計算機組成原理課后習題答案(第五版白中英)

1、計箅機to或凍a弟五權(quán)13計算機組成房理第五版g題答余sfih$14測#1921 27第七章第八幸1第九章計箅機紐或凍現(xiàn)弟五權(quán)第章1. 模似il算機的特點足數(shù)衍山連續(xù)眾來衣示，運算過s也足迕維的，數(shù)字il 3機的主要w 點足按位運算，并且不連續(xù)地跳動計»。模擬計算機用電棖表承數(shù)據(jù).采用電壓組合和 測s:值的計算方式.盤上連線的控制方式.而數(shù)字計算機用數(shù)字o和1表示數(shù)據(jù).來用 數(shù)字計數(shù)的計算方式，秤序摶制的摶糾方式。數(shù)字計s機與校擬計算機相比，w度萵， 數(shù)據(jù)存儲錄大，邏輯判斷能力強，2. 數(shù)字計算機吋分為專用計算機和通用計算機，足根據(jù)計算機的效率、速度、價格、運行 的經(jīng)濟性和適砬性來劃

2、分的。3. 科學計誶、a動控制、測質(zhì)和測w、佶息處理、教行和衛(wèi)生、家用電器、人工r能，4. 主要沒計思想足：采用存儲稈序的方式，編糾好的柞序和數(shù)據(jù)存放在同存儲s屮，計算機吋以在無人干預的怙況卜卞動完成逐條取出作令和執(zhí)行作令的任務：在機:s內(nèi)部， 栺令和數(shù)據(jù)均以：進制碼農(nóng)示，捎令在存儲器屮按執(zhí)行_序存放。主要組成部分釘：運 算器.邏班器*存儲器、輸入a格和輸出。/ yr5. 介儲器所齡九的總數(shù)稱跡m器的/w容吊:，每個17w!中.元都17編稱脈ji 地址。如果某字代表®處理的數(shù)據(jù).稱為數(shù)據(jù)字。如果某字為一條指令，稱為指令字。6. 計算機w件可r接執(zhí)行的毎一個蓽本的s術(shù)運算或邏w運算操作

3、稱為一糸指令，而解算某一問題的一中指令序列，稱為程序，jk7. 取指周期中從內(nèi)存讀出的（3息流足指令流.而江執(zhí)fr器周期中從內(nèi)存讀出的信息流足數(shù)據(jù)流。/卞,8. 半導體存儲器稱為內(nèi)存，存鮪容量更人的磁盤存儲器和光盤存儲器稱為外存.內(nèi)存和外 存共同用來保存二進制數(shù)據(jù)。運算器和擰制器介在一起稱為中央處現(xiàn)器.簡稱cpu.它 用來摶制計算機及進行算水邏鉗運鐸 適配器足外機聯(lián)系的橋,它的作用 相當于一個轉(zhuǎn)換器，使主機和外wa備并行協(xié)調(diào)地工作。9. ii w機的系統(tǒng)軟ft包括系統(tǒng)w序和w川w序。系統(tǒng)wr?川來問化w序沒計，ra化使川方 法.捉兩計鐸機的使用效率.發(fā)揮和擴人計鋅機的功能川川途：w川程序足用戶

4、利川計 算機來解決某些問趟而編制的程序。10. 在v.期的計算機中.人們接用機器語言來編寫程序的.這種程序稱為手編序 成r的序：v；來，為了編寫h序方便和捉島使用效率，人們使用?l編語言來編寫序， 稱為匯編程序：為了進一步實現(xiàn)程序fi動化和便r程序交流，使不熟悉r體計穿機的人 也能很方便地使用計算機，人們又創(chuàng)造了算法語h.用算法語r編寫的稈序稱為源程序， 源ft序通過編譯系統(tǒng)產(chǎn)牛編譯程序，也可通過解釋系統(tǒng)進行解釋執(zhí)行：隨苔計算機技水 的n益發(fā)展，人們又創(chuàng)造出操作系統(tǒng)：隨打計算機在caa處理、怊報檢«及«種1?理系 統(tǒng)中疢用的發(fā)展.®求人s處理某些數(shù)據(jù).迖立和檢索人

5、雖的表格.于足產(chǎn)生了數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng)。u.第一級足澉程序沒計級.這足一個實在的硬件鈒.它由機器硬件茛接執(zhí)行微指令:第二級足一般機器級，也稱為機器ifts級.它山稈序解抒機器指今系統(tǒng)：第三級足操作 系統(tǒng)級，它由操作系統(tǒng)t:現(xiàn)：弟四級sir編ifir級.它給ffi序人員捉供一種符d形式語 宮，以少w序編寫的«雜性：第五級級語旮級，它坫而向用戶的，妁萬便m戶編 寫w川裎序的。川一系列的級來組成il兌嘰的極ii對r9:握il w機足如何俎成的 捉供f 一種好的納構(gòu)和體制.而11川這種分級的觀點來計計«機對保證產(chǎn)生一個以好 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也足很有幫助的。1竹尊機紐丸凍a弟丘權(quán)習越x素12

