計(jì)算機(jī)組成課后習(xí)題解析PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1計(jì)算機(jī)組成課后習(xí)題解析計(jì)算機(jī)組成課后習(xí)題解析2(2)(3)(4)尾尾符符階階符符階階碼碼尾尾數(shù)數(shù)原碼原碼010010100000001100000反碼反碼011101100000001100000補(bǔ)碼補(bǔ)碼011110100000001100000第1頁(yè)/共77頁(yè)33.9 設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)16位。定點(diǎn)表示時(shí)，數(shù)值15位，符號(hào)位1位；浮點(diǎn)表示時(shí)，階碼6位，其中階符1位；尾數(shù)10位，其中，數(shù)符1位；階碼底為2。試求：（1）定點(diǎn)原碼整數(shù)表示時(shí)，最大正數(shù)，最小負(fù)數(shù)各是 多少？（2）定點(diǎn)原碼小數(shù)表示時(shí)，最大正數(shù)，最小負(fù)數(shù)各是 多少？（3）浮點(diǎn)原碼表示時(shí)，最大浮點(diǎn)數(shù)和最小浮點(diǎn)數(shù)各是 多少？絕對(duì)值最小的呢（

2、非0）？估算表示的十進(jìn) 制值的有效數(shù)字位數(shù)能夠區(qū)分的絕對(duì)值最小的數(shù)值，也稱為分辨率，體現(xiàn)數(shù)值精度第2頁(yè)/共77頁(yè)4解：（1）定點(diǎn)原碼整數(shù) 最大正數(shù) 0111 (215-1)10 15 最小負(fù)數(shù) 1111 -(215-1)10 15（2）定點(diǎn)原碼小數(shù) 最大正數(shù) 0.111 (1-2-15)10 15 最小負(fù)數(shù) 1.111 -(1-2-15)10 15（3）原碼浮點(diǎn)數(shù)尾符尾符 階符階符 階碼階碼尾數(shù)尾數(shù)1159第3頁(yè)/共77頁(yè)5最大浮點(diǎn)數(shù) 0 0 11111 111111111 231(1-2-9) 最小浮點(diǎn)數(shù) 1 0 11111 111111111 （絕對(duì)值最大的負(fù)數(shù)） -231(1-2-9)

3、絕對(duì)值最小浮點(diǎn)數(shù) 不規(guī)格化 0 1 11111 000000001 （正數(shù)為例） 2-312-9 =2-40 規(guī)格化 0 1 11111 100000000 2-312-1 =2-32有效數(shù)字：9 位2進(jìn)制數(shù)3 位8進(jìn)制數(shù)2-10 10-31000110241(0.001)10 (0.0000000001)2即有效數(shù)字位數(shù)小于3第4頁(yè)/共77頁(yè)63.18 用原碼一位乘計(jì)算X=0.1101，Y=-0.1011的積 XY解：部分積（乘積高位）寄存器：A=00.0000被乘數(shù)寄存器 B=|X|=0.1101乘數(shù)(乘積低位)寄存器 C=|Y|=.1011第5頁(yè)/共77頁(yè)7步數(shù) 條件 操作 A C Cn

4、 00.0000 .1011 1 Cn=1 +|X| +00.1101 00.1101 00.0110 1.101 2 Cn=1 +|X| +00.1101 01.0011 00.1001 11.10 3 Cn=0 +0 +00.0000 00.1001 00.0100 111.1 4 Cn=1 +|X| +00.1101 01.0001 00.1000 1111.加符號(hào)位: X0 Y0=0 1=1結(jié)果：X原=1.10001111X=-0.10001111第6頁(yè)/共77頁(yè)83.19 用補(bǔ)碼一位乘計(jì)算X=0.1010，Y=-0.0110的積 XY部分積（乘積高位）寄存器：A=00.0000被乘數(shù)

5、寄存器 B=X補(bǔ)=00.1010 -B=-X補(bǔ)=-X補(bǔ)=11.0110(補(bǔ)碼意義上的相反數(shù))乘數(shù)(乘積低位)寄存器 C=Y補(bǔ)=1.1010第7頁(yè)/共77頁(yè)9步數(shù) 條件 操作 A C CnCn+1 00.0000 1.10100 1 CnCn+1=00 +0 +00.0000 00.0000 00.0000 01.1010 2 CnCn+1=10 -X補(bǔ) +11.0110 11.0110 11.1011 001.101 3 CnCn+1=01 +X補(bǔ) +00.1010 00.0101 00.0010 1001.10 4 CnCn+1=10 -X補(bǔ) +11.0110 11.1000 11.1100

6、 01001.1 5 CnCn+1=11 +0 +00.0000 11.1100 0100 XY補(bǔ)=1.11000100 XY=-0.00111100第8頁(yè)/共77頁(yè)103.20 X=-0.10110 ，Y=0.11111 用加減交替法原碼一位除計(jì)算X/Y的商及余數(shù)被除數(shù)（余數(shù)）寄存器：A=|X|=00.10110除數(shù)寄存器 B=|Y|=00.11111 -B=11.00001商寄存器 C=000000第9頁(yè)/共77頁(yè)11步數(shù) 條件 操作 A C 00.10110 000000 1(判溢出) -|Y| +11.00001 SA=1 11.10111 000000. 11.01110 00000

