計(jì)算機(jī)組成課后答案

1、 第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1. 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件？硬件和軟件哪個(gè)更重要？解：P3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的綜合體。計(jì)算機(jī)硬件：指計(jì)算機(jī)中的電子線(xiàn)路和物理裝置。計(jì)算機(jī)軟件：計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的程序與相關(guān)資料。硬件和軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要。5. 諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？解：諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：P8計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成； 指令和數(shù)據(jù)以同同等地位存放于存儲(chǔ)器，并可以按地址訪(fǎng)問(wèn)； 指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制表示； 指令由操作碼、地址碼兩大部分組成，操作碼用來(lái)表示操作的性質(zhì)，地址碼用來(lái)表示操作數(shù)在存儲(chǔ)器

2、中的位置； 指令在存儲(chǔ)器中順序存放，通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行； 機(jī)器以運(yùn)算器為中心（原始諾依曼機(jī)）。7. 解釋下列概念：主機(jī)、CPU、主存、存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)元件、存儲(chǔ)基元、存儲(chǔ)元、存儲(chǔ)字、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、機(jī)器字長(zhǎng)、指令字長(zhǎng)。解：P9-10主機(jī)：是計(jì)算機(jī)硬件的主體部分，由CPU和主存儲(chǔ)器MM合成為主機(jī)。CPU：中央處理器，是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，由運(yùn)算器和控制器組成；（早期的運(yùn)算器和控制器不在同一芯片上，現(xiàn)在的CPU除含有運(yùn)算器和控制器外還集成了CACHE）。主存：計(jì)算機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，為計(jì)算機(jī)的主要工作存儲(chǔ)器，可隨機(jī)存??；由存儲(chǔ)體、各種邏輯部件與控制電路組成。存儲(chǔ)單元：可存放

3、一個(gè)機(jī)器字并具有特定存儲(chǔ)地址的存儲(chǔ)單位。存儲(chǔ)元件：存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的物理元件，是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位，又叫存儲(chǔ)基元或存儲(chǔ)元，不能單獨(dú)存取。存儲(chǔ)字：一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的邏輯單位。存儲(chǔ)字長(zhǎng)：一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)。存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)器中可存二進(jìn)制代碼的總量；（通常主、輔存容量分開(kāi)描述）。機(jī)器字長(zhǎng)：指CPU一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與CPU的寄存器位數(shù)有關(guān)。 指令字長(zhǎng)：一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)。8. 解釋下列英文縮寫(xiě)的中文含義：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答應(yīng)分英文全稱(chēng)、中文名、功能三部

4、分。CPU：Central Processing Unit，中央處理機(jī)（器），是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，主要由運(yùn)算器和控制器組成。PC：Program Counter，程序計(jì)數(shù)器，其功能是存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動(dòng)計(jì)數(shù)形成下一條指令地址。IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令。CU：Control Unit，控制單元（部件），為控制器的核心部件，其功能是產(chǎn)生微操作命令序列。ALU：Arithmetic Logic Unit，算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，為運(yùn)算器的核心部件，其功能是進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算。ACC：Accumulator，累加器，是運(yùn)算器

5、中既能存放運(yùn)算前的操作數(shù)，又能存放運(yùn)算結(jié)果的寄存器。MQ：Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法運(yùn)算時(shí)存放乘數(shù)、除法時(shí)存放商的寄存器。X：此字母沒(méi)有專(zhuān)指的縮寫(xiě)含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)寄存器，即運(yùn)算器中工作寄存器之一，用來(lái)存放操作數(shù)；MAR：Memory Address Register，存儲(chǔ)器地址寄存器，在主存中用來(lái)存放欲訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)單元的地址。MDR：Memory Data Register，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，在主存中用來(lái)存放從某單元讀出、或要寫(xiě)入某存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。I/O：Input/Output equipment，輸入/輸出設(shè)備，為輸

6、入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱(chēng)，用于計(jì)算機(jī)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送。MIPS：Million Instruction Per Second，每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令數(shù)，為計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種計(jì)量單位。9. 畫(huà)出主機(jī)框圖，分別以存數(shù)指令“STA M”和加法指令“ADD M”（M均為主存地址）為例，在圖中按序標(biāo)出完成該指令（包括取指令階段）的信息流程（如）。假設(shè)主存容量為256M*32位，在指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)相等的條件下，指出圖中各寄存器的位數(shù)。解：主機(jī)框圖如P13圖1.11所示。（1）STA M指令：PCMAR，MARMM，MMMDR，MDRIR，OP(IR) CU，Ad(IR) MAR，ACC

7、MDR，MARMM，WR（2）ADD M指令：PCMAR，MARMM，MMMDR，MDRIR，OP(IR) CU，Ad(IR) MAR，RD，MMMDR，MDRX，ADD，ALUACC，ACCMDR，WR假設(shè)主存容量256M*32位，在指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)相等的條件下，ACC、X、IR、MDR寄存器均為32位，PC和MAR寄存器均為28位。10. 指令和數(shù)據(jù)都存于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們？解：計(jì)算機(jī)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)有以下2種方法：l 通過(guò)不同的時(shí)間段來(lái)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即在取指令階段（或取指微程序）取出的為指令，在執(zhí)行指令階段（或相應(yīng)微程序）取出的即為數(shù)據(jù)。l 通過(guò)地址來(lái)源區(qū)分，由PC

8、提供存儲(chǔ)單元地址的取出的是指令，由指令地址碼部分提供存儲(chǔ)單元地址的取出的是操作數(shù)。第3章 系統(tǒng)總線(xiàn)1. 什么是總線(xiàn)？總線(xiàn)傳輸有何特點(diǎn)？為了減輕總線(xiàn)負(fù)載，總線(xiàn)上的部件應(yīng)具備什么特點(diǎn)？ 答：P41.總線(xiàn)是多個(gè)部件共享的傳輸部件?？偩€(xiàn)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是：某一時(shí)刻只能有一路信息在總線(xiàn)上傳輸，即分時(shí)使用。為了減輕總線(xiàn)負(fù)載，總線(xiàn)上的部件應(yīng)通過(guò)三態(tài)驅(qū)動(dòng)緩沖電路與總線(xiàn)連通。4. 為什么要設(shè)置總線(xiàn)判優(yōu)控制？常見(jiàn)的集中式總線(xiàn)控制有幾種？各有何特點(diǎn)？哪種方式響應(yīng)時(shí)間最快？哪種方式對(duì)電路故障最敏感？答：總線(xiàn)判優(yōu)控制解決多個(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)總線(xiàn)時(shí)的使用權(quán)分配問(wèn)題；常見(jiàn)的集中式總線(xiàn)控制有三種：鏈?zhǔn)讲樵?xún)、計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)、獨(dú)立請(qǐng)求；特