6、. im/jfr：何操作uf以由軟件宋實現(xiàn).也以由wft農(nóng)丈現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行4以由w 件完成，也4以由軟件來完成.丈現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的媒介足軟件勺硬件的邏鍆等價性。13. 計算機應用和應用計算機在概念上足不等價的。計算機噸用足計算機學科與其他學科ffl結(jié)合的交叉學科，足計算機學科的組成部分，分 為數(shù)值計算和非數(shù)值應用兩大領域。噸川計算機足借助計算機為實現(xiàn)特定的c總系統(tǒng)功能的手段。在計算機系統(tǒng)的g次結(jié)構(gòu) 中，砬用計算機多級計算機系統(tǒng)層次紡構(gòu)的w終r!標，足高級ifin級之上的服務®次*竹箅機紐凍弟五權(quán)第二章1. (1) -35 = (-100011).-35原= 10100011 -35補

7、= 11011100-35反= 11011101(2)127 = 01111111127反=01111111127仆= 01111111(3) -127 = (-1111111).h127原= 11111111 -127補= 10000001 -127反=10000000(4) -1 = (-00000001)2 -1原= 10000001 -1補=11111111-1) = 111111102. x】補 =<>. aja：a6解法一、(1) 若知_0,則x>0,也滿足x> -0.5 此時任念(2) s a0 - 1,則 x <- 0.要滿足 x > -0.

8、5,需:h i 即 ao - 1. at - 1. a：a6 有一個不為 0解法二、-0.5 -0.100000 - 1,100000(1) 若x>=0,則a0 = 0.a廣如任意即可x補-x-a0. ajaz-ac(2)j5x<0.則 x> -0.5只需-x<0.5，-x>0x樸=-x, 0.5補=01000000 即-x】補 <01000000 <oiooooooa*a7.a7<00111111kpaoau.az-ao不全為0或至少有一個為i （但不是“其余取0”3.字長32位浮點數(shù).階硏8位，用移礙表示，用數(shù)23位,川補w衣示基為24ese

9、i-*esmsm：1mo1） m人的數(shù)的二進制衣¥e-llilllllms = 0tm = 11 1 (全 1)1 11111111 01111111111111111111111(2) w小的二進制數(shù)e- 11111111ms - 1,m-00 0 (全 0>1 11111111 1000000000000000000000 (3)規(guī)格化范鬧5/111, m- 1卜七 8個il.jd 人22個e-00-0> m- 100-0.ms-0負敁人21個即：2-27x2ms 121個（w接近0的負數(shù)）即:負® 小 e - 11- 1> m - 00-22個即：規(guī)

10、格化所農(nóng)示的范im用災合農(nóng)示為：2_2?><2-1，22 -1 x (1 - 2-) u 227'1 x (-1), -t- x (2-1 + tzz)aoa/2.«6 > 11000000計箅機弟五權(quán)4. 在正ee754 hi準中，-個規(guī)格化的32位浮點數(shù)x的ft值表示為:（1）27/64=0.011011=1.1011x2e- -2+127- 125-0111 1101s-0m- 1011 0000 0000 0000 0000 000最后表示為：001111101 10110000000000000000000（2） 27/64=.0,011011=1

11、j011x2"：m- 1011 0000 0000 0000 0000 000e- -2+127- 125-0111 1101員后表示為：1 01111101 101100000000000000000005. （1）用變形補硏進行計算:x?|、-00 11011 y?b-00 00011x 樸=oo nony樸-+00 00011x+y】補00 11110結(jié)果沒打溢出，x+5-11u0（2） x補=00 11011 y】補=11 01011 m補-oo liony補+1101011x+y樸00 00h0結(jié)果沒打溢出.x+y=00110（3）x補一11 01010 y樸誰11 111

12、111 x樸=00 01010v補- ic+y樸11 01001結(jié)果沒有溢出.x+y=-l01u6. x_y】補-x】補+-y補（1）【x】補-00 11011-y補-00 11111x補- 00 11011 卜y】補 一+00 11111x-v補 01 11010 結(jié)果宵正溢出 x-y=11010（2）【xl樸=00 10111-y】樸=11 ooloix樸00 10111-y】樸=+il 0（h01x-y補11 11100結(jié)災沒右溢出，x-y=-00100ijiiiii0t121ft*toooothwttotto-hm:蒲7?歩阽知mttiho i ii i t t t （xthtt-wh

13、oti-m 承備麻會忍鉍因urn 卜孢x non o=?5im :盤農(nóng)歩敁劃鉍禊閑(t)01001= wws諍醬蔣ottto 10 奶a-x h 00f 00+ = 4fa- itoit 00-柚miiooi ooa-jnon oo-x】（f）竹算機to或凍a弟五權(quán)1 1 0 1 0 0 0 1 0 1:xxy補=1 0010111011(2) 用哚碼陣列乘法器：xlft=l 11111 yl=l 11011 因符號位單獨考慮，|x|-lllll lyl-11011j11v屢屢 ml用補w時列乘法器:x樸垂1 00001 y補-1 00101乘積符汐汝為:1yl=110111 1 1x) 11

