计算机组成原理郑秋梅习题Word文件下载.docx
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0000000、1001111、0010111、1011000中哪些是发生了错误的?
A(x)=1111和1100
左移r=3位后A(x)·
x3=1111000和1100000
g(x)=x3+x2+1=1101
(r+1=4位)
A(x)·
x3/g(x)=1011+111/1101和1001+101/1101
x3+R(x)=1111111和1100101-----这就是2个CRC码
接收到的CRC码除以生成多项式余数不为0的出错:
1001111、1011000。
第三章
9.用原码一位乘法和原码两位乘法分别计算X×
Y:
a.X=-0.11011,Y=0.11101
a原码一位乘|X|=00.11011→寄存器B,|Y|=0.11101→寄存器C,0→寄存器A。
部分积A
乘数C
运算过程
00.00000
1
C5=1,+|X|
+
00.11011
部分积右移一位
→
00.01101
C4=0,+0
+
00.00000
部分积右移一位
→
00.00110
C3=1,+|X|
01.00001
00.10000
C2=1,+|X|
01.01011
00.10101
C1=1,+|X|
+
01.10000
00.11000
由于两数异号,所以得X×
Y
=-0.1100001111
10.用补码一位乘法和补码两位乘法分别计算X×
a补码一位乘部分积0→寄存器A,[X]补=11.00101→寄存器B,[Y]补=0.11101→寄存器C。
用Booth法求解过程如下:
乘数C
附加位说明
0.
10
C5C6=10,+[-X]补
[-X]补
右移一位
0015011.01101
01
C5C6=01,+[X]补
[X]补
11.00101
11.10010
11.11001
00.10100
00.01010
11
C5C6=11,+0
00.00101
C5C6=11,+0
右移一位
00.00010
11.00101
11.00111
最后一步不移位
所以[X×
Y]补=11.0011110010,X×
Y=-0.1100001111
12用原码加减交替法和补码加减交替法计算X÷
Y。
a.X=-0.1001Y=0.1101
a加减交替法|X|=00.1001,|Y|=00.1101,|Y|变补=11.0011
被除数/部分余数A
商C
0
0
0.1
0.11
0.110
0.1101
说明
00.1001
-|Y|
+|Y|变补
11.0011
11.1100
余数<0,商0,左移一位
←
11.1000
+|Y|
00.1101
00.0101
余数>0,商1,左移一位
00.1010
1.
11.0011
11.1101
11.1010
00.1101
00.0111
00.1110
00.0001
余数>0,商1
所以商Q=-0.1011,余数r=-0.0001×
2-4。
a补码加减交替法[X]补=11.0111,[Y]补=00.1101,[-Y]补=11.0011
被除数/余数A
11.0111
[X]补和[Y]补异号,加除数
+[Y]补
00.0100
余数和除数同号,商1
00.1000
,左移一位下次减除数
+[-Y]补
11.1011
余数和除数异号,商0
11.0110
左移一位,下次加除数
00.0011
00.0110
左移一位,下次减除数
11.1001
11.0010
11.1111
11.1111
末尾恒置1
商[Q]补=1.0101,余数[r]补=11.1111×
第四章
12.某机器的16位单字长访内指令的格式如下:
4
2
8
操作码
Mode
@
I
D
其中,D为立即数或形式地址,补码表示;
Mode为寻址模式,0表示立即寻址,1表示直接寻址,2表示基地址寻址,3表示相对寻址;
@为间址标志,@=1表示间接寻址,@=0表示直接寻址;
I为变址标志,I=1表示变址寻址,I=0表示非变址寻址。
设PC、Rx、Rb分别为指令计数器、变址寄存器、基址寄存器,EA为有效地址,试解答下列问题:
(1)该指令格式能定义多少种不同的操作?
(2)试写出立即寻址、直接寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址方式中计算有效地址EA的表达式。
(3)设基址寄存器为16位,在基址寻址时,可寻址的主存地址范围是多少?
(4)间接寻址时,可寻址的主存地址范围是多少?
若采用多重间址,可寻址的主存地址范围又是多少?
