,175,），,控,制信号意义见表6.1（,P,174,），指令格式和微指令格式,如下：,指令格式,操作码,Rs,rd,rs1,imm,或,disp,微指令格式,1,2,23,24,35,控制字段,下址字段,其中1-23位代表的控制信号见表6.1（,P,174,）,42,（1）,JMP（,无条件转移（,rs1）+disp）,（2）Load（,从（,rs1）+disp,指示的内存单元取数，送,rs,保存,）,（3）Store （,把,rs,内容送到（,rs1）+disp,指示的内存单元,）,提示：先列出各指令执行步骤和所需控制信号，最后再写出编码,解,：,（1）,JMP（,无条件转移（,rs1）+disp）,JMP,rs1,imm,（,disp）,1取机器指令的微指令, 指令地址送地址总线：,PCAB(1),发访存控制命令：,ADS(21) ,M/IO#=1(22),W/R#=0(23),从存储器取指令送数据总线,DB, 指令送指令寄存器：,DBIR(5),程序计数器+1：,PC+1(3),(rs1)+dispPC,43,2形成转移地址,取两个源操作数（计算地址）：,rs1GR(8),(rs,1,) ALU(10),dispALU(4),加法运算：“+”(13),有效地址送程序计数器：,ALUPC(2),地址,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,35,K,1,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0, ,K+1,0,1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,k,(2),LOAD,rs,rs1,imm,（,disp）,(rs1)+disp)rs,44,1取机器指令的微指令（略）,2计算地址微指令,取两个源操作数（计算地址）：,rs1GR(8),(rs,1,) ALU(10),dispALU(4),加法运算：“+”(13),有效地址送地址寄存器：,ALUAR(19),3取数微指令, 数据地址送地址总线：,ARAB(20),发访存控制命令：,ADS(21) ,M/IO#=1(22),W/R#=0(23),从存储器取数据送数据总线,DB, 数据送数据总线：,DB DR(6),4,加法运算和送结果微指令, 源操作数送,ALU：DR ALU(12),另一操作数为0,加法运算：”+”(13), 送结果：,rs GR(9), ALU GR(17),45,地址,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,35,K+2,0,0,0,1,0,0,0,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,K+3,K+3,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,K+4,K+4,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,0,0,k,（3）,STOR,rs,rs1,imm,（,disp）,(rs) (rs1)+disp,1取机器指令的微指令（略）,2计算地址微指令,取两个源操作数（计算地址）：,rs1GR(8),(rs,1,) ALU(10),dispALU(4),加法运算：“+”(13),有效地址送地址寄存器：,ALUAR(19),46,3取数微指令,取数,：rsGR(9),(rs) ALU(11),另一操作数为0,加法运算：”+”(13), 送结果：,ALU DR(18),4,存放数据微指令：, 数据地址送地址总线：,ARAB(20),发访存控制命令：,ADS(21) ,M/IO#=1(22),W/R#=1(23),从存储器取数据送数据总线,DB, 数据送数据总线：,DR DB(7),地址,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,35,K+5,0,0,0,1,0,0,0,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,K+6,K+6,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,K+4,K+7,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,k,47,注,：,表示可为任意值，当,ADS=0,时，微指令最后两位不起作用,6.3 按图6.12(,P,178,),给出的电路，设,CP=T2CLKCLK2#，,一级门,的延迟,a,略少于触发器的翻转时间,b,画出,CLK2，CLK2#，CLK，,CP-T1，T1，CP,的时间关系图。如果用一级与门实现,CP= T2CLKCLK2，,是否能产生导前于,CP,的工作脉冲。