計算機組成原理復習題

1、精品文檔1歡迎下載1. 已知某 64 位機主存采用半導體儲存器，其地址碼為26 位，若使用 4m*8 位的 dram 芯片組成該機所允許的最大貯存空間，并選用內存條結構形式，問：（1 ）若每個內存條為 16m*64 位，共需幾個內存條？（ 2） 每個內存條內共有多少個dram 芯片？（ 3）主存共需多少個dram芯片？cpu 如何選擇各內存條？2.il門話 護冋 z 1彳卅常 l 盟 加“慮搾共需dram衣片為 :412h為h削 時“內棄詹轉j2 ? oram .丼睦為忖 . 石24生啟 找沁 小爲出內存策內存誌葷梵酉4空內毎銀讓叩2 ik區(qū)廿也晌it 4 4 i?勇罩淳 碼嚴t 4iif：號

2、對丼 幀規(guī)稅 追疔煤2. 用 16k*8 位的 dram 芯片構成 64k*32 位存儲器，要求：（1）畫出改儲存器的組成邏輯圖。（2）設儲存器讀/寫周期為 0.5us，cpu 在 1us 內至少要訪問一次。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？對全部儲存單元刷新一遍所需的實際刷新時間是多少？3- 【i棍據(jù)題意,存儲皚容 故地址 總繹隔15恆 f 現(xiàn)便用祐 艮噌 位dram芯片. 共襦 幣片. 若片牛身 地址線占14位 所以 采用 位井聯(lián)與 迪址申聯(lián) 相緒合 的方法來 俎成籟個矗 儲器. 其組感 楚輯 圏如圏所示 . 具中愎 用一片2# 4譯鶴3l1卽根 據(jù)己知親 件.c

3、pu uli至少訪 存一次” 訓整豐存 儲器的平均讀/hjjosus?如果衆(zhòng)用集中 劇商 . 有64a的死時河， 肯定不行如果采用 廿撤刷新”則 毎1逓只能訪 存一次， 也不抒所以瀬 用徉歩 式刷 新方式 ?假定wm便的dram芯片用128* i2k矩陣祁簡無抽 成*啪新時！對128存進行異垃方式劇新、則劇新間陽為2嗣1曲=1九tius?可耽劇新信號周ffltsus.劇瑯一遍所訶 時間 =15usx 128 = 1 92ms 3. 有一個 1024k*32 位的儲存器，由128k*8 位的 dram 芯片構成。問：（ 1）總共需要多少dram 芯片？（ 2） 設計此存儲體組成框圖。（3）采用異

4、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？ddt精品文檔2歡迎下載i28a：犧精品文檔2563歡迎下載6. 已知 cache 主存周期為 40ns ，主存存儲周期為200ns ，cache/ 主存系統(tǒng)平均訪問時間為的命中率？解: / ta = tc x h +tr x (1-h)/? h =(ta-tr)/(tc-tr)=(50-200)/(40-200)=15/16=0.947. 指令格式結構如下圖所示，試分析格式及尋址方式特點15 10 7 4 3 0op目標寄存器源寄存器jiiiiill* 一牛打地 ji 進存劇孫則費地 址対. “心岡起這一廿上的丄im*十存啟就同

5、時 tjhhm ?！?即蠱*m* 卅迭仃弭 2 +同朋?耕痔號 真町陜卅 i誓、g屮堪打 、忒 昭誓樺柞的桂中 1 新庁成，或 擡 xbhjsi2- 13 屯尉新一就酌帥歇?( 耳 vx. selgd* 巴鼻匕二al d . * 上 亠丄.母 -mi ujxj. n att jl. m f ari.fa jiihb kxl tldi t*9ll il!4. 設儲存器容量為64m, 字長為 64, 模塊數(shù) m=8 分別用順序和交叉方式進行組織。存儲周期據(jù)總線寬度為64 位，總線傳送周期t=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)讀岀m = 8 個字的信

6、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)讀岀8 個字所需的時間分別是：-711 = mt = 8*100ns = 8*10 st=100ns, 數(shù)t2= t (m -1) . =100ns 7* 50ns = 450ns = 4.5* 10ns 順序存儲器和交叉存儲器的帶寬分別是：w =q/h =512 “(8*10 = ) =64 107位 /sw2=q/t2=512“(4.5*10，) =113.8 107位/ s5. 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 存取周期為 40n

7、s ，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ncnc nm24202420 80-0.968tmtc24040=6cache/ 主存系統(tǒng)效率e 為1r (1 -r)h* 100%6 (1-6)* 0.968100% =86.2%平均訪問時間ta為tc 40nse 0.862ns=46.4ns50ns ，求 cache精品文檔4歡迎下載8. 指令格式結構如下圖所示，試分析格式及尋址方式特點。15 10 74 3oo1*i變皿寺存裔解：指令格式及尋址方式特點如下：雙字長二地址指令；操作碼 0p 可指定1 =64 條指令；rs 型指令，兩

8、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; 有效地址通過變址求得：e=（變址寄存器）土d，變址寄存器可有16 個。9. 指令格式結構如下圖所示，試分析格式及尋址方式特點。艮二 : 將忖曲咋毋辛訊fur 禪赫作?4巧4（產k 二mh 描專 * ?hd ! m /r ua. 址住 列*國創(chuàng)惟st 艸攤ft 2 血人地和飄的：珂切硏疔sb ? j 2.小- ? 討一于區(qū)口ei. cb 1 filu*巧布前電址円ia過？e?味ejteianlhir隹 址町稈哥?- 內廿輸上儻f?拆乂 卄 竝黑話令?心神尋址 . 甘大?和h査按手址片式w栢阿尋址代? 整址年址 丹卞同 屜呂址力式4