14、07竹箅機to或凍a弟五權(quán)1111 110 100 0 10:xxy11010001018. (l)xk=x?b=0 11000 i y i 補=1 00001波除數(shù)x+-m補011000100001余數(shù)為負1 11001->q5=0 +|y|補 0 11111余數(shù)0 11000故：x + y原=1. 11000 余數(shù)為0 11000即 x + y= -o 11000(2) | x | 補-0 01011 i y i m-l 00111敁除& x+術(shù)卜0 010111 00111余數(shù)為負1 11001 ->q0=0 左移1 10010+|y|樸 011111余數(shù)為止0 10

15、001 ->ql-l 左移1 00010+-|y|補 1 00001余數(shù)為止0 00011 ->q2=l 左移0 00110+-|y|?卜100001余數(shù)為負100111 左移001110 +m補 onni余數(shù)為負1 01101 -h(4=o 左移 0u010+【m樸 oiiiii余數(shù)為負1 10010 ->qo=o余數(shù)0 00010x-ry= -0.01110余數(shù)為負101001 +_辛卜0 11001左柊1 00100+|y|補 onooi余數(shù)為負1 1h01 ->ql=0 左移1 11010+_?卜0 11001余數(shù)為正0 10011 ->q2=l 左移1

16、00110余數(shù)為正001101 ->q3=l左移0 11010+-|y|?卜loom余數(shù)為正0 00001 ->q4=l 左移0 00010m樸 loom余數(shù)為0 000109. (1) x 2 on*0.i0010l y 2"°10*(-0.011110) x(? -11101.0.100101 yh =11110.-0.011110 ex-ey-11101+00010-11111x.i - 11110,0.010010(1) x+y0 0.0 1 00 1 0(1)+ 1 1. 1 000 1 01 110100(" 規(guī)格化處理：1.010010

17、階碼 11100 x+y- 1.010010*2u 2-0.101110 x-y00.0 1 00 1 0(1)+ 0 0. 0 1 1 " 0 00 1 1 0000(1) 規(guī)格化處理：0.110000階r11110x-y=20.i 10001(2) x - 2 wl*(-0.010110). y 2 loo*0.010110 xp-11011,-0.010110 vr- 11100,0.010110規(guī)格化:ex-ev - 1101100100-11111 lx.j- liiooj.110101(0)x+y1 1.1 10 10 1+0 0. 0 i 0 1 1 00 0.00 1

18、 0 " 規(guī)格化處理：0.101100 階時 11010 x+y- 0.101100*2x-y1 1.1 10 1 0 1+ 1 1.1 0 1 0 1 01 1.0 1 1111 規(guī)格化處現(xiàn)：l.oinii階winoox-y-0.100001 *210. (l)ex = 0011t mx = 0.110100 ev-0100. my-0.100100 ez-ex+ey-01110. 1 1 0 1*0j00 10110100000 000000 110 1 00000 001110101 20.111011(2) ex - 1110, mx-0.011010 ey-0011. my

19、-0.111100ez - ex-ev-ili(b4i0 卜 1011【mx樸=00.011010my補=00.111100, -my補-1l000100竹箅機to成凍a弟五權(quán)00011010 +my1 1 0 0 0 1 0 011011110 0 10111100 4my 00111100 1 1 1 1 1 000 0.0 11110000+my0011110000 10 1 100 0.01 01011000+-my1 1 000 1 00000 1 1 1 00 0.011 00 1 i 1 000my1 1 000 1 001 1 1 1 i 100.01101111 1000+m

20、y0 0 11110 000 1 0 1 1000.0110100 1 1 0100 0.01101 0 1 10 1000 +-my1 1 000100商-0.110110*2人余smm01100*2d1111.4位加法器如上圍，c.ci icic，=aa+=+=a人 + （a， ）（?,_、(i)申行進位方式c： = gpico其中：gla1b1pl=aieb» （ai+b,也對）c： = g=+p:c，g：o:pz = a：©b：c，= gs+psc=g，aaps = assbsc. = g.+p.csg.a札p< = a.® bi并行進位方式 cl

21、- gi+picq c2 g2+p2g1+p2p1c0 cs = gj+p3g2+p5p2g1+p5p2p1c0 c* = g+pjgj+pjpjgi+pipjpsgj+ppjpzpico竹尊機紐成.凍a弟及權(quán)習越xfscn-f-l 時.ss.'+ooll12. 組成最低四位的74181進位輸出為:c4 ch g-pcn gpc0, co 為向第 0 位迸位其中，g - yj+ys+yixxj+yoxix：*, p- x<>xix;x3.所以 c5 = y4c4c(s - y5+x5c5 = y5+x5y-*+x5x4c4(2) isw準門延遲時叫為t. “ 4或非&quo