9、點(diǎn)：鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式連線(xiàn)簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，對(duì)電路故障最敏感；計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式優(yōu)先級(jí)設(shè)置較靈活，對(duì)故障不敏感，連線(xiàn)與控制過(guò)程較復(fù)雜；獨(dú)立請(qǐng)求方式速度最快，但硬件器件用量大，連線(xiàn)多，成本較高。5. 解釋下列概念：總線(xiàn)寬度、總線(xiàn)帶寬、總線(xiàn)復(fù)用、總線(xiàn)的主設(shè)備（或主模塊）、總線(xiàn)的從設(shè)備（或從模塊）、總線(xiàn)的傳輸周期和總線(xiàn)的通信控制。答：P46?？偩€(xiàn)寬度：通常指數(shù)據(jù)總線(xiàn)的根數(shù)；總線(xiàn)帶寬：總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸率，指單位時(shí)間總線(xiàn)上傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)；總線(xiàn)復(fù)用：指同一條信號(hào)線(xiàn)可以分時(shí)傳輸不同的信號(hào)?？偩€(xiàn)的主設(shè)備（主模塊）：指一次總線(xiàn)傳輸期間，擁有總線(xiàn)控制權(quán)的設(shè)備（模塊）；總線(xiàn)的從設(shè)備（從模塊）：指一次總線(xiàn)傳輸期間，配合主設(shè)備完

10、成數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備（模塊），它只能被動(dòng)接受主設(shè)備發(fā)來(lái)的命令；總線(xiàn)的傳輸周期：指總線(xiàn)完成一次完整而可靠的傳輸所需時(shí)間；總線(xiàn)的通信控制：指總線(xiàn)傳送過(guò)程中雙方的時(shí)間配合方式。6. 試比較同步通信和異步通信。答：同步通信：指由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，控制方式簡(jiǎn)單，靈活性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時(shí)，總線(xiàn)工作效率明顯下降。適合于速度差別不大的場(chǎng)合。異步通信：指沒(méi)有統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，部件間采用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，控制方式較同步復(fù)雜，靈活性高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時(shí)，有利于提高總線(xiàn)工作效率。8. 為什么說(shuō)半同步通信同時(shí)保留了同步通信和異步通信的特點(diǎn)？答：半同步通信既能像同步通信那樣由統(tǒng)一時(shí)鐘控制

11、，又能像異步通信那樣允許傳輸時(shí)間不一致，因此工作效率介于兩者之間。10. 為什么要設(shè)置總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)？你知道目前流行的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)有哪些？什么叫plug and play？哪些總線(xiàn)有這一特點(diǎn)？答：總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類(lèi)模塊化產(chǎn)品的兼容問(wèn)題；目前流行的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)有：ISA、EISA、PCI等；plug and play：即插即用，EISA、PCI等具有此功能。11. 畫(huà)一個(gè)具有雙向傳輸功能的總線(xiàn)邏輯圖。答：在總線(xiàn)的兩端分別配置三態(tài)門(mén)，就可以使總線(xiàn)具有雙向傳輸功能。a0a1an01n12. 設(shè)數(shù)據(jù)總線(xiàn)上接有A、B、C、D四個(gè)寄存器，要求選用合適的74系列芯片，完成下列邏輯設(shè)計(jì)：（1） 設(shè)計(jì)一個(gè)電路

12、，在同一時(shí)間實(shí)現(xiàn)DA、DB和DC寄存器間的傳送；（2） 設(shè)計(jì)一個(gè)電路，實(shí)現(xiàn)下列操作：T0時(shí)刻完成D總線(xiàn)；T1時(shí)刻完成總線(xiàn)A；T2時(shí)刻完成A總線(xiàn)；T3時(shí)刻完成總線(xiàn)B。解：（1）由T打開(kāi)三態(tài)門(mén)將 D寄存器中的容送至總線(xiàn)bus，由cp脈沖同時(shí)將總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)打入到 A、B、C寄存器中。 T和cp的時(shí)間關(guān)系如圖（1）所示。cp總線(xiàn)圖（1） （2）三態(tài)門(mén)1受T0T1控制，以確保T0時(shí)刻D總線(xiàn)，以與T1時(shí)刻總線(xiàn)接收門(mén)1A。三態(tài)門(mén)2受T2T3控制，以確保T2時(shí)刻A總線(xiàn)，以與T3時(shí)刻總線(xiàn)接收門(mén)2B。T0、T1、T2、T3波形圖如圖（2）所示。第 四 章3. 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在什么地方？為什么要分這些層次

13、？計(jì)算機(jī)如何管理這些層次？ 答：存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在Cache-主存和主存-輔存這兩個(gè)存儲(chǔ)層次上。Cache-主存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要對(duì)CPU訪(fǎng)存起加速作用，即從整體運(yùn)行的效果分析，CPU訪(fǎng)存速度加快，接近于Cache的速度，而尋址空間和位價(jià)卻接近于主存。主存-輔存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要起擴(kuò)容作用，即從程序員的角度看，他所使用的存儲(chǔ)器其容量和位價(jià)接近于輔存，而速度接近于主存。綜合上述兩個(gè)存儲(chǔ)層次的作用，從整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)看，就達(dá)到了速度快、容量大、位價(jià)低的優(yōu)化效果。主存與CACHE之間的信息調(diào)度功能全部由硬件自動(dòng)完成。而主存與輔存層次的調(diào)度目前廣泛采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，即將主存與輔存的一部分

14、通過(guò)軟硬結(jié)合的技術(shù)組成虛擬存儲(chǔ)器，程序員可使用這個(gè)比主存實(shí)際空間（物理地址空間）大得多的虛擬地址空間（邏輯地址空間）編程，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，再由軟、硬件自動(dòng)配合完成虛擬地址空間與主存實(shí)際物理空間的轉(zhuǎn)換。因此，這兩個(gè)層次上的調(diào)度或轉(zhuǎn)換操作對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)都是透明的。4. 說(shuō)明存取周期和存取時(shí)間的區(qū)別。解：存取周期和存取時(shí)間的主要區(qū)別是：存取時(shí)間僅為完成一次操作的時(shí)間，而存取周期不僅包含操作時(shí)間，還包含操作后線(xiàn)路的恢復(fù)時(shí)間。即：存取周期 = 存取時(shí)間 + 恢復(fù)時(shí)間5. 什么是存儲(chǔ)器的帶寬？若存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度為32位，存取周期為200ns，則存儲(chǔ)器的帶寬是多少？解：存儲(chǔ)器的帶寬指單位時(shí)間從存儲(chǔ)器進(jìn)出信

