計算機(jī)組成原理-_習(xí)題

1、第二章5分別寫出下列十進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼和補碼。 7/16，5/16，4/16，1/16，0，-1/16，-4/16，-5/16，-7/16答： 原碼 反碼 補碼7/16 0.0111 0.0111 0.01115/16 0.0101 0.0101 0.0101 4/16 0.0100 0.0100 0.01001/16 0.0001 0.0001 0.0001+0 0.0000 0.0000 0.0000-0 1.0000 1.1111 0.0000-1/16 1.0001 1.1110 1.1111-4/16 1.0100 1.1011 1.1100-5/16 1.0101 1.1010

2、1.1011-7/16 1.0111 1.1000 1.10017已知下列數(shù)的補碼表示，請寫出它們的真值。x補=0.10100 x補=1.0111 x補=1.0000答：二進(jìn)制真值分別為：0.101，-0.1001，-1。10若機(jī)器字長16位，以下幾種情況能表示的數(shù)據(jù)范圍是多少？ 1)無符號整數(shù) 2)原碼定點小數(shù) 3)補碼定點小數(shù) 4)原碼定點整數(shù) 5)補碼定點整數(shù)答：1)無符號整數(shù) 0216-1 2)原碼定點小數(shù) -(1-2-15 ) 1-2-15 3)補碼定點小數(shù) -1 1-2-15 4)原碼定點整數(shù) -(215-1) 215-15)補碼定點整數(shù) -215 215-114將下列數(shù)轉(zhuǎn)換為IE

3、EE單精度浮點數(shù)：1)28.75 解：1)十進(jìn)制數(shù)28.75轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)：11100.11B，規(guī)格化為11100.11=1.11001124 該數(shù)為正，符號位=0；移碼表示的階碼=10000011；尾數(shù)=110 0110 0000 0000 0000 0000 以短浮點數(shù)格式存儲該數(shù)為0,10000011, 110 0110 0000 0000 0000 0000=41E60000H21某循環(huán)冗余校驗碼的生成多項式為x3+x2+1，若發(fā)送信息位 1111 和 1100，則CRC 碼分別為什么？接收端收到的CRC 碼：、1001111、中哪些是發(fā)生了錯誤的？答：A(x)=1111 和1100左

4、移r=3位后A(x)x3=1111000 和 g(x)= x3+x2+1=1101 （r+1=4位） A(x)x3/g(x)=1011+111/1101 和1001+101/1101 A(x)x3+R(x)=1111111 和1100101-這就是2個CRC碼接收到的CRC 碼除以生成多項式余數(shù)不為0的出錯：1001111、。第三章9用原碼一位乘法和原碼兩位乘法分別計算XY ：a. X= -0.11011， Y=0.11101 解：a原碼一位乘 |X|=00.11011寄存器B，|Y|=0.11101寄存器C，0寄存器A。 部分積A 乘數(shù)C 運算過程 00.00000 11101C5 = 1，

5、+ |X| + 00.11011 00.11011 部分積右移一位 00.01101 11110C4 = 0，+0 + 00.00000 00.01101 部分積右移一位 00.0011011111C3 =1，+ |X| + 00.11011 01.00001 部分積右移一位 00.10000 11111C2 = 1，+ |X| + 00.11011 01.01011 部分積右移一位 00.10101 11111C1 = 1，+ |X| + 00.11011 01.10000 部分積右移一位 00.11000 01111由于兩數(shù)異號，所以得XY = -0.110000111110 用補碼一位乘

6、法和補碼兩位乘法分別計算XY ：a. X= -0.11011， Y=0.11101 a 補碼一位乘 部分積0寄存器A，X補=11.00101寄存器B，Y補=0.11101寄存器C。用Booth法求解過程如下： 部分積A 乘數(shù) C附加位 說明 00.00000 011101 0C5C6 = 10，+-X補 +-X補00.11011 00.11011 右移一位 0015011.01101 101110 1C5C6 = 01，+X補 +X補11.00101 11.10010 右移一位 11.11001 010111 0C5C6 = 10，+-X補 +-X補00.11011 00.10100 右移一位

7、 00.01010 001011 1C5C6= 11，+0 +000.00000 00.01010 右移一位 00.00101 000101 1C5C6 = 11，+0 +000.00000 00.00101 右移一位 00.00010 100010 1C5C6 = 01，+X補 +X補11.00101 11.00111 10001最后一步不移位所以XY補=11.0011110010，XY =-0.110000111112 用原碼加減交替法和補碼加減交替法計算XY。a.X= -0.1001 Y=0.1101 解：a 加減交替法 |X|=00.1001，|Y|= 00.1101，|Y|變補 =