22、t;門延遲時間為1.5t,則進位(2 co,由w低位傳 送至cd耑經(jīng)一個反相器.兩級“與或非”門，故產(chǎn)生co的敁長延遲時間為t+2*1.5t-4t(3) 最長求和時問沌從施加操作數(shù)到alu算起：第一片74181科3級“與或非”門(產(chǎn) 生控制參數(shù)xo. yo. c),第二、z片74181共2級反扣器和2級“與成弗”門(進 位鏈，第四片74181求和邏柑(1級與或非門和1級半加器，設其s遲時間為3t, 故總的臟mfi偽：to = 3 i. 5t+2t+2 * 1.5t+1.5t+3t = 14t/b. «余三妁編奶的兩個達w數(shù)為xjuy，.第一次川二進糾加法求和記算的w數(shù)為s,.進 位為

23、c.校正后所得的余三和數(shù)為s,.進位為x. - xjxcxhxy.-yjyyhyk并產(chǎn)生k當 cw-o 時，w+ilol根據(jù)以上分析，nfihji出余三碼編碼的十進w加法器單乂電路如閣所冶，14. s1-a1b1c1+ a1b1c1+ a1b1c1+ a1b1c1圖如e：15. a計h 電路山二部分構(gòu)成：alu完成定點加減法運?7和邏糾運w,專川的陣列糴 法器完成乘法運w,專用的陣列除法a完成除法操作，邏紺閿可蘩考1:教2.7和m2.9。16. 設計思想:因為有八種運w.所以控wft號采用三位，s0.s1.s2.加法和減法操作利用 4位樸碼加減法器完成：加1操作呵以單獨®it電略實現(xiàn)

24、.也"j以將披加數(shù)強剌為+1利用 加減法器實現(xiàn)：仏送愧作n以利川加«汰器實現(xiàn).第二加數(shù)強制力0:邏糾糴和取反操作4 a計單獨的邏電路.川與門和反相器實現(xiàn)：取補屯路單獨沒計.穸見丄教wffl 2.6： 乘法操作坷笮獨設計高速乘法器，電路參見主教村閣2.7<17. 沒計思想：將74181的s3s0及m等九個挖制愷4縮減為s2s0三根信v,主教m 衣2.5 （功能s中的算術(shù)運算和邏糾運玆相設進行簡化，去除冗余操作和可r代操作：000:邏機0001: ab010 a+boil： a®b 100 a 加 b l01:atf b 減 1 lio ain a 111: a

25、k屮.000、011為四種邏機運算.100ill為四種釕永運算.報據(jù)功能s可以很界易地s 計出同化的函數(shù)發(fā)生器。13竹箅機to或凍a弟五權(quán)第三章1. (l)220 *y = 4af 字節(jié)歷=2*4=8 片512k*8(3)1位地址作芯片選擇2. (1) 2：4/2：4=4 (塊(2) (2：4/2:)x(64 位/8 位)-32 < 片主存共® drani芯片為：4x32-128 (片j毎個內(nèi)存紐32片dram芯片，容瑯為16mx64位，滿24根地址線(a2>a0)充成內(nèi) 存糸內(nèi)存砧中.元尋址。一共ff 4塊內(nèi)存糸，采用2報阢位地址線(a25、a24j.通過2: 4譯 碼

26、器譯k產(chǎn)生片選信號對各模塊板進行選擇.f3. (1)根據(jù)題意.存m總?cè)菔鬄?4kb,故地址總線耑16位?，F(xiàn)使用16k*8位dram芯片. 共耑16片。芯片本身地址線占14位，所以采用位井聯(lián)與地址串聯(lián)相結(jié)介的方法來組成整 個存儲器，其組成理輯圖如圖所示.其中使用一片2: 4譯碼器。(2)根據(jù)己知糸件，cpu在lus內(nèi)至少訪存一次，向惟個存儲器的平均讀/寫周期為0.5us, 如果采用集中刷新，有64us的死時問，肯定不行如果采用分敗刷新，則毎l(fā)us只能訪存一次，也不行所以采用異步式刷新方式。 假定16k*1位的dram芯片用128*128矩硨存儲元構(gòu)成，刷新時h對128行進行異步方 式刷新，則刷新

27、間隔為2ms/i28-15.6us,可取w析倌號周期15us.刷新遍所川時間= 15usx128=1.92ms15do-d-，個個個個，2： 4譯碼器amais4.(1)1024m128k*8=32片（3j如選擇一個行地址進行刷新，刷新地址為ao-as，因此這1行上的2048個存砧允同 時進行刷新，即在8ms內(nèi)進行512個周期*刷新力式坷采用：在8ms中進行512次刷 新操作的集中刷新方式，或按8ms/512 = 15.5us刷新-次的異步刷新方式*5. 所沒計的存fis器單元數(shù)為1m.字長為32.故地址k度為20位（a19-a0）,所用芯片存 儲單元數(shù)為256k.字長為16位，故占用的地址長