15、息的最大數(shù)量。存儲(chǔ)器帶寬 = 1/200ns ×32位 = 160M位/秒 = 20MB/秒 = 5M字/秒注意：字長(zhǎng)32位，不是16位。（注：1ns=10s）6. 某機(jī)字長(zhǎng)為32位，其存儲(chǔ)容量是64KB，按字編址它的尋址圍是多少？若主存以字節(jié)編址，試畫(huà)出主存字地址和字節(jié)地址的分配情況。解：存儲(chǔ)容量是64KB時(shí)，按字節(jié)編址的尋址圍就是64K，如按字編址，其尋址圍為： 64K / （32/8）= 16K主存字地址和字節(jié)地址的分配情況：（略）。7. 一個(gè)容量為16K×32位的存儲(chǔ)器，其地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)的總和是多少？當(dāng)選用下列不同規(guī)格的存儲(chǔ)芯片時(shí)，各需要多少片？1K×4位

16、，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位解：地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)的總和 = 14 + 32 = 46根；選擇不同的芯片時(shí)，各需要的片數(shù)為：1K×4：（16K×32） / （1K×4） = 16×8 = 128片2K×8：（16K×32） / （2K×8） = 8×4 = 32片4K×4：（16K×32） / （4K×4） = 4×8 = 32片16K×1：（16K×32）/ （16K

17、5;1） = 1×32 = 32片4K×8：（16K×32）/ （4K×8） = 4×4 = 16片 -98K×8：（16K×32） / （8K×8） = 2×4 = 8片8. 試比較靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM。答：PPT 112頁(yè)9. 什么叫刷新？為什么要刷新？說(shuō)明刷新有幾種方法。解：刷新：對(duì)DRAM定期進(jìn)行的全部重寫(xiě)過(guò)程；刷新原因：因電容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰減需要與時(shí)補(bǔ)充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三種：集中式、分散式、異步式。集中式：在最大刷新間隔時(shí)間，集中安排一段時(shí)間進(jìn)行刷新

18、，存在CPU訪(fǎng)存死時(shí)間。 分散式：在每個(gè)讀/寫(xiě)周期之后插入一個(gè)刷新周期，無(wú)CPU訪(fǎng)存死時(shí)間。異步式：是集中式和分散式的折衷。10. 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有幾種？解：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有兩種：線(xiàn)選法和重合法。線(xiàn)選法：地址譯碼信號(hào)只選中同一個(gè)字的所有位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)器材；重合法：地址分行、列兩部分譯碼，行、列譯碼線(xiàn)的交叉點(diǎn)即為所選單元。這種方法通過(guò)行、列譯碼信號(hào)的重合來(lái)選址，也稱(chēng)矩陣譯碼?？纱蟠蠊?jié)省器材用量，是最常用的譯碼驅(qū)動(dòng)方式。11. 一個(gè)8K×8位的動(dòng)態(tài)RAM芯片，其部結(jié)構(gòu)排列成256×256形式，存取周期為0.1s。試問(wèn)采用集中刷新、分散刷新和異步

19、刷新三種方式的刷新間隔各為多少？解：采用分散刷新方式刷新間隔為:2ms，其中刷新死時(shí)間為：256×0.1s=25.6s采用分散刷新方式刷新間隔為：256×（0.1s+×0.1s）=51.2s采用異步刷新方式刷新間隔為:2ms12. 畫(huà)出用1024×4位的存儲(chǔ)芯片組成一個(gè)容量為64K×8位的存儲(chǔ)器邏輯框圖。要求將64K分成4個(gè)頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面分16組，指出共需多少片存儲(chǔ)芯片。解：設(shè)采用SRAM芯片，則：總片數(shù) = （64K×8位） / （1024×4位）= 64×2 = 128片題意分析：本題設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)上分為總體

20、、頁(yè)面、組三級(jí)，因此畫(huà)圖時(shí)也應(yīng)分三級(jí)畫(huà)。首先應(yīng)確定各級(jí)的容量：頁(yè)面容量 = 總?cè)萘?/ 頁(yè)面數(shù) = 64K×8 / 4 = 16K×8位，4片16K×8字串聯(lián)成64K×8位組容量 = 頁(yè)面容量 / 組數(shù) = 16K×8位 / 16 = 1K×8位，16片1K×8位字串聯(lián)成16K×8位組片數(shù) = 組容量 / 片容量 = 1K×8位 / 1K×4位 = 2片，兩片1K×4位芯片位并聯(lián)成1K×8位存儲(chǔ)器邏輯框圖：（略）。13. 設(shè)有一個(gè)64K×8位的RAM芯片，試問(wèn)該芯片

21、共有多少個(gè)基本單元電路（簡(jiǎn)稱(chēng)存儲(chǔ)基元）？欲設(shè)計(jì)一種具有上述同樣多存儲(chǔ)基元的芯片，要求對(duì)芯片字長(zhǎng)的選擇應(yīng)滿(mǎn)足地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)的總和為最小，試確定這種芯片的地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)，并說(shuō)明有幾種解答。解：存儲(chǔ)基元總數(shù) = 64K×8位 = 512K位 = 2位； 19思路：如要滿(mǎn)足地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)總和最小，應(yīng)盡量把存儲(chǔ)元安排在字向，因?yàn)榈刂肺粩?shù)和字?jǐn)?shù)成2的冪的關(guān)系，可較好地壓縮線(xiàn)數(shù)。解：設(shè)地址線(xiàn)根數(shù)為a，數(shù)據(jù)線(xiàn)根數(shù)為b，則片容量為：2×b = 2；b = 2若a = 19，b = 1，總和 = 19+1 = 20；a = 18，b = 2，總和 = 18+2 = 20；a = 17，b =

22、4，總和 = 17+4 = 21；a = 16，b = 8，總和 = 16+8 = 24；由上可看出：片字?jǐn)?shù)越少，片字長(zhǎng)越長(zhǎng)，引腳數(shù)越多。片字?jǐn)?shù)減1、片位數(shù)均按2的冪變化。結(jié)論：如果滿(mǎn)足地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)的總和為最小，這種芯片的引腳分配方案有兩種：地址線(xiàn) = 19根，數(shù)據(jù)線(xiàn) = 1根；或地址線(xiàn) = 18根，數(shù)據(jù)線(xiàn) = 2根。14. 某8位微型機(jī)地址碼為18位，若使用4K×4位的RAM芯片組成模塊板結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器，試問(wèn)：（1）該機(jī)所允許的最大主存空間是多少？（2）若每個(gè)模塊板為32K×8位，共需幾個(gè)模塊板？（3）每個(gè)模塊板共有幾片RAM芯片？（4）共有多少片RAM？（5）CPU如何