8、11.0011 被除數(shù)/部分余數(shù)A商C 0 0 0.1 0.1 1 0.1 1 0 0.1 1 0 1 說明 0 0.1 0 0 1 00000-|Y|+|Y|變補1 1.0 0 1 1 1 1.1 1 0 0 00000余數(shù)0，商0，左移一位1 1.1 0 0 0 00000+|Y|0 0.1 1 0 1 +|Y| 0 0.0 1 0 100001余數(shù)0，商1，左移一位0 0.1 0 1 000010+|Y|變補1 1.0 0 1 1-|Y| 1 1.1 1 0 100010余數(shù)0，商0，左移一位1 1.1 0 1 0 00100+|Y|0 0.1 1 0 1+|Y| 0 0.0 1 1 1

9、 00101余數(shù)0，商1，左移一位0 0.1 1 1 001010+|Y|變補1 1.0 0 1 1-|Y| 0 0.0 0 0 101011余數(shù)0，商1 0 0.0 0 0 1所以商Q= -0.1011，余數(shù)r=-0. 00012-4。a 補碼加減交替法 X補=11.0111，Y補=00.1101，-Y補 =11.0011 被除數(shù)/余數(shù)A商C 0 0 0.1 0.1 1 0.1 1 0 0.1 1 0 1 說明 1 1.0 1 1 1 00000X補和Y補異號，加除數(shù)+Y補 0 0.1 1 0 1 0 0.0 1 0 0 00001余數(shù)和除數(shù)同號，商1 0 0.1 0 0 0 00010，左

10、移一位 下次減除數(shù)+-Y補 1 1.0 0 1 1 1 1.1 0 1 1 00010余數(shù)和除數(shù)異號，商0 1 1.0 1 1 0 00100左移一位，下次加除數(shù)+Y補 0 0.1 1 0 1 0 0.0 0 1 1 00101余數(shù)和除數(shù)同號，商1 0 0.0 1 1 0 01010左移一位，下次減除數(shù)+-Y補 1 1.0 0 1 1 1 1.1 0 0 1 01010余數(shù)和除數(shù)異號，商0 1 1.0 0 1 0 10100左移一位，下次加除數(shù)+Y補 0 0.1 1 0 1 1 1.1 1 1 1 1 1.1 1 1 110101末尾恒置1商Q補= 1.0101，余數(shù)r補 = 11.11112

11、-4。第四章12某機(jī)器的16位單字長訪內(nèi)指令的格式如下：42118操作碼ModeID其中，D為立即數(shù)或形式地址，補碼表示；Mode為尋址模式，0表示立即尋址，1表示直接尋址，2表示基地址尋址，3表示相對尋址；為間址標(biāo)志，=1表示間接尋址，=0表示直接尋址；I為變址標(biāo)志，I=1表示變址尋址，I=0表示非變址尋址。設(shè)PC、Rx、Rb分別為指令計數(shù)器、變址寄存器、基址寄存器，EA為有效地址，試解答下列問題：（1）該指令格式能定義多少種不同的操作？（2）試寫出立即尋址、直接尋址、基址尋址、變址尋址、相對尋址方式中計算有效地址EA的表達(dá)式。（3）設(shè)基址寄存器為16位，在基址尋址時，可尋址的主存地址范圍是

12、多少？ （4）間接尋址時，可尋址的主存地址范圍是多少？若采用多重間址，可尋址的主存地址范圍又是多少？解：（1）24=16。（2）立即尋址：無EA直接尋址：EA=D；D為指令中給出偏移量基址尋址：EA=（Rb）+D； 變址尋址：EA=（Rx）+D； 相對尋址：EA=（PC）+D；PC為程序計數(shù)器，D為偏移量（3）0216-1（4）間接尋址可尋址的主存地址范圍為0216-1，多重間址可尋址的主存地址范圍為0215-1。13某機(jī)的指令格式如下：15 109 87 0操作碼ModeD其中，D為立即數(shù)或形式地址，補碼表示；Mode為尋址模式，0表示直接尋址，1表示用變址寄存器Rx1進(jìn)行尋址，2表示用變址

13、寄存器Rx2進(jìn)行尋址，3表示相對尋址。若已知（PC）=1000H， Rx1=0005H，Rx2=1005H，請計算出下列指令的有效地址：8442H 4545H 解：8442H=1000 0100 0100 0010因為Mode=0，所以為直接尋址，EA=D=0042H4545H=0100 0101 0100 0101因為Mode=1，所以用變址寄存器Rx1尋址，EA=（Rx1）+D=0005H+45H=004AH16某機(jī)字長32位，CPU的尋址范圍為1MB，14個通用寄存器，共30條單字長雙地址指令，要求有立即、直接、間接、寄存器、基址、相對尋址方式。試設(shè)計其指令格式。答：14個通用寄存器需要

