組成原理課后習(xí)題答案培訓(xùn)課件

第二章1.寫出下列各數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼表示（用8位二進(jìn)制數(shù)）。其中MSB是最高位（又是符號位）LSB是最低位。(1)[-35]原=10100011;[-35]反=11011100[-35]補(bǔ)=11011101(2)[127]原=[127]反=[127]補(bǔ)=01111111；(3)[-127]原=11111111；[-127]反=10000000；[-127]補(bǔ)=10000001；7/20/20231組成原理課后習(xí)題答案4．將下列十進(jìn)制數(shù)表示成IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的32位浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)。（2）-27/64

解：27/64=0.011011=1.1011*2-2E=127-2=125=01111101則規(guī)格化表示為：10111110110110000000000000000000=BEC80000H

7/20/20232組成原理課后習(xí)題答案5.已知X和Y,用變形補(bǔ)碼計(jì)算X+Y,同時指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出。（1）x=11011y=00011解：先寫出x和y的變形補(bǔ)碼再計(jì)算它們的和

[x]補(bǔ)=0011011[y]補(bǔ)=0000011[x+y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[y]補(bǔ)=0011011+00000110011110

∴x+y=11110無溢出。7/20/20233組成原理課后習(xí)題答案（2）x=11011y=-10101解：先寫出x和y的變形補(bǔ)碼再計(jì)算它們的和

[x]補(bǔ)=0011011[y]補(bǔ)=1101011[x+y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[y]補(bǔ)=0011011+110101110000110

∴x+y=00110無溢出。7/20/20234組成原理課后習(xí)題答案6.已知X和Y,用變形補(bǔ)碼計(jì)算X-Y,同時指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出。（1）X=11011Y=-11111解：先寫出x和y的變形補(bǔ)碼，再計(jì)算它們的差

[x]補(bǔ)=0011011[y]補(bǔ)=1100001[-y]補(bǔ)=0011111

[x-y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)=0011011+0011111=0111010∵運(yùn)算結(jié)果雙符號不相等∴01為正溢出7/20/20235組成原理課后習(xí)題答案（3）X=11011Y=-10011解：先寫出x和y的變形補(bǔ)碼，再計(jì)算它們的差

[x]補(bǔ)=0011011[y]補(bǔ)=1101101[-y]補(bǔ)=0010011

[x-y]補(bǔ)=[x]補(bǔ)+[-y]補(bǔ)=0011011+0010011=0101110∵運(yùn)算結(jié)果雙符號不相等∴01為正溢出7/20/20236組成原理課后習(xí)題答案7.用原碼陣列乘法器、補(bǔ)碼陣列乘法器分別計(jì)算X×Y。

（2）x=-11111y=-11011解：a）帶求補(bǔ)器的原碼陣列乘法：|x|=11111,|y|=11011x*y=011010001017/20/20237組成原理課后習(xí)題答案b）帶求補(bǔ)器的補(bǔ)碼陣列[x]補(bǔ)=100001,[y]補(bǔ)=100101乘積符號位單獨(dú)運(yùn)算1⊕1＝0尾數(shù)部分算前求補(bǔ)輸出│X│＝11111，│y│＝11011（算后的符號為正，不需要求補(bǔ)），得：x*y=01101000101x*y=011010001017/20/20238組成原理課后習(xí)題答案8．用原碼陣列除法器計(jì)算x÷y。（先乘一個比例因子變成小數(shù)）（2）X=-01011，Y=11001

解：符號位Sf=1⊕0=1，去掉符號位后：[|y|]補(bǔ)=0011001,[-|y|]補(bǔ)=1100111,[|x|]補(bǔ)=010117/20/20239組成原理課后習(xí)題答案9．設(shè)階碼3位，尾數(shù)6位，按浮點(diǎn)運(yùn)算方法，完成下列取值的[x+y],[x-y]運(yùn)算。（1）x=2-011*0.100101y=2-010*（-0.011110）解：設(shè)兩數(shù)均以補(bǔ)碼表示，階碼采用雙符號位，尾數(shù)采用單符號位，則它們的浮點(diǎn)表示分別為：[x]浮=11101,0.100101[y]浮=11110,1.100010求和：(1)求階差并對階ΔE=Ex-Ey=[Ex]補(bǔ)-[Ey]補(bǔ)=[Ex]補(bǔ)+[-Ey]補(bǔ)=11101+00010=11111即ΔE為-1，x階碼小，應(yīng)使Mx右移1位，Ex加1，[x]浮=11110,0.010010(1)(2)尾數(shù)求和：00.010010(1)+11.10001011.110100(1)(3)規(guī)格化可見尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果的符號位與最高位相同，應(yīng)執(zhí)行左規(guī)格化處理，每左移尾數(shù)兩次，相應(yīng)階碼減2，所以結(jié)果尾數(shù)為1．010010，階碼為11100(4)舍入處理,對本題不需要。(5)判溢出階碼兩符號位為11，不溢出，故最后結(jié)果為[x]浮+[y]浮=11100，1.010010真值為2-100*(-0.101110)求差：(2)尾數(shù)求差00.010010(1)+00.01111000.110000(1)[x]?。璠y]浮=11110，0.110001真值為2-110*0.1100017/20/202310組成原理課后習(xí)題答案10.設(shè)數(shù)的階碼為3位，尾數(shù)6位，用浮點(diǎn)運(yùn)算方法，計(jì)算下列各式（1）（23×13/16）×[24×（－9/16）]