23、選擇各模塊板？解：（1）該機(jī)所允許的最大主存空間是：2 × 8位 = 256K×8位 = 256KB（2）模塊板總數(shù) = 256K×8 / 32K×8 = 8塊（3）板片數(shù) = 32K×8位 / 4K×4位 = 8×2 = 16片（4）總片數(shù) = 16片×8 = 128片（5）CPU通過(guò)最高3位地址譯碼輸出選擇模板，次高3位地址譯碼輸出選擇芯片。地址格式分配如下：模板號(hào)（3位）芯片號(hào) （3位）片地址（12位）18a1919-a；15. 設(shè)CPU共有16根地址線(xiàn)，8根數(shù)據(jù)線(xiàn)，并用MREQ（低電平有效）作訪(fǎng)存控制信號(hào)，

24、R/W作讀寫(xiě)命令信號(hào)（高電平為讀，低電平為寫(xiě)）?，F(xiàn)有下列存儲(chǔ)芯片：ROM（2K×8位，4K×4位，8K×8位），RAM（1K×4位，2K×8位，4K×8位），與74138譯碼器和其他門(mén)電路（門(mén)電路自定）。試從上述規(guī)格中選用合適芯片，畫(huà)出CPU和存儲(chǔ)芯片的連接圖。要求：（1）最小4K地址為系統(tǒng)程序區(qū)，409616383地址圍為用戶(hù)程序區(qū)；（2）指出選用的存儲(chǔ)芯片類(lèi)型與數(shù)量；（3）詳細(xì)畫(huà)出片選邏輯。解：（1）地址空間分配圖：系統(tǒng)程序區(qū)（ROM共4KB）：0000H-0FFFH用戶(hù)程序區(qū)（RAM共12KB）：1000H-FFFFH（2）選片

25、：ROM：選擇4K×4位芯片2片，位并聯(lián)RAM：選擇4K×8位芯片3片，字串聯(lián)(RAM1地址圍為:1000H-1FFFH,RAM2地址圍為2000H-2FFFH, RAM3地址圍為:3000H-3FFFH)（3）各芯片二進(jìn)制地址分配如下：CPU和存儲(chǔ)器連接邏輯圖與片選邏輯如下圖(3)所示：圖（3）16. CPU假設(shè)同上題，現(xiàn)有8片8K×8位的RAM芯片與CPU相連，試回答：（1）用74138譯碼器畫(huà)出CPU與存儲(chǔ)芯片的連接圖； （2）寫(xiě)出每片RAM的地址圍；（3）如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)不論往哪片RAM寫(xiě)入數(shù)據(jù)后，以A000H為起始地址的存儲(chǔ)芯片都有與其一樣的數(shù)據(jù)，分析故障

26、原因。（4）根據(jù)（1）的連接圖，若出現(xiàn)地址線(xiàn)A13與CPU斷線(xiàn)，并搭接到高電平上，將出現(xiàn)什么后果？解：（1）CPU與存儲(chǔ)器芯片連接邏輯圖：（2）地址空間分配圖：RAM0:0000H-1FFFHRAM1:2000H-3FFFHRAM2:4000H-5FFFHRAM3:6000H-7FFFHRAM4:8000H-9FFFHRAM5:A000H-BFFFHRAM6:C000H-DFFFHRAM7:E000H-FFFFH（3）如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)不論往哪片RAM寫(xiě)入數(shù)據(jù)后，以A000H為起始地址的存儲(chǔ)芯片(RAM5)都有與其一樣的數(shù)據(jù)，則根本的故障原因?yàn)椋涸摯鎯?chǔ)芯片的片選輸入端很可能總是處于低電平。假設(shè)芯片

27、與譯碼器本身都是好的，可能的情況有：1）該片的-CS端與-WE端錯(cuò)連或短路；2）該片的-CS端與CPU的-MREQ端錯(cuò)連或短路；3）該片的-CS端與地線(xiàn)錯(cuò)連或短路。（4）如果地址線(xiàn)A13與CPU斷線(xiàn)，并搭接到高電平上，將會(huì)出現(xiàn)A13恒為“1”的情況。此時(shí)存儲(chǔ)器只能尋址A13=1的地址空間(奇數(shù)片)，A13=0的另一半地址空間（偶數(shù)片）將永遠(yuǎn)訪(fǎng)問(wèn)不到。若對(duì)A13=0的地址空間（偶數(shù)片）進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，只能錯(cuò)誤地訪(fǎng)問(wèn)到A13=1的對(duì)應(yīng)空間(奇數(shù)片)中去。17. 寫(xiě)出1100、1101、1110、1111對(duì)應(yīng)的漢明碼。解：有效信息均為n=4位，假設(shè)有效信息用b4b3b2b1表示校驗(yàn)位位數(shù)k=3位，（2&g

28、t;=n+k+1）設(shè)校驗(yàn)位分別為c1、c2、c3，則漢明碼共4+3=7位，即：c1c2b4c3b3b2b1校驗(yàn)位在漢明碼中分別處于第1、2、4位c1=b4b3b1c2=b4b2b1 kc3=b3b2b1當(dāng)有效信息為1100時(shí)，c3c2c1=011,漢明碼為1110100。當(dāng)有效信息為1101時(shí)，c3c2c1=100,漢明碼為0011101。當(dāng)有效信息為1110時(shí)，c3c2c1=101,漢明碼為1011110。當(dāng)有效信息為1111時(shí)，c3c2c1=010,漢明碼為0110111。18. 已知收到的漢明碼（按配偶原則配置）為1100100、1100111、1100000、1100001，檢查上述代

29、碼是否出錯(cuò)？第幾位出錯(cuò)？解：假設(shè)接收到的漢明碼為：c1c2b4c3b3b2b1糾錯(cuò)過(guò)程如下：P1=c1b4b3b1P2=c2b4b2b1P3=c3b3b2b1如果收到的漢明碼為1100100，則p3p2p1=011，說(shuō)明代碼有錯(cuò)，第3位（b4）出錯(cuò)，有效信息為：1100如果收到的漢明碼為1100111，則p3p2p1=111，說(shuō)明代碼有錯(cuò)，第7位（b1）出錯(cuò)，有效信息為：0110如果收到的漢明碼為1100000，則p3p2p1=110，說(shuō)明代碼有錯(cuò)，第6位（b2）出錯(cuò)，有效信息為：0010如果收到的漢明碼為1100001，則p3p2p1=001，說(shuō)明代碼有錯(cuò)，第1位（c1）出錯(cuò)，有效信息為：0