7、.02 +|Y| +00.11111 SA=0 00.01101 00000.1 00.11010 0000.103 -|Y| +11.00001 SA=1 11.11011 0000.10 11.10110 000.1004 +|Y| +00.11111 SA=0 00.10101 000.101 01.01010 00.10105 -|Y| +11.00001 SA=0 00.01011 00.1011 00.10110 0.10110第10頁(yè)/共77頁(yè)12步數(shù) 條件 操作 A C 00.10110 0.101106 -|Y| +11.00001 SA=1 11.10111 0.10110

8、 恢復(fù)余數(shù) +|Y| +00.11111 00.10110加符號(hào)位: X0 Y0=1 0=0結(jié)果：X/Y原=1.10110)11111. 0210110. 010110. 0(/5YX第11頁(yè)/共77頁(yè)133.21 X=0.10110 ，Y=0.11111 用加減交替法補(bǔ)碼一位除計(jì)算X/Y的商及余數(shù)被除數(shù)（余數(shù)）寄存器：A=X補(bǔ)=00.10110除數(shù)寄存器 B=Y補(bǔ)=00.11111 -B=-Y補(bǔ)=-Y補(bǔ)=11.00001商寄存器 C=00000第12頁(yè)/共77頁(yè)14步數(shù) 條件 操作 A C(初始處理) 同號(hào) 00.10110 000000 1 -Y補(bǔ) +11.00001 異號(hào) 11.1011

9、1 000000. 11.01110 00000.02 +Y補(bǔ) +00.11111 同號(hào) 00.01101 00000.1 00.11010 0000.103 -Y補(bǔ) +11.00001 異號(hào) 11.11011 0000.10 11.10110 000.1004 +Y補(bǔ) +00.11111 同號(hào) 00.10101 000.101 01.01010 00.10105 -Y補(bǔ) +11.00001 同號(hào) 00.01011 00.1011 00.10110 0.10110第13頁(yè)/共77頁(yè)15步數(shù) 條件 操作 A C 00.10110(末位恒置1) -Y補(bǔ) +11.00001 0.10111 11.1

10、0111恢復(fù)余數(shù) +Y補(bǔ) +00.11111 0.10111 00.1011011111. 0210110. 010111. 0/5YX補(bǔ)碼商： 0.10111補(bǔ)碼余數(shù)：0.1011010-5 真值：第14頁(yè)/共77頁(yè)163.25 設(shè)浮點(diǎn)數(shù)X，Y，階碼（補(bǔ)碼形式）和尾數(shù)（原碼）形式如下：X：階碼0001，尾數(shù)0.1010;Y:階碼1111，尾數(shù)0.1001。設(shè)基數(shù)為2（1）求X+Y（階碼運(yùn)算用補(bǔ)碼，尾數(shù)運(yùn)算用補(bǔ)碼）（2）求X*Y（階碼運(yùn)算用移碼，尾數(shù)運(yùn)算用原碼）（3）求X/Y（階碼運(yùn)算用移碼，尾數(shù)運(yùn)算用原碼加減交替法）第15頁(yè)/共77頁(yè)17（1）求X+Y（階碼運(yùn)算用補(bǔ)碼，尾數(shù)運(yùn)算用補(bǔ)碼）(a)

11、對(duì)階 階差E=EX補(bǔ)+ -EY補(bǔ)=00001+00001 =00010（2） X 階碼大，MY右移2位，保留階碼E=00001 MY補(bǔ)=00001001(b)尾數(shù)相加 MX補(bǔ)+MY補(bǔ)=001010+00001001 =00110001(c)規(guī)格化操作 不變(d)舍入（0舍1入） MX補(bǔ)=001100，M=0.1100(e)判溢出 不溢出，得最終結(jié)果 X+Y=2001(0.1100)第16頁(yè)/共77頁(yè)18（2）求X*Y（階碼運(yùn)算用移碼，尾數(shù)運(yùn)算用原碼）(a)階碼運(yùn)算 EX+EY移=EX移+EY補(bǔ)=01001+11111=01000 即 EX+EY=0(b)即 MX=0.1010 MY=0.100

12、1 求MXMY=?A=00.0000B=|MX|=00.1010C=|MY|=.1001第17頁(yè)/共77頁(yè)19步數(shù) 條件 操作 A C Cn 00.0000 .1001 1 Cn=1 +|X| +00.1010 00.1010 00.0101 0.100 2 Cn=0 +0 +00.0000 00.0101 00.0010 10.10 3 Cn=0 +0 +00.0000 00.0010 00.0010 010.1 4 Cn=1 +|X| +00.1010 00.1011 00.0101 1010.加符號(hào)位: MX0 MY0=0 0=0結(jié)果： MXMY =0.01011010第18頁(yè)/共77頁(yè)