,解：,48,0 1,D C,0 1,D C,T,2,T,1,CLK,CLK,2,CLK,2,CP-T,1,CP=T,2,CLKCLK,2,CP=T,2,CLKCLK,2,CLK,2,CLK,2,CLK,CP-T,1,T,1,CP,CP,答：,CP,的波形如上，宽度变窄，且有毛刺，,不能用作工作脉冲,49,6.4 分析图6.16（,P,180,）,中对,ready#,信号有何要求，说明原因。,如果不能满足要求，则电路如何修改。,0 1,D C,0 1,D C,T,2,T,1,CLK,CLK,2,+,ready,T,1,答：,ready,必须能包住,CLK2#，,即当,CLK2#,为正脉冲时，应保证,Ready,不发生变化，这样才能保证,CP-T,信号的完整性，不产生尖,峰，使,T,能可靠工作。若,ready,不能满足这一要求，可修改图，使,Ready,控制,T,的,D,端。,50,0 1,D C,0 1,D C,T,2,T,1,CLK,CLK,2,ready,51,6.5 从供选择的答案中，选出正确答案填入,中,微指令分成水平型微指令和微指令两类，可同时执行若干,个微操作，所以执行指令的速度比快。,在实现微程序时，取下一条微指令和执行本条微指令一般是,进行的，而微指令之间是的。,实现机器指令的微程序一般是存放在中的，而用户可写的控,制存储器则由组成。,供选择的答案：,AC：,微指令；微操作；水平型微指令垂直型微指令,D，E：,顺序；重叠,F，G：,随机存储器（,RAM）；,只读存储器（,ROM）,6.6,某机有8条微指令,I1-I8，,每条微指令所包含的微命令控制信,号如表所示。,52,微指令,微命令信号,a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7,I8,a-j,分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控,制字段为8位，请安排微指令的控制字段格式。,53,解：可能的组合,b,f,i j,c f j d i j,e f h,f h i,a,c,d,g,直接控制,直接编译,01-,e,10-f,11-h,O1-b,10-i,11-j,54,6.7 已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512,48,位，微程序可在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序转移的,条件共4个（直接控制），微指令采用水平型格式，如图所示：,微指令字段,判别测试字段,下地址字段,操作控制,顺序控制,（1）微指令中的三个字段分别应为多少位？,（2）画出围绕这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图,解,：,（1）,下址字段 ：512=2,9,，即为9位,判别测试字段：4位（4个条件，直接控制法）,下地址字段：48-9-4=35位,（2）参见,P,187,图6.24,（,BCF,为4，,BAF,为9位）,55,6.8 在微程序控制计算机中，下一条要执行的微指令地址都有那些,可能的来源？各发生在什么场合？,答,：（1）启动，由硬件实现取机器指令的微指令,（2）指令操作码产生后继微地址,（3）顺序执行 （,PC）+1,PC,（4）微程序转移（转移地址） （,PC）+,PC,6.9,参照图6.8（,P,175,），,6.10（,P,177,），,表6.1（,P,174,）,画出下,述3条指令的微程序流程图：,（1）,JMP Disp（,相对寻址）,（2）,Load rsrs1（,间接寻址）,（3）,ADD rs rs1（,寄存器寻址）,解,：（1）功能（,PC）+disp,PC,（2）,功能(（,rs1）),rs,（3）,功能（,rs）+,（,rs1）,rs,56,取机器指令,计算转移地址,计算地址,加法计算,取数,加法计算送结果,JMP Disp,Load rsrs1,ADD rs rs1,57,6.10 假设某计算机采用四级流水线（取指、译码、执行、送结果）,，其中译码可同时完成从寄存器取数的操作，并假设存储器的读/写,操作（允许同时取指和取数）可在一个机器周期内完成，问顺序执,行上题的3条指令，总共需要多少周期？,解：,取指,译码,PC,(,PC)+disp,取指,译码,间址取数,rs,取指,译码,+,rs,58,6.15 设有主频为16,MHz,的微处理器，平均每条指令的执行时间为,两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉冲组成。,问：（1）存储器为“0等待”，求出机器速度。,（2）假如每两个机器周期中有一个是访存周期，需插入1个,时钟周期的等待时间，求机器速度。,（“0等待”表示存储器可在一个机器周期完成读/写操作，因此不,需要插入等待时间）,解：（1）16,4=4,MIPS（Instruction Per Second）,（2）16 （22+2）=2.67MIPS,6.16,从供选择的答案，选出正确的答案，填入中,微机,A,和,B,是采用不同主频的,CPU,芯片，片内逻辑电路完全,相同。