30、00122. 某機(jī)字長(zhǎng)16位，常規(guī)的存儲(chǔ)空間為64K字，若想不改用其他高速的存儲(chǔ)芯片，而使訪(fǎng)存速度提高到8倍，可采取什么措施？畫(huà)圖說(shuō)明。解：若想不改用高速存儲(chǔ)芯片，而使訪(fǎng)存速度提高到8倍，可采取八體交叉存取技術(shù)，8體交叉訪(fǎng)問(wèn)時(shí)序如下圖：?jiǎn)?dòng)存儲(chǔ)體0啟動(dòng)存儲(chǔ)體1啟動(dòng)存儲(chǔ)體2啟動(dòng)存儲(chǔ)體3啟動(dòng)存儲(chǔ)體4啟動(dòng)存儲(chǔ)體5啟動(dòng)存儲(chǔ)體6啟動(dòng)存儲(chǔ)體718. 什么是“程序訪(fǎng)問(wèn)的局部性”？存儲(chǔ)系統(tǒng)中哪一級(jí)采用了程序訪(fǎng)問(wèn)的局部性原理？解：程序運(yùn)行的局部性原理指：在一小段時(shí)間，最近被訪(fǎng)問(wèn)過(guò)的程序和數(shù)據(jù)很可能再次被訪(fǎng)問(wèn)；在空間上，這些被訪(fǎng)問(wèn)的程序和數(shù)據(jù)往往集中在一小片存儲(chǔ)區(qū)；在訪(fǎng)問(wèn)順序上，指令順序執(zhí)行比轉(zhuǎn)移執(zhí)行的可能性大

31、(大約 5:1 )。存儲(chǔ)系統(tǒng)中Cache主存層次采用了程序訪(fǎng)問(wèn)的局部性原理。25. Cache做在CPU芯片有什么好處？將指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分開(kāi)又有什么好處？ 答：Cache做在CPU芯片主要有下面幾個(gè)好處：1）可提高外部總線(xiàn)的利用率。因?yàn)镃ache在CPU芯片，CPU訪(fǎng)問(wèn)Cache時(shí)不必占用外部總線(xiàn)。2）Cache不占用外部總線(xiàn)就意味著外部總線(xiàn)可更多地支持I/O設(shè)備與主存的信息傳輸，增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體效率。3）可提高存取速度。因?yàn)镃ache與CPU之間的數(shù)據(jù)通路大大縮短,故存取速度得以提高。 將指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分開(kāi)有如下好處：1）可支持超前控制和流水線(xiàn)控制，有利于這類(lèi)

32、控制方式下指令預(yù)取操作的完成。2）指令Cache可用ROM實(shí)現(xiàn)，以提高指令存取的可靠性。3）數(shù)據(jù)Cache對(duì)不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的支持更為靈活，既可支持整數(shù)（例32位），也可支持浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（如64位）。補(bǔ)充：Cache結(jié)構(gòu)改進(jìn)的第三個(gè)措施是分級(jí)實(shí)現(xiàn)，如二級(jí)緩存結(jié)構(gòu)，即在片Cache（L1）和主存之間再設(shè)一個(gè)片外Cache（L2），片外緩存既可以彌補(bǔ)片緩存容量不夠大的缺點(diǎn)，又可在主存與片緩存間起到平滑速度差的作用，加速片緩存的調(diào)入調(diào)出速度。30. 一個(gè)組相連映射的CACHE由64塊組成，每組包含4塊。主存包含4096塊，每塊由128字組成，訪(fǎng)存地址為字地址。試問(wèn)主存和高速存儲(chǔ)器的地址各為幾位？畫(huà)出主存地址

33、格式。 解：cache組數(shù)：64/4=16 ，Cache容量為：64*128=2字，cache地址13位主存共分4096/16=256區(qū)，每區(qū)16塊主存容量為：4096*128=2字，主存地址19位，地址格式如下：1913第 六 章12. 設(shè)浮點(diǎn)數(shù)格式為：階碼5位（含1位階符），尾數(shù)11位（含1位數(shù)符）。寫(xiě)出51/128、-27/1024所對(duì)應(yīng)的機(jī)器數(shù)。要求如下：（1）階碼和尾數(shù)均為原碼。（2）階碼和尾數(shù)均為補(bǔ)碼。（3）階碼為移碼，尾數(shù)為補(bǔ)碼。解：據(jù)題意畫(huà)出該浮點(diǎn)數(shù)的格式：-5 將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：x1= 51/128= 0.0110011B= 2 * 0.110 011B x2= -27

34、/1024= -0.0000011011B = 2*(-0.11011B）則以上各數(shù)的浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)為：（1）x1浮=1，0001；0.110 011 000 0x2浮=1，0101；1.110 110 000 0（2）x1浮=1，1111；0.110 011 000 0x2浮=1，1011；1.001 010 000 0（3）x1浮=0，1111；0.110 011 000 0x2浮=0，1011；1.001 010 000 016設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為16位，寫(xiě)出下列各種情況下它能表示的數(shù)的圍。設(shè)機(jī)器數(shù)采用一位符號(hào)位，答案均用十進(jìn)制表示。（1）無(wú)符號(hào)數(shù)；（2）原碼表示的定點(diǎn)小數(shù)。（3）補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)

35、小數(shù)。（4）補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)整數(shù)。（5）原碼表示的定點(diǎn)整數(shù)。（6）浮點(diǎn)數(shù)的格式為：階碼6位（含1位階符），尾數(shù)10位（含1位數(shù)符）。分別寫(xiě)出其正數(shù)和負(fù)數(shù)的表示圍。（7）浮點(diǎn)數(shù)格式同（6），機(jī)器數(shù)采用補(bǔ)碼規(guī)格化形式，分別寫(xiě)出其對(duì)應(yīng)的正數(shù)和負(fù)數(shù)的真值圍。解：（1）無(wú)符號(hào)整數(shù)：0 2 - 1，即：0 65535；無(wú)符號(hào)小數(shù)：0 1 - 2 ，即：0 0.99998；（2）原碼定點(diǎn)小數(shù)：-1 + 21 - 2 ，即：-0.99997 0.99997（3）補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)：- 11 - 2 ，即：-10.99997（4）補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)：-22 - 1 ，即：-3276832767（5）原碼定點(diǎn)整數(shù)：-2 + 1