13、20(c) 規(guī)格化處理 左規(guī)，移1位，結(jié)果=0.1011010; 階碼-1，E=-1(d) 舍入處理得結(jié)果：XY=2-1(0.1011)（3）求X/Y（階碼運(yùn)算用移碼，尾數(shù)運(yùn)算用原碼加減交替法）(a)階碼運(yùn)算 EX-EY移=EX移+-EY補(bǔ)=01001+00001=01010 即 EX-EY=2(b)即 MX=0.1010 MY=0.1001 求MX/MY=?A=|MX|=00.1010 C=00000B= |MY|=00.1001 -B=11.0111（補(bǔ)碼意義上的相反數(shù)）第19頁(yè)/共77頁(yè)21步數(shù) 條件 操作 A C 00.1010 00000 1(判溢出) -|Y| +11.0111 S

14、A=0 00.0001 00001. 00.0010 0001.02 -|Y| +11.0111 SA=1 11.1001 0001.0 11.0010 001.003 +|Y| +00.1001 SA=1 11.1011 001.00 11.0110 01.0004 +|Y| +00.1001 SA=1 11.1111 01.000 11.1110 1.00005 +|Y| +00.1001 SA=1 00.0111 1.0001 第20頁(yè)/共77頁(yè)22加符號(hào)位: MX0 MY0=0 0=0結(jié)果：X/Y=1.0001(c) 規(guī)格化處理 右規(guī)，移1位，結(jié)果=0.10001; 階碼+1，E=3(

15、d) 舍入處理得結(jié)果：XY=23(0.1001)第21頁(yè)/共77頁(yè)233.31 設(shè)有8位有效信息，試為之編制海明校驗(yàn)電路。說(shuō)明編碼方法，并分析所選方案具有怎樣的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)能力。若8位信息為01101101，海明碼是何值？解：(1) 分組（檢測(cè)并糾正一位錯(cuò)，以偶校驗(yàn)為例） 設(shè)待編碼信息8位 D1D2D3D4D5D6D7D8 8+r2r-1 r4 取 r=4 (符合條件的最小值)組組號(hào)號(hào)12345678910 1112 指指誤誤字字P1P2D1P3D2D3D4P4D5D6D7D84G43 G32 G21 G1第22頁(yè)/共77頁(yè)24(2) 編碼邏輯式P1=D1 D2 D4 D5 D7P2=D1 D3

16、 D4 D6 D7P3=D2 D3 D4 D8 P4=D5 D6 D7 D8 (3) 校驗(yàn)邏輯式G1=P1 D1 D2 D4 D5 D7G2=P2 D1 D3 D4 D6 D7G3=P3 D2 D3 D4 D8 G4=P4 D5 D6 D7 D8(4) 海明編碼與校驗(yàn)電路第23頁(yè)/共77頁(yè)25D12345678P1P1P2P2P3P3P4P4第24頁(yè)/共77頁(yè)26（5）編碼D1D2D3D4D5D6D7D801101101第1組P1D1D2D4D5D7001010有效信息第2組P2D1D3D4D6D7001010第3組P3D2D3D4D811101代碼12345678910 11 12P1P2D

17、1P3D2D3D4P4D5D6D7D8000111 011101第4組P4D5D6D7D811101第25頁(yè)/共77頁(yè)27第4章 主存儲(chǔ)器4.34.44.54.6第26頁(yè)/共77頁(yè)284.3 對(duì)于SRAM芯片，如果片選信號(hào)始終是有效的。問(wèn)（1）若讀信號(hào)有效后，地址仍在變化，或數(shù)據(jù)線上有其它電路送來(lái)的信號(hào)，問(wèn)對(duì)讀出有什么影響？有什么其它問(wèn)題？（2）若寫(xiě)信號(hào)有效后，地址仍在變化，或?qū)懭霐?shù)據(jù)仍不穩(wěn)定，問(wèn)對(duì)寫(xiě)入有什么影響？有什么其它問(wèn)題？答：（1）若地址變化，則讀出的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定（可能讀的不是指定單元的內(nèi)容）；若數(shù)據(jù)線上還有其它電路送來(lái)的信號(hào)，則可能發(fā)生沖突。 （2）若地址變化，則數(shù)據(jù)可能寫(xiě)入其它單元（

18、可能不是寫(xiě)入指定的單元）；若數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，則寫(xiě)入目標(biāo)單元的數(shù)據(jù)可能并不是我們需要的數(shù)據(jù)。 第27頁(yè)/共77頁(yè)294.4下圖是某SRAM的寫(xiě)入時(shí)序圖，其中R/W是讀寫(xiě)命令控制線，當(dāng)R/W線為低電平時(shí)，存儲(chǔ)器按給定地址24A8把數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器。請(qǐng)指出下圖寫(xiě)入時(shí)序中的錯(cuò)誤，并畫(huà)出正確的寫(xiě)入時(shí)序圖。2159H24A8H2151H地址數(shù)據(jù)R/W答：R/W命令應(yīng)往后延，寫(xiě)時(shí)地址不允許變化第28頁(yè)/共77頁(yè)304.5 有一個(gè)512K16的存儲(chǔ)器，由64K1的2164RAM芯片構(gòu)成（芯片內(nèi)是4個(gè)128128結(jié)構(gòu)），問(wèn)（1）總共需要多少個(gè)RAM芯片？（2）采用分散刷新方式，如果刷新間隔不超過(guò)2ms，則刷