(1)24=16。
(2)立即寻址:
无EA
直接寻址:
EA=D;
D为指令中给出偏移量
基址寻址:
EA=(Rb)+D;
变址寻址:
EA=(Rx)+D;
相对寻址:
EA=(PC)+D;
PC为程序计数器,D为偏移量
(3)0~216-1
(4)间接寻址可寻址的主存地址范围为0~216-1,多重间址可寻址的主存地址范围为0~215-1。
13.某机的指令格式如下:
1510
98
70
Mode为寻址模式,0表示直接寻址,1表示用变址寄存器Rx1进行寻址,2表示用变址寄存器Rx2进行寻址,3表示相对寻址。
若已知(PC)=1000H,Rx1=0005H,Rx2=1005H,请计算出下列指令的有效地址:
①8442H②4545H
①8442H=1000010001000010
因为Mode=0,所以为直接寻址,EA=D=0042H
②4545H=0100010101000101
因为Mode=1,所以用变址寄存器Rx1寻址,EA=(Rx1)+D=0005H+45H=004AH
16.某机字长32位,CPU的寻址范围为1MB,14个通用寄存器,共30条单字长双地址指令,要求有立即、直接、间接、寄存器、基址、相对寻址方式。
试设计其指令格式。
14个通用寄存器需要4位来表示,30条单字长指令需要5位来表示,7种寻址方式需要3位来表示,剩下的20位用来表示操作数。
指令格式为:
5位操作码+3位寻址方式设置+4位寄存器操作数+20存储器操作数
第五章
9.用16K×
1位的DRAM芯片组成64K×
8位的存储器,要求:
(1)画出该存储器组成的逻辑图。
(2)设存储器读、写周期均为0.5μs,CPU在1μs内至少要访存一次。
试问采用哪种刷新方式比较合适?
两次刷新的最大时间间隔是多少?
由题意知,存储器的总容量为64KB,故共需16条地址线(A0~A15),需要16K×
1位DRAM芯片的个数为:
(64K×
8位)/(16K×
1位)=32片,芯片地址线占14位(A0~A13),高2位的地址线(A14~A15)作为2:
4译码器的输入端,4个输出端分别与4个DRAM芯片的片选信号端相连接。
其组成逻辑框图如下:
由已知条件可知,CPU在1μs内至少访存一次,故整个存储器的平均读/写周期与单个DRAM芯片的读/写周期基本相同,采用异步式刷新方式较合适。
动态MOS存储器两次刷新的最大时间间隔为2ms/128=15.625us,应该取15.5us比较合适(取存取周期的整数倍)。
16.某存储器容量为16M字,字长32位,模块数m=4,分别用顺序方式和交叉方式进行组织。
若存取周期T=200ns,数据总线宽度为32位,总线传送周期τ=40ns。
问:
顺序存储器和交叉存储器的平均存取时间、带宽各是多少?
顺序存储器和交叉存储器连续读出4个字的信息总量都是:
q=32位×
4=128位
顺序存储器连续读出4个字所需的时间是:
t1=m×
T=4×
200ns=800ns=8×
10-7s;
交叉存储器连续读出4个字所需的时间是:
t2=T+(m-1)τ=200ns+3×
40ns=320ns=3.2×
10-7s
因此,顺序存储器和交叉存储器的带宽分别为:
W1=q/t1=128÷
(8×
10-7)=16×
107(b/s)
W2=q/t2=128÷
(3.2×
10-7)=40×
107(b/s)
19.容量为64块的cache采用组相联映像方式,字块大小为128个字,每4块为一组。
若主存容量为4096块,且以字编址。
(1)给出主存地址字段的组成及各段的长度;
(2)设Cache的初始状态为空,CPU从主存的第0号单元顺序读出500个字(一次读出一个字),重复读取上述数据10次,Cache的命中率为多少?
(3)若Cache的速度是主存速度的5倍,则增加Cache后比没有Cache时速度提高多少倍?