36、2 - 1，即：-3276732767（6）據(jù)題意畫(huà)出該浮點(diǎn)數(shù)格式，當(dāng)階碼和尾數(shù)均采用原碼，非規(guī)格化數(shù)表示時(shí)： 最大負(fù)數(shù)= 1，11 111；1.000 000 001 ，即 -2´2最小負(fù)數(shù)= 0，11 111；1.111 111 111，即 -（1-2）´2則負(fù)數(shù)表示圍為：-（1-2）´2 -2´2最大正數(shù)= 0，11 111；0.111 111 111，即 （1-2）´2最小正數(shù)= 1，11 111；0.000 000 001，即 2´2則正數(shù)表示圍為：2´2-9-31 -9-31-931-931 -9-31-931-

37、9-3115151515-15-15-15-1616（1-2）´2 -931（7）當(dāng)機(jī)器數(shù)采用補(bǔ)碼規(guī)格化形式時(shí)，若不考慮隱藏位，則最大負(fù)數(shù)=1，00 000；1.011 111 111，即 -2´2最小負(fù)數(shù)=0，11 111；1.000 000 000，即 -1´2則負(fù)數(shù)表示圍為：-1´2 -2´2最大正數(shù)=0，11 111；0.111 111 111，即 （1-2）´2最小正數(shù)=1，00 000；0.100 000 000，即 2´2則正數(shù)表示圍為：2´2-1-32 -1-32-93131 -1-3231-1-3

38、2（1-2）´2 -93117. 設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為8位（包括一位符號(hào)位），對(duì)下列各機(jī)器數(shù)進(jìn)行算術(shù)左移一位、兩位，算術(shù)右移一位、兩位，討論結(jié)果是否正確。x1原=0.001 1010；y1補(bǔ)=0.101 0100；z1反=1.010 1111；x2原=1.110 1000；y2補(bǔ)=1.110 1000；z2反=1.110 1000；x3原=1.001 1001；y3補(bǔ)=1.001 1001；z3反=1.001 1001。解：算術(shù)左移一位：x1原=0.011 0100；正確x2原=1.101 0000；溢出（丟1）出錯(cuò)x3原=1.011 0010；正確y1補(bǔ)=0.010 1000；溢出（丟1

39、）出錯(cuò)y2補(bǔ)=1.101 0000；正確y3補(bǔ)=1.011 0010；溢出（丟0）出錯(cuò)z1反=1.101 1111；溢出（丟0）出錯(cuò)z2反=1.101 0001；正確z3反=1.011 0011；溢出（丟0）出錯(cuò)算術(shù)左移兩位：x1原=0.110 1000；正確x2原=1.010 0000；溢出（丟11）出錯(cuò)x3原=1.110 0100；正確y1補(bǔ)=0.101 0000；溢出（丟10）出錯(cuò)y2補(bǔ)=1.010 0000；正確y3補(bǔ)=1.110 0100；溢出（丟00）出錯(cuò)z1反=1.011 1111；溢出（丟01）出錯(cuò)z2反=1.010 0011；正確z3反=1.110 0111；溢出（丟00）出

40、錯(cuò)算術(shù)右移一位：x1原=0.000 1101；正確x2原=1.011 0100；正確x3原=1.000 1100(1)；丟1，產(chǎn)生誤差y1補(bǔ)=0.010 1010；正確y2補(bǔ)=1.111 0100；正確y3補(bǔ)=1.100 1100(1)；丟1，產(chǎn)生誤差z1反=1.101 0111；正確z2反=1.111 0100(0)；丟0，產(chǎn)生誤差z3反=1.100 1100；正確算術(shù)右移兩位：x1原=0.000 0110（10）；產(chǎn)生誤差x2原=1.001 1010；正確x3原=1.000 0110（01）；產(chǎn)生誤差y1補(bǔ)=0.001 0101；正確y2補(bǔ)=1.111 1010；正確y3補(bǔ)=1.110 0

41、110（01）；產(chǎn)生誤差z1反=1.110 1011；正確z2反=1.111 1010（00）；產(chǎn)生誤差z3反=1.110 0110（01）；產(chǎn)生誤差19. 設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為8位（含1位符號(hào)位），用補(bǔ)碼運(yùn)算規(guī)則計(jì)算下列各題。（1）A=9/64， B=-13/32，求A+B。（2）A=19/32，B=-17/128，求A-B。（3）A=-3/16，B=9/32，求A+B。（4）A=-87，B=53，求A-B。（5）A=115，B=-24，求A+B。解：（1）A=9/64= 0.001 0010B, B= -13/32= -0.011 0100BA補(bǔ)=0.001 0010, B補(bǔ)=1.100 110

42、0A+B補(bǔ)= 0.0010010 + 1.1001100 = 1.1011110 無(wú)溢出 A+B= -0.010 0010B = -17/64（2）A=19/32= 0.100 1100B, B= -17/128= -0.001 0001BA補(bǔ)=0.100 1100, B補(bǔ)=1.110 1111 , -B補(bǔ)=0.001 0001A-B補(bǔ)= 0.1001100 + 0.0010001= 0.1011101 無(wú)溢出 A-B= 0.101 1101B = 93/128B（3）A= -3/16= -0.001 1000B, B=9/32= 0.010 0100BA補(bǔ)=1.110 1000, B補(bǔ)= 0

43、.010 0100A+B補(bǔ)= 1.1101000 + 0.0100100 = 0.0001100 無(wú)溢出 A+B= 0.000 1100B = 3/32（4） A= -87= -101 0111B, B=53=110 101BA補(bǔ)=1 010 1001, B補(bǔ)=0 011 0101, -B補(bǔ)=1 100 1011A-B補(bǔ)= 1 0101001 + 1 1001011 = 0 1110100 溢出（5）A=115= 111 0011B, B= -24= -11 000BA補(bǔ)=0 1110011, B補(bǔ)=1，110 1000A+B補(bǔ)= 0 1110011 + 1 1101000 = 0 10110

44、11無(wú)溢出 A+B= 101 1011B = 9126.按機(jī)器補(bǔ)碼浮點(diǎn)運(yùn)算步驟，計(jì)算x±y補(bǔ).（1）x=2（2）x=2-011-011101× 0.101 100，y=2-010×（-0.011 100）； -010×（-0.100 010），y=2×（-0.011 111）； （3）x=2×（-0.100 101），y=2×（-0.001 111)。解：先將x、y轉(zhuǎn)換成機(jī)器數(shù)形式：（1）x=2-011100× 0.101 100，y=2-010×（-0.011 100）x補(bǔ)=1，101；0.101 10