19、新信號(hào)的周期是多少？（3）如果采用集中刷新方式，設(shè)讀/寫(xiě)周期T=0.1us,存儲(chǔ)器刷新一遍最少用多少時(shí)間？答：（1）12811664512KNLM（2）2ms/128=15.6us（3）1280.1us=12.8us第29頁(yè)/共77頁(yè)314.6 某機(jī)器中，已知道有一個(gè)地址空間為0000H1FFFH的ROM區(qū)域，現(xiàn)在再用RAM芯片（8K4）形成一個(gè)16K8的RAM區(qū)域，起始地址為2000H，假設(shè)RAM芯片有CS和WE信號(hào)控制端。CPU地址總線為A15A0，數(shù)據(jù)總線為D7D0，控制信號(hào)為R/W（讀/寫(xiě)），MREQ（當(dāng)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀或?qū)懖僮鲿r(shí)，該信號(hào)指示地址總線上的地址是有效的）。要求畫(huà)出邏輯圖。第3

20、0頁(yè)/共77頁(yè)32存儲(chǔ)空間分配與芯片8K88K48K48K48K4容量容量片內(nèi)地址片內(nèi)地址片選信號(hào)片選信號(hào) 片選邏輯片選邏輯地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu)A15A14A13A12A08K8A12-A0CS0A15A14A130 0 0 8K8A12-A0CS1A15A14A130 0 1 8K8A12-A0CS2A15A14A130 1 0 地址分配與片選邏輯（A16-A0）ROMRAM第31頁(yè)/共77頁(yè)33A15 A14 A13D7-D0WE CS8K8D7-D0 WE CS8K4D7-D4 WE CS8K4D3-D0 WE CS8K4D7-D4 WE CS8K4D3-D0 A12- A0WEA9- A0

21、+A15 A14 A13A15 A14 A13MREQ第32頁(yè)/共77頁(yè)34第5章 指令系統(tǒng)5.15.25.35.45.55.9第33頁(yè)/共77頁(yè)355.1 某指令系統(tǒng)指令字長(zhǎng)16位，每個(gè)操作數(shù)的地址碼長(zhǎng)6位，指令分為無(wú)操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類。若雙操作數(shù)指令有K條，無(wú)操作數(shù)指令有L條，問(wèn)單操作數(shù)指令最多可能有多少條？4664/ /46/466雙操作數(shù)指令K條單操作數(shù)指令X條無(wú)操作數(shù)指令L條解：(24-K)26-X26=L (24-K)26-X=L/26 X= (24-K)26- L/26第34頁(yè)/共77頁(yè)365.2 基址寄存器的內(nèi)容為2000H（H表示十六進(jìn)制），變址寄存器內(nèi)容為03A

22、0H，指令的地址碼部分是3FH，當(dāng)前正在執(zhí)行的指令所在地址為2B00H，請(qǐng)求出變址編址（考慮基址）和相對(duì)編址兩中情況的訪存有效地址（即實(shí)際地址）。解：變址（考慮基址）：有效地址=(RB)+(RX)+D 2000H+03A0H+3F=23DFH 相對(duì)編址：有效地址=(PC)+D 2B00H+3FH=2B3FH第35頁(yè)/共77頁(yè)375.3 接上題（1）設(shè)變址編址用于取數(shù)指令，相對(duì)編址用于轉(zhuǎn)移指令，存儲(chǔ)器內(nèi)存放的內(nèi)容如下：地址內(nèi)容003FH2300H2000H2400H203FH2500H233FH2600H23A0H2700H23DFH 2800H2B00H063FH 請(qǐng)寫(xiě)出從存儲(chǔ)器中所取的數(shù)據(jù)以

23、及轉(zhuǎn)移地址。（2）若采取直接編址，請(qǐng)寫(xiě)出從存儲(chǔ)器取出的數(shù)據(jù)解：（1）數(shù)據(jù) 2800H 轉(zhuǎn)移地址 2B3FH(該單元存放下一條要執(zhí)行的指令)（2）若無(wú)基址寄存器：地址=D 即為003FH 數(shù)據(jù)：2300H 若有基址寄存器：地址=(RB)+D 即為2000H+003FH=203FH 數(shù)據(jù)：2500H第36頁(yè)/共77頁(yè)385.4 加法指令與邏輯加指令的區(qū)別何在解：加法指令要考慮低位和高位之間的進(jìn)位； 邏輯加指令不考慮低位和高位之間的進(jìn)位（按位加）5.5 在下列有關(guān)計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的描述中，選擇出正確的答案。（1）浮點(diǎn)運(yùn)算指令對(duì)于科學(xué)計(jì)算的計(jì)算機(jī)是很有必要的，可以提高機(jī)器的運(yùn)算速度。（2）不設(shè)浮點(diǎn)運(yùn)算指