28、度為18位（a17a0）.由此nj用位并 聯(lián)方式與地址屮聯(lián)方式相結(jié)介的方法組成組成艷個存儲器，共8片ram芯片，并使用一6. （1）系統(tǒng)16位數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)寄存器16位（2）系統(tǒng)地址128k=217,所以地址寄/器17位（3）共譎® 8片（4）組成框ffl如下斟果城奶邳刼8*8澍盌玷射說+(?)計箅機to或凍a弟五權(quán)sj®庁存儲器和交義存儲器迕續(xù)讀出m-8個字的(5息總s都足： q-64 位*8-512 位順序存w器和交叉存儲器連續(xù)讀出8個字所滿的時閭分別足： h-mt-s-loons-mlosn =7 + (m - l)r = loqns +7* 50tis = 450n

29、s = 4.5 * 10-7 ns 順序存fifi器和交叉存儲器的帶寬分別足：|vl =/zi =512(8*10'7)=64x10:位/jik =7/： =512-r(4.5*10-7) = 1138xl07<i/59. cachc的命屮宇24202420 + 80=0.968r = u=6t 40ccache/主存系統(tǒng)效率e為r + (-r)h *10°%= 6+ (1-6)*0.968 * 10°% = 86'2%tc 40/15e0.862/5=46.4/5竹箅機紐成凍現(xiàn)弟五權(quán)is11. 設取摘周期為t,總線傳送周期為t. ifi令執(zhí)行時間為t

30、o(1) t - (t+5 1 +6to)*s0 - 80t+400 t +480(2) ( - (t+7 t +8to)*6o 60t-420 t +480 (<> 故不相等*12. d計箅機to或凍a弟五權(quán)習越x囊第四章l不介理。指令®好半字長或節(jié)字長，s 16位比較介適。 2.70條指令.所以操作碼至少為7位。雙操作數(shù)指令格式可以為：71212中操作數(shù)指令格穴以為:1 7 125尤操作s指令格式吋以為:3.(i)rr型指令口r指定64種操作.(2) 寄存器尋址(3) 單字長二地址指令0j操作碼字段op nj以指定2e=64種操作4. (1)雙字長二地址指令，川于訪問

31、存儲器，(2jrs型指令.一個操作數(shù)在通用寄存器(共16個)，另一個操作數(shù)在主存中。(3/介效地址通過變址尋址求衍.等于變址寄存器(共16個)內(nèi)容加上位移8.5. (1)雙操作數(shù)指令(2) 2s-8種尋址方式(3) 24=16種操作6-(l)£lft尋址方式(2) 相對尋址方式(3) 變址尋址方式(4) 基址尋址方式 問接尋址療式(6)駐址間核;j址方式7.40糸ffi令至少s嬰操作碼字段6位，所以倒t的k度為26位。主存的容眾為61m卞，則設尋址模式(x) 2位，格式如下:3126 25 24 230opxdx-00 ft接尋址心效地址e-dx-01立即尋址d字段為立即數(shù)x-10變

32、址尋址/f效地址e- (rxj + d (可尋址64m個存fik 'p /c)x-l 1相對尋址有效地址e- (pc) +d (可尋址64m個存rt中rx為變址寄存器(32位).pc為程序il數(shù)器(32位)。住fll對j址時，位移黽d計算機弟五權(quán)耐正可負。s.uo種棟作巧占6 ft，址z/式2位。以中-地址指令為例：| op(6) | x | d(24x = 00寄存器尋址zf式。d卞段實際使用4比特選擇16個通用寄存器。x-01寄存器叫接尋址zf式:d字段實h使用4比特選擇16個通用寄介器。e- (rx)ox = 10立即尋址方式。d字段給出24位立即數(shù)。x-ll a接尋址方式。d字

33、段紿出24位內(nèi)存地址。e-d*(2)尋址悅式字段變成3位.nf以支持史多的尋址方式.nf増加相對尋址方式.共有效地 址e - pc+d：還對使用內(nèi)存問接尋址，此時釘效地址e= (d).9. 16個通用寄存器占4位,64種操作占6位,剝下22位用于存鍺器地址，op (6) r (4) d (22)采用r為基址寄存器奪址.地址=<r)+d當叢址w人，d也足w人的時候，寺址能力w人 而寄存器& 32位的./故w大存2524-2-4gb4-4mb.10. 表4.9的指令數(shù)為29,則指令的操作碼至少為5位。s這些指令支持立即尋址、寄存器 尋址、n接尋址、堆棧尋址、相對尋址、內(nèi)存m接尋址、寄

34、存器問接尋址、變址尋址、 «址尋址等9種尋址方式。并沒計算機字長為32位：op目標尋址方式目標操作數(shù)源尋址方式源操作數(shù)648811. c12. 寄存器(2j寄存器間接0)立即相對、4#計箅機to或凍現(xiàn) 弟五權(quán)qltxf第五章l (1> ir、(2)ar、(3)dr、通用濟存器 2. sto rp (rj(pc->ar | i3. lad (r!)，rqpc>arpc0, q akr. vv =rdro. g ar：r20,g akrl0, g dr,r w -wm->drrj。，g* arr vv =rdro. q ro計箅機弟五權(quán)#5.節(jié)拍脈沖乃，t2, t