若,A,机的,CPU,主频为8,MHz，B,机为12,MHz。,则,A,机的,CPU,主振周期为,s。,如,A,机的平均指令执行速度为0.4,MIPS，,那么,A,机的平均指令周期为,s,，,B,机的平均指令执行为,MIPS。,供选择的答案,AC：0.125;0.25;0.5;0.6;1.25;1.6;2.5。,59,6.17 从供选择的答案，选出正确的答案，填入中,某机采用两级流水线组织，第一级为取指、译码、需要200,ns,完成操作；第二级为执行周期，大部分指令能在180,ns,内完成，但,有两条指令要360,ns,才能完成，在程序运行时，这类指令所占比例,为510%。,根据上述情况，机器周期（即一级流水线时间）应选为。两,条执行周期长的指令采用的方法解决。,A：,180,ns ；,190,ns； ,200,ns； ,360,ns,B：,机器周期选为360,ns,；用两个机器周期完成,6.18 造成流水线阻塞的因素有多个。试列举三个造成流水线阻塞的因素，并给出其中两个的化简措施。,解：略，请见,P,210-214,60,第7 章 存储系统,7.5,7.6,7.7,7.8,7.9,7.10,7.13,61,7.5 设某计算机的,cache,采用4路组相联映像,已知,cache,容量为,16,KB，,主存容量为2,MB，,每个字块有8个字，每个字有32位。,请回答：,（1）主存地址多少位（按字节编址），各字段如何划分（各需,要多少位）？,（2）设,cache,起始为空，,CPU,从主存单元0，1，100。,依次读出101个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序数,读11次，问命中率为多少？若,cache,速度是主存的5倍，问采用,Cache,与无,cache,比较速度提高多少倍？,解,：（1） 2,14,/（2,3,2,2,2,2,）=2,7,22,20,/（2,3,2,2,）=2,16,9,7,3,2,主存组号,（,cache,标记）,主存组内页号,（,cache,组号）,块内地址,字节编号,62,（2）命中率 10/11=91%,速度比 115/（101+15）=55/15=3.67,7.6 设某计算机采用直接映像,cache，,已知容量为本4096,B。,（1）,若,CPU,依次从主存单元0，1，99和4096，4097，,，4195交替取指令，循环执行10次，问命中率为多少？,（2）如,cache,存取时间为10,ns，,主存存取时间为100,ns，cache,命中率为95%，求平均存取时间。,解,：（1）命中率为 0,0,99,4095,0,99,4095,4096,4195,（2）,0.9510+(1-0.95) (100+10),=9.5+5.5=15(,ns),63,7.7 设可供用户使用的主存容量为100,KB，,而某用户的程序和数,据所占的主存容量超过100,KB ，,但小于逻辑地址所表示的范围。,问具有虚存与不具有虚存对用户有何影响？,答：由于用户的程序和数据超过了实际主存的容量，因此每次只,能将一部分程序和数据从辅存调入主存。,若不具有虚存，则调入调出的工作必须由用户（程序）来完成；,若具有虚存，则调入调出的工作由,MMU,和操作系统完成，整个过,程对用户来说是透明的。,7.8 主存储器容量为4,MB，,虚存容量为1,GB（110,9,B），,虚拟,地址和物理地址各为多少位？根据寻址方式计算出来的有效地址,是虚拟地址还是物理地址？如果页面大小为4,KB，,页表长度是多,少？,答：虚拟地址 1,GB=2,30,B,即为30位,物理地址 4,MB=2,22,B,即为22位,1GB/4KB= 2,30,B/ 2,12,B=2,18,64,7.9 设某虚存有如下快表放在相联存储器中，其容量为8个存储单,元。问：按如下三个虚拟地址访问主存、主存的实际地址码各是,多少？（设地址均为16进制）,页号,本页在主存起始地址,33,42000,25,38000,7,96000,6,60000,4,40000,15,80000,5,50000,30,70000,序号,页号,页内地址,1,15,0324,2,7,0128,3,48,0516,答,：（1） 0324+80000=80324,（2） 0128+96000=96128,（3）去主存查找（慢表），有可能需要重新分配,65,7.10 某程序对页面要求的序列为,P,3,P,4,P,2,P,6,P,4,P,3,P,7,P,4,P,3,P,6,P,3,P,4,P,8,P,4,P,6,。（1）,设主存容量为3个页面，求,FIFO,和,LRU,替换算法时各,自的命中率（假设开始时主存为空）。（2）当主存容量增加到4,个页面时，两替换算法各自的命中率又是多少？