24、令的計(jì)算機(jī)就不能用于科學(xué)計(jì)算。（3）處理大量輸入輸出數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，一定要設(shè)置十進(jìn)制運(yùn)算指令。（4）兼容機(jī)之間指令系統(tǒng)是相同的，但硬件的實(shí)現(xiàn)方法可以不同。（5）同一系列中的不同型號(hào)計(jì)算機(jī)，保持軟件向上兼容的特點(diǎn)。第37頁(yè)/共77頁(yè)39（6）在計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)中，真正必須的指令數(shù)是不多的，其余的指令都是為了提高機(jī)器速度和便于編程而引入的。解：正確的是：（1）、（4）、（5）、（6）5.9 在下面有關(guān)尋址方式的敘述中，選擇正確答案填入內(nèi) 根據(jù)操作數(shù)所在位置，指出其尋址方式：操作數(shù)在寄存器中，為尋址方式；操作數(shù)地址在寄存器中，為尋址方式；操作數(shù)在指令中，為尋址方式；操作數(shù)地址（主存）在指令中，為尋址方

25、式；操作數(shù)的地址，為某一寄存器中的內(nèi)容與位移量之和則可以是尋址方式直接 寄存器 寄存器間址 基址 變址 相對(duì) 堆棧 立即數(shù)第38頁(yè)/共77頁(yè)40第6章 中央處理器（CPU）6.1 6.2 6.3 6.46.5 6.6 6.7 6.86.9 6.10 6.15 6.166.17 6.18第39頁(yè)/共77頁(yè)416.1 CPU結(jié)構(gòu)如圖所示，其中有一個(gè)累加寄存器AC，一個(gè)狀態(tài)條件寄存器和其他四個(gè)寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向，要求：（1）標(biāo)明圖中a，b，c，d四個(gè)寄存器的名稱。（2）簡(jiǎn)述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。（3）簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存/取訪問(wèn)的數(shù)據(jù)通路

26、。主存儲(chǔ)器MacbACdALU狀態(tài)寄存器微操作信號(hào)發(fā)生器+1第40頁(yè)/共77頁(yè)42解：（1）a：數(shù)據(jù)緩沖器DR b：指令寄存器IR c：主存地址寄存器AR d：程序計(jì)數(shù)器PC （2）MIR（b）控制器 （3）讀：MDRALUAC 寫(xiě)：ACDRM6.2 設(shè)某計(jì)算機(jī)運(yùn)算控制器邏輯圖如圖6.8（P175），控制信號(hào)意義見(jiàn)表6.1（ P174 ），指令格式和微指令格式如下： 指令格式操作碼操作碼Rs,rdrs1imm或或disp微指令格式1223 2435控制字段下址字段其中1-23位代表的控制信號(hào)見(jiàn)表6.1（ P174 ）第41頁(yè)/共77頁(yè)43（1）JMP（無(wú)條件轉(zhuǎn)移（rs1）+disp）（2）Lo

27、ad（從（rs1）+disp 指示的內(nèi)存單元取數(shù)，送rs保存）（3）Store （把 rs內(nèi)容送到（rs1）+disp指示的內(nèi)存單元）提示：先列出各指令執(zhí)行步驟和所需控制信號(hào)，最后再寫(xiě)出編碼解：（1）JMP（無(wú)條件轉(zhuǎn)移（rs1）+disp）JMPrs1imm（disp）1取機(jī)器指令的微指令 指令地址送地址總線：PCAB(1) 發(fā)訪存控制命令：ADS(21) ,M/IO#=1(22),W/R#=0(23) 從存儲(chǔ)器取指令送數(shù)據(jù)總線DB 指令送指令寄存器：DBIR(5) 程序計(jì)數(shù)器+1：PC+1(3)(rs1)+dispPC第42頁(yè)/共77頁(yè)442形成轉(zhuǎn)移地址取兩個(gè)源操作數(shù)（計(jì)算地址）：rs1GR

28、(8),(rs1) ALU(10) dispALU(4)加法運(yùn)算：“+”(13)有效地址送程序計(jì)數(shù)器：ALUPC(2)地址12 34 5 6 7 8 910111213141516171819202122232435K10 10 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 K+101 01 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 k(2)LOADrsrs1imm（disp）(rs1)+disp)rs第43頁(yè)/共77頁(yè)451取機(jī)器指令的微指令（略）2計(jì)算地址微指令取兩個(gè)源操作數(shù)（計(jì)算地址）：rs1GR(8),(rs1) ALU(10)