解：Ex=0011,Mx=0.110100Ey=0100,My=-0.100100Ez=Ex+Ey=0111|Mx|*|My|0.1101*0.10010110100000000000110100000001110101向左規(guī)格化：=26*（-0.1110101）7/20/202311組成原理課后習(xí)題答案11、某加法器進(jìn)位鏈小組信號為C4C3C2C1，低位來的進(jìn)位信號為C0，請分另按下述兩種方法寫出C4C3C2C1邏輯表達(dá)式：（1）串行進(jìn)位方式（2）并行進(jìn)位方式解：(1)串行進(jìn)位方式C1=G1+P1C0其中：G1=A1B1P1=A1⊕B1（A1＋B1也對）C2=G2+P2C1G2=A2B2P2=A2⊕B2C3=G3+P3C2G3=A3B3P3=A3⊕B3C4=G4+P4C3G4=A4B4P4=A4⊕B4(2)并行進(jìn)位方式C1=G1+P1C0C2=G2+P2G1+P2P1C0C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C07/20/202312組成原理課后習(xí)題答案第三章1．有一個具有20位地址和32位字長的存儲器，問：

（1）該存儲器能存儲多少個字節(jié)的信息？

（2）如果存儲器由512K×8位SRAM芯片組成，需要多少芯片？

（3）需要多少位地址作芯片選擇？

解：（1）∵220=1M，∴該存儲器能存儲的信息為：1M×32/8=4MB

（2）（1000/512）×（32/8）=8（片）

（3）需要1位地址作為芯片選擇。7/20/202313組成原理課后習(xí)題答案2．已知某64位機(jī)主存采用半導(dǎo)體存儲器，其地址碼為26位，若使用4M*8位的DRAM芯片組成該機(jī)所允許的最大主存空間，并選用內(nèi)存條結(jié)構(gòu)形式，問；(1)若每個內(nèi)存條為16M*64位，共需幾個內(nèi)存條?(2)每個內(nèi)存條內(nèi)共有多少DRAM芯片?(3)主存共需多少DRAM芯片?CPU如何選擇各內(nèi)存條?解：(1).共需內(nèi)存條數(shù)為m：

m=226÷224=4(個)

(2).每個內(nèi)存條內(nèi)有DRAM芯片數(shù)為n:

n=(16/4)×(64/8)=32(片)

(3)主存共需DRAM芯片為：32×4=128(片)

每個內(nèi)存條有16片DRAM芯片，容量為16M×64位，需24根地址線(A23~A0)完成內(nèi)存條內(nèi)存儲單元尋址。一共有4個內(nèi)存條，采用2根高位地址線(A25~A24)，通過2：4譯碼器譯碼產(chǎn)生片選信號對各模塊板進(jìn)行選擇。

7/20/202314組成原理課后習(xí)題答案3．用16K*8位的DRAM芯片構(gòu)成64K*32位存儲器，要求：(1)畫出該存儲器的組成邏輯框圖。(2)設(shè)存儲器讀/寫周期為0.5μS，CPU在1μS內(nèi)至少要訪問一次。試問采用哪種刷新方式比較合理?兩次刷新的最大時間間隔是多少?對全部存儲單元刷新一遍所需的實(shí)際刷新時間是多少?解：（1）組成64K×32位存儲器需存儲芯片數(shù)為