45、0, y補(bǔ)=1，110；1.100 100Ex補(bǔ)=1,101, y補(bǔ)=1,110, Mx補(bǔ)=0.101 100, My補(bǔ)=1.100 1001）對(duì)階：DE補(bǔ)=Ex補(bǔ)+-Ey補(bǔ) = 11,101+ 00,010=11,111 < 0，應(yīng)Ex向Ey對(duì)齊，則：Ex補(bǔ)+1=11，101+00，001=11，110 = Ey補(bǔ)x補(bǔ)=1，110；0.010 1102）尾數(shù)運(yùn)算：Mx補(bǔ)+My補(bǔ)= 0.010 110 + 11.100 100=11.111010Mx補(bǔ)+-My補(bǔ)=0.010 110 + 00.011100= 00.110 0103）結(jié)果規(guī)格化：x+y補(bǔ)=11，110；11.111 010

46、 = 11，011；11.010 000 （尾數(shù)左規(guī)3次，階碼減3）x-y補(bǔ)=11，110；00.110 010, 已是規(guī)格化數(shù)。4）舍入：無(wú)5）溢出：無(wú)則：x+y=2（2）x=2-011-101×（-0.110 000） ×0.110 010 010 x-y =2-010×（-0.100010）,y=2-×（-0.011111）x補(bǔ)=1，101；1.011 110, y補(bǔ)=1，110；1.100 0011） 對(duì)階：過(guò)程同(1)的1），則x補(bǔ)=1，110；1.101 1112）尾數(shù)運(yùn)算：Mx補(bǔ)+My補(bǔ)= 11.101111 + 11. 100001 =

47、11.010000Mx補(bǔ)+-My補(bǔ)= 11.101111 + 00.011111 = 00.0011103）結(jié)果規(guī)格化：x+y補(bǔ)=11，110；11.010 000,已是規(guī)格化數(shù)x-y補(bǔ)=11，110；00.001 110 =11，100；00.111000 （尾數(shù)左規(guī)2次，階碼減2）4）舍入：無(wú)5）溢出：無(wú)則：x+y=2（3）x=2×（-0.100 101）,y=2×（-0.001 111）x補(bǔ)=0，101；1.011 011, y補(bǔ)=0，100；1.110 0011）對(duì)階：DE補(bǔ)=00，101+11，100=00，001 >0，應(yīng)Ey向Ex對(duì)齊，則：Ey補(bǔ)+1=0

48、0，100+00，001=00，101=Ex補(bǔ)y補(bǔ)=0，101；1.111 000（1）2）尾數(shù)運(yùn)算：Mx補(bǔ)+My補(bǔ)= 11.011011+ 11.111000（1）= 11.010011（1）Mx補(bǔ)+-My補(bǔ)= 11.011011+ 00.000111（1）= 11.100010（1）2） 結(jié)果規(guī)格化：x+y補(bǔ)=00，101；11.010 011（1），已是規(guī)格化數(shù)x-y補(bǔ)=00，101；11.100 010（1）=00，100；11.000 101 （尾數(shù)左規(guī)1次，階碼減1）4）舍入： 101100-010×（-0.110 000） ×0.111 000 x-y =2-

49、100x+y補(bǔ)=00，101；11.010 011（舍）x-y補(bǔ) 不變5）溢出：無(wú)則：x+y=2×（-0.101 101）x-y =2×（-0.111 011）32. 設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為16位，分別按4、4、4、4和5、5、3、3分組后，（1）畫(huà)出按兩種分組方案的單重分組并行進(jìn)位鏈框圖，并比較哪種方案運(yùn)算速度快。（2）畫(huà)出按兩種分組方案的雙重分組并行進(jìn)位鏈框圖，并對(duì)這兩種方案進(jìn)行比較。（3）用74181和74182畫(huà)出單重和雙重分組的并行進(jìn)位鏈框圖。解：（1）4444分組的16位單重分組并行進(jìn)位鏈框圖見(jiàn)教材286頁(yè)圖6.22。5533分組的16位單重分組并行進(jìn)位鏈框圖如下：（2）

50、4444分組的16位雙重分組并行進(jìn)位鏈框圖見(jiàn)教材289頁(yè)圖6.26。5533分組的16位雙重分組并行進(jìn)位鏈框圖如下：5533分組的進(jìn)位時(shí)間=2.5ty´3=7.5ty；4444分組的進(jìn)位時(shí)間=2.5ty´3=7.5ty；可見(jiàn)，兩種分組方案最長(zhǎng)加法時(shí)間一樣。結(jié)論：雙重分組并行進(jìn)位的最長(zhǎng)進(jìn)位時(shí)間只與組數(shù)和級(jí)數(shù)有關(guān)，與組位數(shù)無(wú)關(guān)。（3）單重分組16位并行加法器邏輯圖如下（正邏輯）：注意： 1）74181芯片正、負(fù)邏輯的引腳表示方法；2）為強(qiáng)調(diào)可比性，5-5-3-3分組時(shí)不考慮扇入影響；3）181芯片只有最高、最低兩個(gè)進(jìn)位輸入/輸出端，組進(jìn)位無(wú)引腳；4）181為4位片，無(wú)法5-5-

51、3-3分組，只能4-4-4-4分組；5）單重分組跳躍進(jìn)位只用到181，使用182的一定是雙重以上分組跳躍進(jìn)位；6）單重分組跳躍進(jìn)位是并行進(jìn)位和串行進(jìn)位技術(shù)的結(jié)合；雙重分組跳躍進(jìn)位是二級(jí)并行進(jìn)位技術(shù)；特別注意在位數(shù)較少時(shí)，雙重分組跳躍進(jìn)位可以采用全先行進(jìn)位技術(shù)實(shí)現(xiàn)；位數(shù)較多時(shí)，可采用雙重分組跳躍進(jìn)位和串行進(jìn)位技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)。 100101第 七 章1. 什么叫機(jī)器指令？什么叫指令系統(tǒng)？為什么說(shuō)指令系統(tǒng)與機(jī)器的主要功能以與與硬件結(jié)構(gòu)之間存在著密切的關(guān)系？答：參考P300。2. 什么叫尋址方式？為什么要學(xué)習(xí)尋址方式？答：參看P310。3. 什么是指令字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)和存儲(chǔ)字長(zhǎng)？答：略。4. 零地址指令的