(1)由每字块有128个字可得:
主存地址字段中字块内地址字段的长度w应为7位。
Cache容量为64块,每4块为一组,则Cache共有24个组,表示Cache组号的位数为4,表示组中块号的位数为2。
主存容量为4096块,Cache容量为64块,主存共分为4096/64=26个区,故地址字段中主存区号地址位数为6。
主存地址字段格式为:
区号地址(6位)
组地址(4位)
组内块号(2位)
字块内字地址(7位)
(2)Cache初始状态为空,每个字块中有128个字,故CPU第一次读500个字时,第0、128、256、384号单元,共有4次未命中,后9次重复读这500个字均命中,故命中率为:
[(500×
10-4)/500×
10]×
100%=99.92%
(3)设Cache的存取周期为t,则主存存取周期为5t,没有Cache时,访问时间为5t×
5000,有Cache后访问时间为t×
(5000-4)+5t×
4,故有Cache后速度提高的倍数为:
5t×
5000/[t×
4]-1=3.98
第六章
8.某机主要部件如图6-32所示。
⑴请补充各部件间的主要连接线,并注明数据流动方向。
⑵拟出指令ADD(R1),(R2)+的执行流程(含取指过程与确定后继指令地址)。
该指令的含义是进行加法操作,源操作数地址和目的操作数地址分别在寄存器R1和R2
中,目的操作数寻址方式为自增型寄存器间址。
其中:
LA—A输入选择器;
LB—B输入选择器;
C、D一暂存器。
(1)各部件间的主要连线补充完成后如图所示:
(2)指令ADD(R1),(R2)+的含义为:
((R1))+((R2))->
(R2)
(R2)+1->
R2
指令的执行流程如下:
(PC)->
MAR;
取指令
Read
M(MAR)->
MDR->
IR
(PC)+1->
PC
(R1)->
取被加数
C
(R2)->
取加数
(11)(C)+(D)->
MDR;
求和并保存结果
(12)Write
(13)MDR->
MM
(14)(R2)+1->
R2;
修改目的地址
14.某计算机共有操作控制命令62个,为了压缩整个控制字段长度,采用分组译码方法表示不同微命令,把互斥型微命令分在一个字段中,各字段中分别表示4个、10个、8个、15个、25个微命令,已知微指令字长28位,求:
⑴各个控制字段分别用几位二进制数编码。
⑵控制存储器最大容量是多少?
第一个控制字段表示4个微命令,再增加1个不发出任何微命令的编码,共需表示5种情况,第1个控制字段需用3位二进制数编码,同理第2个控制器字段需用4位,第3个控制字段需用4位,第5个控制字段需用4位,第6个控制字段需用5位二进制数表示。
6个控制字段共需20位二进制数表示。
微指令字长28位,其余8位表示顺序控制字段,即下条微指令地址。
28=256,因此控存最大容量256个单元,每个单元28位。
第一章习题
1.1本章需要掌握以下一些术语:
主机、CPU、运算器、寄存器、ALU、存储器、外围设备、数据、指令、透明、位、字、字节、字长、地址、存储器的访问、总线、硬件、软件、兼容、操作系统、汇编程序、编译程序、解释程序、系统软件、接口、应用软件、指令流、数据流、机器语言、高级语言、等价性、虚拟机
主机--CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。
CPU--中央处理器,是计算机的核心部件,由运算器和控制器构成.
运算器--计算机中完成运算功能的部件,由ALU和寄存器等构成。
ALU--算术逻辑运算单元,执行种种自述运算和逻辑运算。
外围设备--计算机的输入输出设备,包括输入设备、输出设备和外存储设备。
数据--编码形式的各种信息,在计算机中作为程序的操作对象。
指令--构成计算机软件的基本元素,表示成二进制数编码的操作命令。
透明--在计算机中,从某个角度看不到的特性称该特性。
字--数据运算和存储单位,其位数取决于具体的计算机。
字节--衡量数据量以及存储器容量的基本单位。
1字节等于8位二进制信息。
字长--一个数据字中包含的位数。
一般为8位16位32位64位等。
地址--给主存储器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。
存储器--计算机中存储程序和数据的部件,分为内存和外存两种。
存储器的访问--对存储器中数据的读操作和写操作的统称。
总线--计算机中连接功能单元的公共线路,是一束信号线的集合。
硬件--由物理元器件构成的系统,计算机硬件是一个能够执行指令的设备。
软件
--由程序构成的系统,分为系统软件和应用软件两种。
兼容--计算机部件的通用性。
操作系统--主要的系统软件,控制其他程序的运行,管理系统资源并且为用户提供操作界面。
汇编程序--将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。
汇编语言--采用文字等助记符表示的程序设计语言,其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应。
编译语言--将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。
解释程序--解释执行高级语言程序的计算机软件,解释并执行源程序的语句。
系统软件--计算机系统的一部分,进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件。
应用软件--完成应用功能的软件,专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。
指令流--在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。
数据流--在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的数据序列
接口--部件之间的连接电路,如输入输出接口是主机与外围设备之间传递数据与控制信息的电路。
1.…2电子计算机是什么时候诞生的?
为什么说它是人类长期研究的结果?
1946年,世界上第一台计算机在美国诞生取名为ENIAC.在电子计算机出现之前,人们已经研制出中各种计算工具,包括机械式计算机系统和机电式计算机系统,因此说电子计算机的出现是人类长期研究的结果。
1.3电子计算机一般分成哪些组成部分?
为什么要分成这
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