29、dispALU(4)加法運(yùn)算：“+”(13)有效地址送地址寄存器：ALUAR(19)3取數(shù)微指令 數(shù)據(jù)地址送地址總線：ARAB(20) 發(fā)訪存控制命令：ADS(21) ,M/IO#=1(22),W/R#=0(23) 從存儲(chǔ)器取數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)總線DB 數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)總線：DB DR(6)4加法運(yùn)算和送結(jié)果微指令 源操作數(shù)送ALU：DR ALU(12)另一操作數(shù)為0 加法運(yùn)算：”+”(13) 送結(jié)果： rs GR(9), ALU GR(17)第44頁(yè)/共77頁(yè)46地址12 34 5 6 7 8 910111213141516171819202122232435K+200 01 0 0 0 1 0 1 0

30、0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 K+3K+300 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0K+4K+400 00 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 k（3）STORrsrs1imm（disp）(rs) (rs1)+disp1取機(jī)器指令的微指令（略）2計(jì)算地址微指令取兩個(gè)源操作數(shù)（計(jì)算地址）：rs1GR(8),(rs1) ALU(10) dispALU(4)加法運(yùn)算：“+”(13)有效地址送地址寄存器：ALUAR(19)第45頁(yè)/共77頁(yè)473取數(shù)微指令取數(shù)：rsGR(9),(rs) ALU(11)另一操作數(shù)為0

31、加法運(yùn)算：”+”(13) 送結(jié)果： ALU DR(18)4存放數(shù)據(jù)微指令： 數(shù)據(jù)地址送地址總線：ARAB(20) 發(fā)訪存控制命令：ADS(21) ,M/IO#=1(22),W/R#=1(23) 從存儲(chǔ)器取數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)總線DB 數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)總線：DR DB(7)地址12 34 5 6 7 8 910111213141516171819202122232435K+500 01 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 K+6K+600 00 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 K+4K+700 00 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

32、0 0 0 0 1 1 1 1k第46頁(yè)/共77頁(yè)48注：表示可為任意值，當(dāng)ADS=0時(shí)，微指令最后兩位不起作用6.3 按圖6.12(P178)給出的電路，設(shè)CP=T2CLKCLK2#，一級(jí)門(mén)的延遲a略少于觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)間b,畫(huà)出CLK2，CLK2#，CLK，CP-T1，T1，CP的時(shí)間關(guān)系圖。如果用一級(jí)與門(mén)實(shí)現(xiàn)CP= T2CLKCLK2，是否能產(chǎn)生導(dǎo)前于CP的工作脈沖。解：第47頁(yè)/共77頁(yè)490 1D C0 1D CT2 T1CLKCLK2CLK2CP-T1CP=T2CLKCLK2CP=T2CLKCLK2CLK2CLK2CLKCP-T1T1CPCP答：CP的波形如上，寬度變窄，且有毛刺，不

33、能用作工作脈沖第48頁(yè)/共77頁(yè)506.4 分析圖6.16（P180）中對(duì)ready#信號(hào)有何要求，說(shuō)明原因。如果不能滿足要求，則電路如何修改。0 1D C0 1D CT2 T1CLKCLK2+readyT1答：ready必須能包住CLK2#，即當(dāng)CLK2#為正脈沖時(shí)，應(yīng)保證Ready不發(fā)生變化，這樣才能保證CP-T信號(hào)的完整性，不產(chǎn)生尖峰，使T能可靠工作。若ready不能滿足這一要求，可修改圖，使Ready控制T的D端。第49頁(yè)/共77頁(yè)510 1D C0 1D CT2 T1CLKCLK2ready第50頁(yè)/共77頁(yè)526.5 從供選擇的答案中，選出正確答案填入中 微指令分成水平型微指令和微

34、指令兩類，可同時(shí)執(zhí)行若干個(gè)微操作，所以執(zhí)行指令的速度比快。 在實(shí)現(xiàn)微程序時(shí)，取下一條微指令和執(zhí)行本條微指令一般是進(jìn)行的，而微指令之間是的。 實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令的微程序一般是存放在中的，而用戶可寫(xiě)的控制存儲(chǔ)器則由組成。供選擇的答案：AC：微指令；微操作；水平型微指令垂直型微指令D，E：順序；重疊F，G：隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）；只讀存儲(chǔ)器（ROM）6.6 某機(jī)有8條微指令I(lǐng)1-I8，每條微指令所包含的微命令控制信號(hào)如表所示。第51頁(yè)/共77頁(yè)53微指令微指令微命令信號(hào)微命令信號(hào)abcdefghijI1I2I3I4I5I6I7I8a-j分別對(duì)應(yīng)10種不同性質(zhì)的微命令信號(hào)。假設(shè)一條微指令的控制字段為8位，請(qǐng)安

35、排微指令的控制字段格式。第52頁(yè)/共77頁(yè)54解：可能的組合 b f i j c f j d i j e f h f h i acdg直接控制直接編譯01-e10-f11-hO1-b10-i11-j第53頁(yè)/共77頁(yè)556.7 已知某機(jī)采用微程序控制方式，其控制存儲(chǔ)器容量為51248位，微程序可在整個(gè)控制存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制微程序轉(zhuǎn)移的條件共4個(gè)（直接控制），微指令采用水平型格式，如圖所示：微指令字段判別測(cè)試字段下地址字段操作控制順序控制（1）微指令中的三個(gè)字段分別應(yīng)為多少位？（2）畫(huà)出圍繞這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖解：（1）下址字段 ：512=29，即為9位 判別測(cè)試字段：4位