14、4位來表示，30條單字長指令需要5位來表示，7種尋址方式需要3位來表示，剩下的20位用來表示操作數(shù)。指令格式為：5位操作碼+3位尋址方式設(shè)置+4位寄存器操作數(shù)+20存儲器操作數(shù)第五章9用16K1位的DRAM芯片組成64K8位的存儲器，要求：（1）畫出該存儲器組成的邏輯圖。（2）設(shè)存儲器讀、寫周期均為0.5s，CPU在1s內(nèi)至少要訪存一次。試問采用哪種刷新方式比較合適？兩次刷新的最大時間間隔是多少？ 答：由題意知，存儲器的總?cè)萘繛?4KB，故共需16條地址線（A0A15），需要16K1位DRAM芯片的個數(shù)為：（64K8位）/（16K1位）=32片，芯片地址線占14位（A0A13），高2位的地址線

15、（A14A15）作為2：4譯碼器的輸入端，4個輸出端分別與4個DRAM芯片的片選信號端相連接。其組成邏輯框圖如下：由已知條件可知，CPU在1s內(nèi)至少訪存一次，故整個存儲器的平均讀/寫周期與單個DRAM芯片的讀/寫周期基本相同，采用異步式刷新方式較合適。動態(tài)MOS存儲器兩次刷新的最大時間間隔為2ms/128=15.625us，應(yīng)該取15.5us比較合適（取存取周期的整數(shù)倍）。16. 某存儲器容量為16M字，字長32位，模塊數(shù)m=4，分別用順序方式和交叉方式進(jìn)行組織。若存取周期T=200ns，數(shù)據(jù)總線寬度為32位，總線傳送周期 =40ns。問：順序存儲器和交叉存儲器的平均存取時間、帶寬各是多少？答

16、：順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出4個字的信息總量都是：q=32位4=128位順序存儲器連續(xù)讀出4個字所需的時間是：t1=mT=4200ns=800ns=810-7s;交叉存儲器連續(xù)讀出4個字所需的時間是：t2=T+（m-1）=200ns+340ns=320ns=3.210-7s因此，順序存儲器和交叉存儲器的帶寬分別為：W1=q/t1=128（810-7）=16107（b/s） W2=q/t2=128（3.210-7）=40107（b/s）19容量為64塊的cache采用組相聯(lián)映像方式，字塊大小為128個字，每4塊為一組。若主存容量為4096塊，且以字編址。（1）給出主存地址字段的組成及各段的長

17、度；（2）設(shè)Cache的初始狀態(tài)為空，CPU從主存的第0號單元順序讀出500個字（一次讀出一個字），重復(fù)讀取上述數(shù)據(jù)10次，Cache的命中率為多少？（3）若Cache的速度是主存速度的5倍，則增加Cache后比沒有Cache時速度提高多少倍？解：（1）由每字塊有128個字可得：主存地址字段中字塊內(nèi)地址字段的長度w應(yīng)為7位。Cache容量為64塊，每4塊為一組，則Cache共有24個組，表示Cache組號的位數(shù)為4，表示組中塊號的位數(shù)為2。主存容量為4096塊，Cache容量為64塊，主存共分為4096/64=26個區(qū)，故地址字段中主存區(qū)號地址位數(shù)為6。主存地址字段格式為：區(qū)號地址（6位）組地

18、址（4位）組內(nèi)塊號（2位）字塊內(nèi)字地址（7位）（2）Cache初始狀態(tài)為空，每個字塊中有128個字，故CPU第一次讀500個字時，第0、128、256、384號單元，共有4次未命中，后9次重復(fù)讀這500個字均命中，故命中率為：(50010-4)/50010 100%=99.92%（3）設(shè)Cache的存取周期為t，則主存存取周期為5t，沒有Cache時，訪問時間為5t5000，有Cache后訪問時間為t(5000-4)+5t4，故有Cache后速度提高的倍數(shù)為：5t5000 /t(5000-4)+5t4-1=3.98第六章8某機(jī)主要部件如圖6-32所示。 請補充各部件間的主要連接線，并注明數(shù)據(jù)流動方向。 擬出指令A(yù)DD（R1），（R2）的執(zhí)行流程（含取指過程與確定后繼指令地址）。該指令的含義是進(jìn)行加法操作，源操作數(shù)地址和目的操作數(shù)地址分別在寄存器R1和R2中，目的操作數(shù)尋址方式為自增型寄存器間址。 其中：LAA輸入選擇器； LBB輸入選擇器； C、D一暫存