N=（64K/16K）×（32位/8位）=16（片）

每4片組成16K×32位的存儲區(qū)，有A13-A0作為片內(nèi)地址，用A15、A14經(jīng)2：4譯碼器產(chǎn)生片選信號，邏輯框圖為：

7/20/202315組成原理課后習(xí)題答案(2)根據(jù)已知條件，CPU在1us內(nèi)至少訪存一次，而整個存儲器的平均讀/寫周期為0.5us，假定16K*8位的DRAM芯片用128*1024矩陣存儲元構(gòu)成，如果采用集中刷新，有64us的刷新死時間，肯定不行；如果采用分散刷新，則每1us只能訪存一次，也不行。所以采用異步式刷新方式。刷新時只對128行進(jìn)行異步方式刷新，則刷新間隔為2ms/128=15.625us，可取刷新信號周期大約為15.5us,則兩次刷新的最大時間間隔為ｔｍａｘ＝15.5(μS)對全部存儲單元刷新一遍所需實(shí)際刷新時間為

t＝0.5×128=64(μS)(注意假設(shè)的刷新時間不能大于0.5μS）7/20/202316組成原理課后習(xí)題答案4．有一個1024K*32位的存儲器，由128K*8位的DRAM芯片構(gòu)成。問：(1)總共需要多少DRAM芯片?(2)設(shè)計(jì)此存儲體組成框圖。(3)采用異步刷新方式，如單元刷新間隔不超過8ms，則刷新信號周期是多少?解：(1)(2)

(3)如果選擇一個行地址進(jìn)行刷新，刷新地址為A0-A8，因此這一行上的2048個存儲元同時進(jìn)行刷新，即在8ms內(nèi)進(jìn)行512個周期。刷新方式可采用：在8ms中進(jìn)行512次刷新操作的集中刷新方式，或按8ms/512=15.5us刷新一次的異步刷新方式。7/20/202317組成原理課后習(xí)題答案7．某機(jī)器中，已知配有一個地址空間為0000H-3FFFH的ROM區(qū)域?，F(xiàn)在再用一個RAM芯片(8K×8)形成40K×16位的RAM區(qū)域，起始地址為6000H,假定RAM芯片有和信號控制端。CPU的地址總線為A15-A0，數(shù)據(jù)總線為D15-D0，控制信號為(讀/寫)，(訪存)，要求：

（1）畫出地址譯碼方案。

（2）將ROM與RAM同CPU連接。

解：（1）依題意，主存地址空間分布如右圖所示，可選用2片27128(16K×8位)的EPROM作為ROM區(qū)；10片的8K×8位RAM片組成40K×16位的RAM區(qū)。ROM需14位片內(nèi)地址，而RAM需13位片內(nèi)地址，故可用A15-A13三位高地址經(jīng)譯碼產(chǎn)生片選信號,方案如下:7/20/202318組成原理課后習(xí)題答案7/20/202319組成原理課后習(xí)題答案8．設(shè)存儲器容量為64M，字長為64位，模塊數(shù)m=8，分別用順序和交叉方式進(jìn)行組織。存儲周期T＝100ns，數(shù)據(jù)總線寬度為64位，總線傳送周期τ=50ns。求：順序存儲器和交叉存儲器的帶寬各是多少?解：順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出m=8個字的信息總量都是：q=64位*8=512位順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出8個字所需的時間分別是：t1=mT=8*100ns=8*10-7s順序存儲器和交叉存儲器的帶寬分別是：7/20/202320組成原理課后習(xí)題答案9．CPU執(zhí)行一段程序時，cache完成存取的次數(shù)為2420次，主存完成存取的次數(shù)為80次，已知cache存儲周期為40ns，主存存儲周期為240ns，求cache／主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間。解：cache的命中率主存慢于cache的倍率cache/主存系統(tǒng)效率e為平均訪問時間Ta為

7/20/202321組成原理課后習(xí)題答案10．已知cache存儲周期40ns，主存存儲周期200ns，cache／主存系統(tǒng)平均訪問時間為50ns，求cache的命中率是多少?解：已知cache／主存系統(tǒng)平均訪問時間ta=50ns，而ta=h*tc+(1-h)*tm；所以h*tc+tm-h*tm=50ns,(tc-tm)*h=50-tmh=(50-tm)/(tc-tm)=(50-200)/(40-200)=150/160=93.75%

7/20/202322組成原理課后習(xí)題答案第四章4.指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn)。