36、（4個(gè)條件，直接控制法） 下地址字段：48-9-4=35位（2）參見(jiàn)P187圖6.24（BCF為4，BAF為9位）第54頁(yè)/共77頁(yè)566.8 在微程序控制計(jì)算機(jī)中，下一條要執(zhí)行的微指令地址都有那些可能的來(lái)源？各發(fā)生在什么場(chǎng)合？答：（1）啟動(dòng)，由硬件實(shí)現(xiàn)取機(jī)器指令的微指令 （2）指令操作碼產(chǎn)生后繼微地址 （3）順序執(zhí)行 （PC）+1 PC （4）微程序轉(zhuǎn)移（轉(zhuǎn)移地址） （PC）+PC6.9 參照?qǐng)D6.8（P175）， 6.10（P177）， 表6.1（P174）畫(huà)出下述3條指令的微程序流程圖：（1）JMP Disp（相對(duì)尋址）（2）Load rsrs1（間接尋址）（3）ADD rs rs1（寄

37、存器尋址） 解：（1）功能（PC）+disp PC （2）功能(（rs1）) rs （3）功能（rs）+ （rs1）rs 第55頁(yè)/共77頁(yè)57取機(jī)器指令計(jì)算轉(zhuǎn)移地址計(jì)算地址加法計(jì)算取數(shù)加法計(jì)算送結(jié)果JMP DispLoad rsrs1ADD rs rs1第56頁(yè)/共77頁(yè)586.10 假設(shè)某計(jì)算機(jī)采用四級(jí)流水線（取指、譯碼、執(zhí)行、送結(jié)果），其中譯碼可同時(shí)完成從寄存器取數(shù)的操作，并假設(shè)存儲(chǔ)器的讀/寫(xiě)操作（允許同時(shí)取指和取數(shù)）可在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成，問(wèn)順序執(zhí)行上題的3條指令，總共需要多少周期？解：取指取指譯碼譯碼PC(PC)+disp取指取指譯碼譯碼間址間址取數(shù)取數(shù)rs取指取指譯碼譯碼+rs第5

38、7頁(yè)/共77頁(yè)596.15 設(shè)有主頻為16MHz的微處理器，平均每條指令的執(zhí)行時(shí)間為兩個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期由兩個(gè)時(shí)鐘脈沖組成。問(wèn)：（1）存儲(chǔ)器為“0等待”，求出機(jī)器速度。 （2）假如每?jī)蓚€(gè)機(jī)器周期中有一個(gè)是訪存周期，需插入1個(gè)時(shí)鐘周期的等待時(shí)間，求機(jī)器速度。（“0等待”表示存儲(chǔ)器可在一個(gè)機(jī)器周期完成讀/寫(xiě)操作，因此不需要插入等待時(shí)間）解：（1）16 4=4MIPS（Instruction Per Second） （2）16 （22+2）=2.67MIPS6.16 從供選擇的答案，選出正確的答案，填入中 微機(jī)A和B是采用不同主頻的CPU芯片，片內(nèi)邏輯電路完全相同。若A機(jī)的CPU主頻為8MHz

39、，B機(jī)為12MHz。則A機(jī)的CPU主振周期為 s。如A機(jī)的平均指令執(zhí)行速度為0.4MIPS，那么A 機(jī)的平均指令周期為 s ，B機(jī)的平均指令執(zhí)行為MIPS。供選擇的答案AC：0.125;0.25;0.5;0.6;1.25;1.6;2.5。第58頁(yè)/共77頁(yè)606.17 從供選擇的答案，選出正確的答案，填入中 某機(jī)采用兩級(jí)流水線組織，第一級(jí)為取指、譯碼、需要200ns完成操作；第二級(jí)為執(zhí)行周期，大部分指令能在180ns內(nèi)完成，但有兩條指令要360ns才能完成，在程序運(yùn)行時(shí)，這類指令所占比例為510%。 根據(jù)上述情況，機(jī)器周期（即一級(jí)流水線時(shí)間）應(yīng)選為。兩條執(zhí)行周期長(zhǎng)的指令采用的方法解決。A： 1

40、80ns ； 190ns； 200ns； 360nsB：機(jī)器周期選為360ns ；用兩個(gè)機(jī)器周期完成6.18 造成流水線阻塞的因素有多個(gè)。試列舉三個(gè)造成流水線阻塞的因素，并給出其中兩個(gè)的化簡(jiǎn)措施。解：略，請(qǐng)見(jiàn)P210-214第59頁(yè)/共77頁(yè)61第7 章 存儲(chǔ)系統(tǒng)7.57.67.77.87.97.107.13第60頁(yè)/共77頁(yè)627.5 設(shè)某計(jì)算機(jī)的cache采用4路組相聯(lián)映像,已知cache容量為16KB，主存容量為2MB，每個(gè)字塊有8個(gè)字，每個(gè)字有32位。請(qǐng)回答：（1）主存地址多少位（按字節(jié)編址），各字段如何劃分（各需要多少位）？（2）設(shè)cache起始為空，CPU從主存單元0，1，100。