35、3的寬度實際上等t時鐘脈沖的周期成足它的倍數(shù)。此處tx-t：-200ns,t3 - 400ns.所以主脈沖源的頻率w為f = y = 5mhz .為f消除節(jié)拍脈沖上的毛刺.壞形脈沖發(fā)生器采用移ti寄存器形式。閣屮w出丫題目耍求 的邏輯電路閣ij時序關(guān)系亂 根據(jù)時序關(guān)系.t. t2. 丁5三個節(jié)拍脈沖的邏訊衣 達式如下：vi>丁:用與門實現(xiàn)，1:和15則用<?:的端和（：1的（2端加11:門實現(xiàn)，其ti的在r保待佶y輸竹箅機to或凍a弟五權(quán)6. (80*3+1)*= 964字節(jié)1234567. m-gs3 = h+d+fs2 = a*b-h+d+e+f*g si = a+b+f+g

36、c h*d+ev+fv+g <t>8. 經(jīng)分析.（d，m）和（e, f，h>4分別組成兩個小組或兩個字段.然后進行譯吋得六 個微命令信咢，剃下的a，b，c，g四個微命f a號可進行h接控制,其ft個控制字段組成如 下：a be g old ole101 磷 lof11 jl llh9. pl -1.桉 ir6、ir5 轉(zhuǎn)移 p2 = l.按進位c轉(zhuǎn)移 徽地址趣解邏鉗陽：23w孢浪!yiy/*(丨 f<_so nrmkit(*wdoyj讜熾冬鉗？fy畊wiita豺www 9熬/> 識令紺諏軹倫耔海w!5 *hz.<k!iaai$y 桓>(.¥1

37、«?«時¥曲稻承d >?.«w?l7n/> wwk!+if "2抝&1【屯囡掛逭盌帥紛i/ry®!w¥«務uim5ti ?i仆ru) 母認-(6tsf)鞏ms忐令矽擬晉級毋訝¥閉邳衍古抑研.丄.瑪叫 w劣豺鉍4< t好士印7潘掌科呤敁胡邳缶小衍*滬脒呤哚&ll(i)_ni'tlr tf 嬸 ti|>卞a |初 u-hh-iqirf. °d!s(y4wa vwrnv睹射射vs封埔冷wa 坩(t)_oi竹箅機to或凍a弟五權(quán)12. (l)流水線的操作周

38、期成按各步操作的敁大時問來考慮，即流水線時鐘周期性 t = maxr. = 100?5(2)遇到數(shù)據(jù)相關(guān)時.就停頓第2篆指令的執(zhí)ff, ft到前面指令的結(jié)災己經(jīng)產(chǎn)生，閃此至 少需®延遲2個時鐘周期。y v2013j如果在她件議計上加以改進.如來川專川通路技永.就吋使流水線不發(fā)生停頓.nrk(2)w = (尺+ ”_l)r = (5 + 20_1)*100聿10” =8.33*10 心秒= - = 4.17tp (k + "-l)r20+5-1、 、 /!1i，i,hi，i.i,i，1|i，i，i，i，時 fhjt18his1toexidif流水線時間閣/ /時fl lal上

39、i.iii.i.非流水線時問閣 t郵 raexidif027如上兩田所示，執(zhí)行相同的指令，在8個單位時問內(nèi)，流水計算機完成5條指令,而非流水計算機h完成2條.祕然，流水計銠機比ii流水計算機奵史敁的吞葉w。 15.證：沒11條指令，k級流水，毎次流水時間t則用流水實現(xiàn)tp-kt+(n-l) to11hp、非流水實現(xiàn)ts - k t nhs = tshp_tp_ts_ kht knhs if tp kr+ (n-l)r k + n- tsn->°° 時，l->故流水線17更島7f吐sn-1 時，1 hsi,ii.i.ki予碼段則 4 見 n>l 吋 ts&g

40、t;tp.16. 寫后is raw(2) 讀后寫 war(3) 寫后寫 waw17. (1)(2)竹尊機to或凍m弟丘權(quán)習越x禽第六章1. 單總線結(jié)構(gòu)：它足一組總線迮接幣個計算機系統(tǒng)的各太功能部件，大部件之叫的所介 的信息傳送ffi通過這組總線。其結(jié)構(gòu)如閿所示。單總線的優(yōu)點足允許i/o沒備之m或lo s備與內(nèi)存之mh接交換飴fi,只滿cpu分k總線使用權(quán)，不cpu干預息的交換. 所以總線資源足巾各大功能部件分時共享的。中.總線的缺點足巾于全部系統(tǒng)部件部迮接在 一組總線上.所以總線的負奴很責.可能使其吞®達到飽和共至不能勝任的程度。故多為 小型機和徽型機采用。系統(tǒng)總線731?總線結(jié)溝：