9、m.hl同聽 于址齊夭下所示，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r 為變址寄存器， r1 為基值寄存器， pc 為程序計數(shù)器，請在下表中第一列位置填入適當?shù)膶ぶ贩绞矫Q。0p i i x i o時址茜3c習afix*1卓軸吐edo-o i? ? ow匕?311e- gmn小畳? cm4 農斗血2 1 d ? 15- c解：直接尋址相對尋址變址尋址基址尋址間接尋址基址間址尋址11. 某機字長為 32 位，主存容量為 1kb, 單字長指令，有50 種操作碼，采用寄存器尋址、寄存器間接尋址、立即、直接等尋址方式。cpu 中有

10、pc ir 、ar dr 和 16 個通用寄存器。問：（1）指令格式如何安排？（ 2） 能否增加其他尋址方式？.解：（1）50 種操作碼占 6 位， 3 種尋址方式占2 位op (6)x( 2)d (24)x = 00頁面尋址方式e = pc h-dx = 01立即尋址方式10 .一種單地址指令格式如精品文檔2565歡迎下載x = 10直接尋址方式e = d（2）pc 高 8 位形成主存 256 個頁面 , 每頁1m -4k個單元精品文檔6歡迎下載(3) 尋址模式 x = 11 尚未使用，故可增加一種尋址方式。由于cpu 中給定的寄存器中尚可使用pc 故可增加相對尋址方式，其有效地址e = p

11、c+d 如不用相對尋址，還可使用間接尋址，此時有效地址e =( d) 。 當位移量變成 23 位時，尋址模式變成3 位，可有更多的尋址方式。12. 根據(jù)操作數(shù)所在位置，指岀其尋址方式。(1)操作數(shù)在寄存器中，為(a)尋址方式(2)操作數(shù)地址在寄存器中，為( b) 尋址方式(3)操作數(shù)在指令中，為(c) 尋址方式(4)操作數(shù)地址 (主存 )在指令中，為 ( d)尋址方式(5)操作數(shù)的地址，為某一寄存器內容與位移量之和，可以是 ( e,f,g ) 尋址方式13. 參見下圖 () 的數(shù)據(jù)通路。畫出存數(shù)指令sta r1 ，(r2) 的指令周期流程圖，其含義是將寄存器r1 的內容傳送至 ( r2)為地址

12、的主存單元中。標岀各微操作信號序列。解： sta r1 ，(r2) 指令是一條存數(shù)指令，其指令周期流程圖如下圖所示: pc gr ar.r/ff=eg i rjt14. 某計算機有如下部件alu 移位器，主存m 主存數(shù)據(jù)寄存器mdr 主存地址寄存器mar 指令寄存器ir，通用寄存器 r0-r3 ，暫存器 c 和 d，(1)請將各邏輯部件組成一個數(shù)據(jù)通路，并標明數(shù)據(jù)流動方向。圉u12- 1盡 1巧 g, dr. 耳 g, ar. 精品文檔2567歡迎下載(2)畫出“ add ，r1，r2”指令的指令周期流程圖(1) 將 c，d 兩個暫存器直接接到alu 的 a，b 兩個輸入端上。與此同時，除c,

13、 d 外，其余 7 個寄存器都雙向接到單總線上。精品文檔8歡迎下載 申nt ft + fflji.7 7vv7zb7lvhv7ubv*7h7a-j 分別對應 10 種不同性質的微命令信號。假設一條微指令的控制字段為8 位，請安排微指制字段格式。解：經分析，（ e ,f ,h ）和（ b, i, j ）可分別組成兩個小組或兩個字段，然后進行譯碼，可得六個微命令信號，剩下的a, c, d, g 四個微命令信號可進行直接控制，其整個控制字段組成如下：oil e oil b 10：f10：i 11: h 11：j移位器irro/alu+1pcr2r3mdrmmar*k 取指取源操作數(shù)取目的操作數(shù)加存回

14、修改送回繼指令地址15.某機有 8 條微指令 11-18每條微指令所包含的微命令控制信號如下表所示。令的控微托令捋制字段 *譯碼 譯碼精品文檔9歡迎下載16. 某磁盤存貯器轉速為3000 轉/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)磁盤數(shù)據(jù)傳輸率是多少？(4)平均等待時間是多少？(5)給岀一個磁盤地址格式方案。解：(1)每道記錄信息容量=12288 字節(jié)每個記錄面信息容量=275 x 12288 字節(jié)共有 4 個記錄面，所以磁盤存儲器總容量為：

15、4 x 275 x 12288 字節(jié)=13516800 字節(jié)(2)最高位密度 d1 按最小磁道半徑r1 計算 ( r1 = 115mm ) ：d1 = 12288 字節(jié) / 2 n r1 = 17 字節(jié) / mm最低位密度 d2 按最大磁道半徑r2 計算：r2 = r1 + (275 - 5 ) = 115 + 55 = 170mmd2 = 12288 字節(jié) / 2 n r2 = 11.5 字節(jié) / mm(3)磁盤傳輸率 c = r ? nr = 3000 / 60 = 50 周 / 秒n = 12288 字節(jié) (信道信息容量 ) c = r ? n = 50 x 12288 = 614400 字節(jié) / 秒(4)平均等待時間=1/2r = 1 / (2 x 50) = 10 毫秒(5)磁盤存貯器假定只有一臺，所以可不考慮臺號地址。有4 個記錄面，每個記錄面有275 個磁 道。假定每個扇區(qū)記錄1024 個字節(jié)，則需要12288 - 1024 字節(jié) =12 個扇區(qū)。由此可得如下地址格式：14