41、依次讀出101個(gè)字（主存一次讀出一個(gè)字），并重復(fù)按此次序數(shù)讀11次，問(wèn)命中率為多少？若cache速度是主存的5倍，問(wèn)采用Cache與無(wú)cache比較速度提高多少倍？解：（1） 214/（232222）=27 2220/（2322）=2169732主存組號(hào)（cache標(biāo)記）主存組內(nèi)頁(yè)號(hào)（cache組號(hào)）塊內(nèi)地址字節(jié)編號(hào)第61頁(yè)/共77頁(yè)63 （2）命中率 10/11=91% 速度比 115/（101+15）=55/15=3.677.6 設(shè)某計(jì)算機(jī)采用直接映像cache，已知容量為本4096B。（1）若CPU依次從主存單元0，1，99和4096，4097，4195交替取指令，循環(huán)執(zhí)行10次，問(wèn)命中

42、率為多少？（2）如cache存取時(shí)間為10ns，主存存取時(shí)間為100ns，cache命中率為95%，求平均存取時(shí)間。解：（1）命中率為 00994095099409540964195 （2）0.9510+(1-0.95) (100+10)=9.5+5.5=15(ns)第62頁(yè)/共77頁(yè)647.7 設(shè)可供用戶使用的主存容量為100KB，而某用戶的程序和數(shù)據(jù)所占的主存容量超過(guò)100KB ，但小于邏輯地址所表示的范圍。問(wèn)具有虛存與不具有虛存對(duì)用戶有何影響？答：由于用戶的程序和數(shù)據(jù)超過(guò)了實(shí)際主存的容量，因此每次只能將一部分程序和數(shù)據(jù)從輔存調(diào)入主存。若不具有虛存，則調(diào)入調(diào)出的工作必須由用戶（程序）來(lái)完成

43、；若具有虛存，則調(diào)入調(diào)出的工作由MMU和操作系統(tǒng)完成，整個(gè)過(guò)程對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是透明的。7.8 主存儲(chǔ)器容量為4MB，虛存容量為1GB（1109B），虛擬地址和物理地址各為多少位？根據(jù)尋址方式計(jì)算出來(lái)的有效地址是虛擬地址還是物理地址？如果頁(yè)面大小為4KB，頁(yè)表長(zhǎng)度是多少？答：虛擬地址 1GB=230B 即為30位 物理地址 4MB=222B 即為22位 1GB/4KB= 230B/ 212B=218第63頁(yè)/共77頁(yè)657.9 設(shè)某虛存有如下快表放在相聯(lián)存儲(chǔ)器中，其容量為8個(gè)存儲(chǔ)單元。問(wèn)：按如下三個(gè)虛擬地址訪問(wèn)主存、主存的實(shí)際地址碼各是多少？（設(shè)地址均為16進(jìn)制）頁(yè)號(hào)頁(yè)號(hào)本頁(yè)在主存起始地址本頁(yè)在主存

44、起始地址3342000253800079600066000044000015800005500003070000序號(hào)序號(hào)頁(yè)號(hào)頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)地址頁(yè)內(nèi)地址11503242701283480516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第64頁(yè)/共77頁(yè)667.10 某程序?qū)?yè)面要求的序列為P3P4P2P6P4P3P7P4P3P6P3P4P8P4P6。（1）設(shè)主存容量為3個(gè)頁(yè)面，求FIFO和LRU替換算法時(shí)各自的命中率（假設(shè)開(kāi)始時(shí)主存為空）。（2）當(dāng)主存容量增加到4個(gè)頁(yè)面時(shí)，兩替換算法各自的命中率又是多少？（1）L

45、RU頁(yè)面請(qǐng)求頁(yè)面請(qǐng)求342643743634846333426437446338/44264374363484/2643743634846命中命中 6/15=40%第65頁(yè)/共77頁(yè)67頁(yè)面請(qǐng)求頁(yè)面請(qǐng)求342643743634846333442633744638/44226377466384/2663744633846命中命中 3/15=20%FIFO第66頁(yè)/共77頁(yè)68頁(yè)面請(qǐng)求頁(yè)面請(qǐng)求342643743634846333332666777663/44426437446338/2264374363484/643743634846命中命中 9/15=60%（2）LRU第67頁(yè)/共77頁(yè)69頁(yè)面請(qǐng)求頁(yè)面請(qǐng)求342643743634846333333442226773/44444226667334/2222667773448/666773334886命中命中 6/15=40%FIFO第68頁(yè)/共77頁(yè)707.13 下面是有關(guān)存儲(chǔ)保護(hù)的描述，請(qǐng)從本題最后列出的供選擇答案中選擇應(yīng)填入處的正確答案： 為了保護(hù)系統(tǒng)軟件不被破壞以及在多道程序環(huán)境下，防止一個(gè)