,（1）,LRU,页面请求,3,4,2,6,4,3,7,4,3,6,3,4,8,4,6,3,3,3,4,2,6,4,3,7,4,4,6,3,3,8,/,4,4,2,6,4,3,7,4,3,6,3,4,8,4,/,/,2,6,4,3,7,4,3,6,3,4,8,4,6,命中,6/15=40%,66,页面请求,3,4,2,6,4,3,7,4,3,6,3,4,8,4,6,3,3,3,4,4,2,6,3,3,7,4,4,6,3,8,/,4,4,2,2,6,3,7,7,4,6,6,3,8,4,/,/,2,6,6,3,7,4,4,6,3,3,8,4,6,命中,3/15=20%,FIFO,67,页面请求,3,4,2,6,4,3,7,4,3,6,3,4,8,4,6,3,3,3,3,3,2,6,6,6,7,7,7,6,6,3,/,4,4,4,2,6,4,3,7,4,4,6,3,3,8,/,/,2,2,6,4,3,7,4,3,6,3,4,8,4,/,/,/,6,4,3,7,4,3,6,3,4,8,4,6,命中,9/15=60%,（2）LRU,68,页面请求,3,4,2,6,4,3,7,4,3,6,3,4,8,4,6,3,3,3,3,3,3,4,4,2,2,2,6,7,7,3,/,4,4,4,4,4,2,2,6,6,6,7,3,3,4,/,/,2,2,2,2,6,6,7,7,7,3,4,4,8,/,/,/,6,6,6,7,7,3,3,3,4,8,8,6,命中,6/15=40%,FIFO,69,7.13 下面是有关存储保护的描述，请从本题最后列出的供选择答,案中选择应填入,处的正确答案：,为了保护系统软件不被破坏以及在多道程序环境下，防止一个,用户破坏另一个用户的程序而采取下列措施：,（1）不准在用户程序中使用“设置系统状态”等指令。此类指令是,指令。,（2）在段式管理存储器中设置寄存器，防止用户访问不是分配,给这个用户的存储区域。,（3）在环保护的主存中，把系统程序和用户程序按其允许访问存,储区的范围分层；假如规定内层级别高，那么系统程序应在，,用户程序应在。内层访问外层的存储区。,（4）为了保护数据及程序不被破坏，在页式管理存储器中，可在,页表内设置,R（,读）、,W（,写）及位。位为1，表示该页内存,放的是程序代码。,供选择的答案：,A、B：,特权；特殊；上，下界；系统,C、D：,内层；外层；内层或外层,E：,允许；不允许,F：M（,标志）；,P（,保护）；,E（,执行）；,E（,有效）,70,第8章 辅助存储器,8.1,8.2,8.3,8.5,8.6,8.7,8.1 设写入代码为110101001，试画出,RZ，NRZ，NRZ1，PE，,FM，MFM,的写电流波形，指出那些有自同步能力。,71,1 1 0 1 0 1 0 0 1,T,RZ,NRZ,NRZ1,PM（E）,FM,MFM,具有自同步能力的磁记录方式：,RZ，PM，FM，MFM,72,8.2 设写入磁盘存储器的数据代码为001101，试用,NRZ1,制记录,方式画出写入电流、记录介质磁化状态、读出信号、整流及选通,输出各信号波形图。,0 0 1 1 0 1,写入电流,磁化状态,读出信号,整流,选通,73,8.3 设某磁盘存储器的平均找道时间为,t,s,，,转速为每分钟,r,转，每,磁道容量为,N,个字，每信息块为,n,个字。试推导读写一个信息块所,需总时间,t,B,的计算公式,解：,旋转等待半圈,8.5 设磁盘组有11个盘面，每片有两个记录面；存储区域内直径,2.36,英寸，外直径5.00英寸；道密度为1250,TPI，,内层位密度,52400,bpi，,转速为2400,rpm。,问：,（1）供有多少个存储面可用？,（2）共有多少个柱面？,（3）每道存储多少个字节？盘组总存储容量是多少？,74,（4）数据传输率是多少？,（5）每扇区存储2,KB,数据，在寻址命令中如何表示磁盘地址？,（6）如果某文件长度超过了一个磁道的容量，应将它记录在同一,个存储面上，还是记录在同一个柱面上？,解：,（1）20（,P,268,图8.9,，,最上面和最下面的记录面没有使用）,（2）(5-2.36)/2 1250=1650,（3）3.142.3652400,bit=48.5KB,48.5KB,165020=1.6,GB,（4）2400/60,48.5,KB=1.94MB,（5）,磁盘地址22位：存储面号（5位）,磁道号（12位）,扇区号（5位）,（6）同一个柱面,75,8.6 设高密软盘，每面80个磁道，每磁道15扇区，每扇区存储,512,B。,已知磁盘的转速为360,rpm，,今在一个磁道上写入4096,B,数据，平均需要多少时间？最长时间是多少？（假设找道时间为,10,ms-40ms)。,解：,4096/512=8扇区,76,8.7 一磁带机有9个磁道，带长700,m，,带速2,m/s，,每个数据块,1KB，,块间间隔14,mm。,若数据传输率为128,KB/s，,试求：,（1）记录位密度,（2）若带首尾各空2,m，,求此带最大有效存储容量。,解：,（1）128,KB/2=64KB/m=64B/mm,（2）,设磁带可分为,x,块，可得,700-4=x/64+(x-1)0.014,x=232