41、總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)足通過橋，cpu總線，系統(tǒng)總線和新逨總線彼此扣迕.» 大部件的仿.0.傳送不足w通過系統(tǒng)總線：體現(xiàn)了ffi速.中速.低速沒備11接到不同的總線 卜】時進行t作.以提髙總線的效率和吞葉而且處押器結(jié)溝的變化不影響離速總線。2. (1)®化了硬件的沒計。從硬件的角度看.面向總線是由總線接口代替了專門的i/o接ii. 山總線規(guī)范給出了h輸線和ft刁的規(guī)定，并對存砧器、lo s備和cpu如何掛迮總線上 都作yrt體的規(guī)定，所以，鬧向總線的微型計釕機a計只耍按照這些規(guī)定制作cpu插 件、存儲器插件以及i/o插件等，將它們連入總線即可丁作，向不必考慮總線的詳細操 作*(2)p

42、j化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu).s個系統(tǒng)鈷構(gòu)沾晰，連線少，底板連線吋以印刷化.pj系統(tǒng)擴允性好.一足規(guī)模擴充.二功能擴充。規(guī)悅擴允wwk©衫插一些m類型的 w件：功能擴充儀僅沲要按總線t小準沒計一些新抽件。柚件w入機器的位k往往沒介# 格的陽制。這就使系統(tǒng)擴先既簡申.又快速吋靠，而fl也便于杏錯。(七系統(tǒng)51新性能好。w為cpu.存儲器、to接ii等都足按總線規(guī)約掛到總線h的，w而 只要總線沒汁恰'l'i,可以隨吋隨汽處觀器芯片以及托他行關(guān)芯片的進展沒il新的插忭, 新的插件插到呔板十.對系統(tǒng)進行更新，而這種更新只滯史新滿®史新的插件，w他插件和底板迮線一般不黹史改。3.

43、“a”的ascur為41h 01000001b. 1的個數(shù)為偶數(shù)，故校騎位為0: “8-的asc11 碼為38h-00111000b. 1的個數(shù)為奇數(shù)，故校驗位為1。停ii:位 校驗位 數(shù)據(jù)位7 數(shù)據(jù)位6 數(shù)據(jù)位5 數(shù)據(jù)位 »據(jù)位 ttm位 &倨位 &據(jù)位 起始位 停ji:位 校驗位數(shù)據(jù)位 &據(jù)位 數(shù)據(jù)位 數(shù)據(jù)位&據(jù)位 數(shù)搌位數(shù)據(jù)位起始位 捽11;位ii4. 邏糾ffl如f：<< 設備二說明：兩個沒備共川總線.毎個沒備的總線接u部分 如右ffl所示。通過鎖存器保存接收數(shù)裾.并通過三態(tài) 門14總線發(fā)送數(shù)據(jù)。每個的rm技糾端何效吋，鎖 存器保存

44、接收數(shù)據(jù)：毎個沒備的rom信v打效吋，鎖 存器保存的數(shù)據(jù)被送卜.總線。rout 2 9無效時，設 備與總線在電氣上斷開。qcp d屮央仲哉器br tt1tbg 沒落接110沒落接i ind中央仲戰(zhàn)器沒落接111bgndrn(bft,竹箅機to或凍a弟五權(quán)12.a13. 存儲總線周期用于對內(nèi)存談寫，io總線周期對接ii中的端ii進行談寫。14d、c、a、b15. b、a. e、d、c16. a、b、c、d17. pci總線k-fl host橋、pclla. pclpci橋，橋在pci總線體系姑構(gòu)中起it-r®作川，它選接兩條職叫相互iffifs.橋足一個總線轉(zhuǎn)換部件，可以把一糸總線的地

45、址空間映射tyw-s總線的地址空問上，從而使系統(tǒng)屮仃®個總找主沒 備都能行到同樣的一份地址&橋吋以丈現(xiàn)總線叫的w發(fā)式傳送.njf*所ft的存取都按cpu的甫要出現(xiàn)fr:總線上。由上可見,以析連接實現(xiàn)的pci總線結(jié)構(gòu)爲有很好的擴充 性和兼容性.允許多條總線并行工作。is.分布式仲狨不謠賢屮央仲拔器.每個潛在的主方功能砹塊wan己的仲av和仲抜器、 當它們總線請求時.把它們唯一的仲裁3發(fā)送到共亨的仲裁總線h,每個仲後器將仲 拔總線卜.得到的y與白己的y進行比較。如果仲錢總線卜.的y大，則它的總線請求不予 響吆，沖撤消它的仲戰(zhàn)c。姒后，獲勝荇的仲拔c保留在仲拔總線上，分布式仲拔足以

46、優(yōu)先級仲戰(zhàn)策略為基礎?？偩€19.總線的一次倌息憐送過程.大致4分為：請求總線，總線仲餞，尋址.信息傳送.狀態(tài) 返回。/<mv總線時鐘啟動1-1讀命令20.沒總線帶覺用df表必 總線時鐘周期用t-1/f表示,一個總線周期傳送的數(shù)裾量用d 表示/根據(jù)定義4得：di = t/d = d xl/f =8bx70 = 560mhz/s2丄.pci總線：足一種不依附f k個幾體處理器的r部總線，10種外設，并能在萵時鐘 頻率下保持萵性能?？偩€時鐘頻率為33.3mhz 66mhz,最人數(shù)據(jù)傳輸速率1采用時鐘m步方式，cpu及時鐘頻率無關(guān)，總線寬度32位（5v） /64位g.3v），能t!動識別外s?？?/p>