解：指令格式及尋址方式特點(diǎn)如下：

①雙字長二地址指令,用于訪問存儲器；

②操作碼OP可指定26=64條指令；

③RS型指令，兩個操作數(shù)一個在寄存器中（16個寄存器之一），另一個在存儲器中；

④有效地址通過變址求得：E=（變址寄存器）±D，變址寄存器可有16個。7/20/202323組成原理課后習(xí)題答案6.一種單地址指令格式如下所示，其中I為間接特征，X為尋址模式，D為形式地址。I，X，D組成該指令的操作數(shù)有效地址E。設(shè)R為變址寄存器，R1為基值寄存器，PC為程序計(jì)數(shù)器，請?jiān)谙卤碇械谝涣形恢锰钊脒m當(dāng)?shù)膶ぶ贩绞矫Q。

解：①直接尋址

②相對尋址

③變址尋址

④基址尋址

⑤間接尋址

⑥基址間址尋址

7/20/202324組成原理課后習(xí)題答案第五章1．請?jiān)诶ㄌ杻?nèi)填入適當(dāng)答案。在CPU中:(1)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器是

，(2)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令地址的寄存器是

；(3)算術(shù)邏輯運(yùn)算結(jié)果通常放在

和

。答：(1)IR;(2)AR;(3)通用寄存器（R?)和數(shù)據(jù)緩沖寄存器（DR)還有狀態(tài)字寄存器（PSW）。7/20/202325組成原理課后習(xí)題答案2．參見下圖（課本P140圖5.15）的數(shù)據(jù)通路。畫出存數(shù)指令"STAR1，(R2)"的指令周期流程圖，其含義是將寄存器R1的內(nèi)容傳送至（R2）為地址的主存單元中。標(biāo)出各微操作信號序列。

解：“STAR1，(R2)”指令是一條存數(shù)指令，其指令周期流程圖如下圖所示：

7/20/202326組成原理課后習(xí)題答案6．假設(shè)某機(jī)器有80條指令，平均每條指令由4條微指令組成，其中有一條取指微指令是所有指令公用的。已知微指令長度為32位，請估算控制存儲器容量。解：80條指令，平均每條指令由4條微指令組成，其中有一條公用微指令，所以總微指令條數(shù)為80*(4-1)+1=241條微指令，每條微指令32位，所以控存容量大約為241*32/8=964B7/20/202327組成原理課后習(xí)題答案8．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如下表所示。

a-j分別對應(yīng)10種不同性質(zhì)的微命令信號。假設(shè)一條微指令的控制字段為8位，請安排微指令的控制字段格式。

解：為了壓縮控制字段的長度，必須設(shè)法把一個微指令周期中的互斥性微命令組合在一個小組中，進(jìn)行分組譯碼。經(jīng)分析，(e,f,h)和(b,i,j)、或(d,i,j)和(e,f,h)均是不可能同時出現(xiàn)的互斥信號，所以可將其通過2:4譯碼后輸出三個微命令信號(00不用)，而其余四個微命令信號用直接表示方式。因此可用以下兩種形式安排控制字段格式。

7/20/202328組成原理課后習(xí)題答案另外fhij也是互斥信號可用2：4譯碼器等等。（方法可列出可能互斥的信號，找兩個同時出現(xiàn)頻率較多的（ij）和（fh））。11．已知某機(jī)采用微程序控制方式，控存容量為512*48位。微程序可在整個控存中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，控制微程序轉(zhuǎn)移的條件共4個，微指令采用水平型格式，后繼微指令地址采用斷定方式。請問；(1)微指令的三個字段分別應(yīng)為多少位?(2)畫出對應(yīng)這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖。7/20/202329組成原理課后習(xí)題答案答：(1)假設(shè)判別測試字段中每一位作為一個判別標(biāo)志，那么由于有4個轉(zhuǎn)移條件，故該字段為4位。下地址字段為9位，因?yàn)榭卮嫒萘繛?12單元。微命令字段則是（48-4-9）=35位。(2)對應(yīng)上述微指令格式的微程序控制器邏輯框圖如圖所示。其中微地址寄存器對應(yīng)下地址字，P字段即為判別測試字段，控制字段即為微命令字段，后兩部分組成微指令寄存器。地址轉(zhuǎn)移邏輯的輸入是指令寄存器的OP碼、各種狀態(tài)條件以及判別測試字段所給的判別標(biāo)志（某一位為1），其輸出修改微地址寄存器的適當(dāng)位數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)微程序的分支轉(zhuǎn)移。就是說，此處微指令的后繼地址采用斷定方式。

7/20/202330組成原理課后習(xí)題答案第七章7、某磁盤存貯器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，共有4個記錄面，每毫米5道，每道記錄信息為12288字節(jié)，最小磁道直徑為230mm，共有275道。問：

（1）磁盤存貯器的容量是多少？

（2）最高位密度與最低位密度是多少？

（3）磁盤