52、操作數(shù)來(lái)自哪里？各舉一例說(shuō)明。答：零地址指令的操作數(shù)來(lái)自ACC，為隱含約定。在一地址指令中，另一個(gè)操作數(shù)的地址通?？刹捎肁CC隱含尋址方式獲得。5. 對(duì)于二地址指令而言，操作數(shù)的物理地址可安排在什么地方？舉例說(shuō)明。答：對(duì)于二地址指令而言，操作數(shù)的物理地址可安排在寄存器、指令中或存單元等。8. 某機(jī)指令字長(zhǎng)16位，每個(gè)操作數(shù)的地址碼為6位，設(shè)操作碼長(zhǎng)度固定，指令分為零地址、一地址和二地址三種格式。若零地址指令有M條，一地址指令有N種，則二地址指令最多有幾種？若操作碼位數(shù)可變，則二地址指令最多允許有幾種？解：1）若采用定長(zhǎng)操作碼時(shí)，二地址指令格式如下：設(shè)二地址指令有K種，則：K=2-M-N當(dāng)M=1

53、（最小值），N=1（最小值）時(shí)，二地址指令最多有：Kmax=16-1-1=14種3） 若采用變長(zhǎng)操作碼時(shí)，二地址指令格式仍如1）所示，但操作碼長(zhǎng)度可隨地址碼的個(gè)數(shù)而變。此時(shí)，K= 2 -（N/2 + M/2 ）；當(dāng)（N/2 + M/2 ）£1時(shí)（N/2 + M/2 向上取整），K最大，則二地址指令最多有：Kmax=16-1=15種（只留一種編碼作擴(kuò)展標(biāo)志用。）9. 試比較間接尋址和寄存器間接尋址。答：略。10. 試比較基址尋址和變址尋址。略。11. 畫(huà)出先變址再間址與先間址再變址的尋址過(guò)程示意圖。解：1）先變址再間址尋址過(guò)程簡(jiǎn)單示意如下：EA=(IX)+A，IX®(IX)+

54、12）先間址再變址尋址過(guò)程簡(jiǎn)單示意如下：EA=(IX)+(A)，IX® (IX)+116. 某機(jī)主存容量為4M´16位，且存儲(chǔ)字長(zhǎng)等于指令字長(zhǎng)，若該機(jī)指令系統(tǒng)可完成108種操作，6126124612操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、變址、基址、相對(duì)、立即等六種尋址方式，試回答：（1）畫(huà)出一地址指令格式并指出各字段的作用；（2）該指令直接尋址的最大圍；（3）一次間址和多次間址的尋址圍；（4）立即數(shù)的圍（十進(jìn)制表示）；（5）相對(duì)尋址的位移量（十進(jìn)制表示）；（6）上述六種尋址方式的指令哪一種執(zhí)行時(shí)間最短？哪一種最長(zhǎng)？為什么？哪一種便于程序浮動(dòng)？哪一種最適合處理數(shù)組問(wèn)題？（7）如何

55、修改指令格式，使指令的尋址圍可擴(kuò)大到4M？（8）為使一條轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存的任一位置，可采取什么措施？簡(jiǎn)要說(shuō)明之。 解：（1）單字長(zhǎng)一地址指令格式：OP為操作碼字段，共7位，可反映108種操作；M為尋址方式字段，共3位，可反映6種尋址操作；A為地址碼字段，共16-7-3=6位。（2）直接尋址的最大圍為2=64。（3）由于存儲(chǔ)字長(zhǎng)為16位，故一次間址的尋址圍為2；若多次間址，需用存儲(chǔ)字的最高位來(lái)區(qū)別是否繼續(xù)間接尋址，故尋址圍為2。（4）立即數(shù)的圍為-3231（有符號(hào)數(shù)），或063（無(wú)符號(hào)數(shù)）。（5）相對(duì)尋址的位移量為-3231。（6）上述六種尋址方式中，因立即數(shù)由指令直接給出，故立即尋址的指令

56、執(zhí)行時(shí)間最短。間接尋址在指令的執(zhí)行階段要多次訪(fǎng)存(一次間接尋址要兩次訪(fǎng)存，多次間接尋址要多次訪(fǎng)存)，故執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)。變址尋址由于變址寄存器的容由用戶(hù)給定，而且在程序的執(zhí)行過(guò)程中允許用戶(hù)修改，而其形式地址始終不變，故變址尋址的指令便于用戶(hù)編制處理數(shù)組問(wèn)題的程序。相對(duì)尋址操作數(shù)的有效地址只與當(dāng)前指令地址相差一定的位移量，與直接尋址相比，更有利于程序浮動(dòng)。（7）方案一：為使指令尋址圍可擴(kuò)大到4M，需要有效地址22位，此時(shí)可將單字長(zhǎng)一地址指令的格式改為雙字長(zhǎng)，如下圖示：方案二：如果仍采用單字長(zhǎng)指令（16位）格式，為使指令尋址圍擴(kuò)大到4M，可通過(guò)段尋址方案實(shí)現(xiàn)。安排如下：硬件設(shè)段寄存器DS（16位），用

57、來(lái)存放段地址。在完成指令尋址方式所規(guī)定的尋址操作后，得有效地址EA（6位），再由硬件自動(dòng)完成段尋址，最后得22位物理地址。 即：物理地址=（DS）´2 + EA注：段尋址方式由硬件隱含實(shí)現(xiàn)。在編程指定的尋址過(guò)程完成、EA產(chǎn)生之后由硬件自動(dòng)完成，對(duì)用戶(hù)是透明的。方案三：在采用單字長(zhǎng)指令（16位）格式時(shí)，還可通過(guò)頁(yè)面尋址方案使指令尋址圍擴(kuò)大到4M。安排如下：硬件設(shè)頁(yè)面寄存器PR（16位），用來(lái)存放頁(yè)面地址。指令尋址方式中增設(shè)頁(yè)面尋址。當(dāng)需要使指令尋址圍擴(kuò)大到4M時(shí)，編程選擇頁(yè)面尋址方式，則：EA =（PR）A （有效地址=頁(yè)面地址“拼接”6位形式地址），這樣得到22位有效地址。（8）為使一條轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存的任一位置，尋址圍須達(dá)到4M，除了采用(7) 方案一中的雙字長(zhǎng)一地址指令的格式外，還可配置22位的基址寄存器或22位的變址寄存器，使EA = 615166(BR) + A （BR為22位的基址寄存器)或EA =（IX）+ A(IX為22位的變址寄存器)，便