47、線h有處理器和存儲器子系統(tǒng)完全并行操作的能力，h有隱含的 中央仲裁系統(tǒng)，采用多路復用方式（地址線和數(shù)據(jù)線）減少了引腳數(shù),支持64位尋址， n有完全的多總線主控能力。infiniband w褓：針付處押.器和w能los落之w數(shù)據(jù)流而捉出的一種新體系姑構(gòu)，ffl? 在服務器屮取代pci總線.來川infimband鈷構(gòu)將允i1服務器捉供史品的帶寬和咐廣展 能力 jf增® r7?fifis&擴充的乂活性* infiniband允il眼務器.遠k存儲器.幾他m絡沒谷接入到一個山殲關(guān)和鏈路組成的屮央開關(guān)網(wǎng)帶，可迮技芯達64000個服務器， 存儲系統(tǒng)和m綹s備.33竹箅機to或凍現(xiàn)弟五權(quán)第

48、七章.dc、d、c、a1024*1024*256 =md8*8格式化容？:-扇區(qū)容®*毎道扇區(qū)數(shù)'磁道總數(shù) -512e9e100*2-921600b沒讀寫 塊信息所喬總吋間為ta.平均找道吋間為平均等待時間為u.讀寫塊恰息 的傳輸時動tm, »<d-«=+（!+（/flva磁盤以w秒r轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn).每條磁迫容s力n個卞.則數(shù)據(jù)傳輸率-rn個？7秒。 又的卞數(shù)為n. m而一n.®寫尖定位在該塊始端，就贓t，（，_）秒的時 m中傳輸完畢.磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時間，（l/2r）秒。由此句得：.2*220*2775-1.16mb

49、(1) 275*12288*4 - 12.89mb(2) 最離位密度di按最小磁彎繹r1計算r1 115mm)：d1 12288 字節(jié) /2hr1 = 17 字節(jié) /mm«低位密度d2按最人磁道半徑r2 if算： r2 = r1+ (275-5) = 115 + 55 = 170nund2- 12288 字節(jié) /2nr2 = 11.5 字節(jié) /mminnn(3)*12288 = 6000/5|合鋅|柱而（磁道|盤血（磁央）兮|坫區(qū)號|此地址格式衣示柯4臺磁盤.每臺旮4個id誠而，每個記求曲容納512個磁道. 每道有16個扇區(qū)。存取時間=平均查找時間+平均等待時間=60 +1* 100

50、0 = 72.5 船2 2400汍=96:=480勤2m/ s9. (1)d = £= 128000 = 64qqqr節(jié)(2)傳送-個數(shù)據(jù)塊所耑時w為1024字節(jié)-1秒 128000字節(jié) / 秒 125，個&據(jù)塊占川長度為/ = v*/ = 2 m is* s = 0.016"， 125每塊|uwl = 0.014m,數(shù)裾塊總數(shù)為600 -4 = 19867塊故磁帶存儲器付效存儲料®為19867塊*1k字節(jié)=19867k字節(jié)10. (1)磁盤內(nèi)徑為：9英寸-5英寸英寸內(nèi)層磁道周長為2浦=2*3.14 * 5 = 31.4英t毎道信息黽= 1000位/英寸*

51、31.4英寸=3.14*104位 磁盤有100道/英寸*5英寸-500道盤片組總?cè)萘縭 20*500*3.14*104 - 3.14*108 位-314 兆位imb/s(2)每轉(zhuǎn)即付道含打ft息帛:3.14104位，即3.925* 10b3= 267轉(zhuǎn) h = 16020轉(zhuǎn) / 分鐘3.925*1osb/轉(zhuǎn)il (i)(30* 10.3+i0* 10-5+3000/500* 10)*2+4*io3* 1000 = 96s(2) (30*10e3+5*10000/1000*102+410 ,1000 =80s12. no(1) 存儲容黽從大到小依次為：活動尖磁盤存儲器，mo磁盤，cd-rom存儲器，主存， 高速緩存，寄存器組期從人到小依次為：cd-rom 17砧器，mo磁盤，沾勸義磁盤存wj器，主存, 5高速級存，寄存器組(2) 可構(gòu)成如下的多級存儲體系：竹箅機弟五權(quán)(3)cpu和ft速緩存以及cpu和+.存之問科rt接的數(shù)w通路，而cpu 外存之m不存 在ft接的數(shù)裾通路，cpu訪問硬盤和光盤吋都需要5t將億息凋入主存。13. 刷新存儲器足用來存w5閣像飴總以不斷提供刷新m像的k存儲容黽由閣像分辨 率和灰度級決定.1024*1024*24bit - 3mb14. (1)1024*768*3 = 2.2