太原理工大學組成原理復習提綱課后習題答案

1、組成原理復習提綱 前三章1軟硬件概念及其關(guān)系2軟硬件邏輯功能上的等價3定點數(shù)的補碼表示4常見的尋址方式：P335寄存器的種類及作用:P36補碼的加減運算和溢出判斷7指令格式的字長，操作碼8.寄存器編碼，尋址方式編碼9微程序和組合邏輯控制器的優(yōu)缺點比較，且他們適用于哪些計算機 10.計算機設(shè)計里用到的最新技術(shù)第四章1. 存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)及其目的2. RAM和ROM的比較3. 動態(tài)和靜態(tài)的比較4. 存儲器的性能指標計算：周期，傳輸率，容量5. 閃存的特點6. 主存的邏輯設(shè)計7. 高速緩存的地址映像第五章1. 常見總線類型2. USB總線，PCIE總線的特點3. 總線的指標，數(shù)據(jù)寬度，傳輸率4. 中

2、斷的概念，排隊的原因原則方法5. 中斷響應的功能，中斷處理的步驟6. DMA的定義和傳輸?shù)倪^程1. 顯示器，打印機種類和性能指標磁盤存儲器的特點及相關(guān)性能指標的計算第一章2、3、4補充：1. 計算機是如何區(qū)分指令和數(shù)據(jù)的 ？2. 論述計算機軟硬件之間的關(guān)系。3數(shù)據(jù)總線寬度為64位，總線時鐘頻率為100M Hz，每4個時鐘周期傳送一次，總線的數(shù)據(jù)傳輸率是多少？4. CPU主頻1000MHz，CPI是4,計算機的 MIPS是多少？1. 通過時序控制信號區(qū)分，在取指令周期，訪存取出的是指令，其他周期非指令。其次，依靠PC。2. 一是相互依存，二是邏輯功能等價。364 X 100M/4=64 X 25

3、M位/ 秒=200MB/秒4.1000M/4=25MIPS第二章11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 202- 12 最小負數(shù)：1.00-1整數(shù)：1112- 14最小正數(shù)：100000, 0.100最大正數(shù)：011111, 0.11最小負數(shù)：011111, 1.00最大負數(shù)：100000, 1.011(1.10 0)2- 151010 0010 0111 1111101000,1.001111111階碼：-24-0.1100000012- 1637.25=(100101.01)2100101.01=1.0010101 X 2101階碼:01111111+101

4、=10000100 尾數(shù):0.0010101浮點數(shù)二進制代碼：0,10000100,00101010002-17采用隱含地址的方法。2-18主要采用以寄存器或以寄存器為基礎(chǔ)的多種尋址方式。補充：1. 縮短指令字長、擴大尋址范圍、提高編程靈活性、支持程序重定位等。2.2000H+1+1+06H=2008H3. 思考題表示范圍主要取決于階碼位數(shù)，給定十進制表示范 圍，能表示的最大數(shù)如要用二進制表示，則有：10y=2xX就是階碼的位數(shù)（不含符號位），兩邊取對數(shù)有：y=xlg2 x=y/lg2將x向上取整，可得出階碼的位數(shù)。表示精度主要取決于尾數(shù)位數(shù)，同理有：10-y=2-xy=xlg2 x=y/lg

5、2將x向上取整，可得出尾數(shù)的位數(shù)（不含符號位）。第三章2 （選 1 個）、3 （選 1 個）、4、& 9(2)00.1110011(4)10.100000 負溢01.10001100.011010無溢出3- 2.(1)01.100000 正溢,無溢出(3) 11.100000 無溢出，3- 3.(1)11.110110 無出，正溢(3) 10.1011111 負溢出，始進位的輸入和最高進位信號的輸出。3- 8考慮幾個方面：時鐘、復雜性、時間性、速度和距離3- 9速度、設(shè)計復雜性、 RISC和CISC補充：1. XY=-010010112. X/丫二0.1011余數(shù)：-0.0000000

6、13. 指令部件、時序部件、專用寄存器、微命令產(chǎn)生部件。微命令產(chǎn)生部件不同。4. 不包括通用寄存器和暫存器。5. X、丫、Z在機器里是補碼表示，X : 1271111111,00 01- 1, 0000003FH （32 位）丫 : -9-1001 ,11- 10111, 0FFF7H （16 位）乙 1181110110, 0001110110, 00000076H6. X=27X 29/32 , 丫 = 25 X 5/8 ,X : 2111 X 0.1110100111,00.11101丫 ： 2101 X 0.10100101,00.10100對階：丫 ： 2111x 0.00101尾數(shù)

7、加：01.00010規(guī)格化：00.10001，階碼加1: 01000，階碼溢出，運算溢出。1. 組合邏輯控制器。2. 三個都可以。3. 3+2+4+3+3=15 位6.指微操作碼的編碼方法。8. 16條指令，8個寄存器，8種尋址方式，16位。第四章2、3、5、6、7、274- 2分4組，每組2片。片內(nèi)地址 A10-A。共11位：000-111片選信號（高2位地址）A12A11: 00, 01, 10, 11可用與非門實現(xiàn)，注意畫法，用2-4譯碼器最簡單。4- 32K X 8的EPROM有2組，每組1片，SRAM 有2組，2K X4的1組，1K X 4的1組，每組2片。片選信號前3組（高2位地址

8、）A12A11: 00, 01, 104- 51. 可計算出 ROM有8KB，用4KB的EPROM有2組，每 組1片，SRAM有6KB，用2K X 4的RAM，分3組，每組2片。2. 片內(nèi)地址EPROM : A11-A0共 12 位:00 0-11 1RAM : A10-A0 共 11 位：000-一11 13. 片選信號前2組（EPROM，高2位地址）：A13A12 : 00， 01 o片選信號后3組（RAM，高3位地址）：A13A12A11:100 ,101,110o可用與非門或2個譯碼器實現(xiàn)（2: 4和3: 8）oCS4與非門&A13A 124- 6雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電容4-7 1MB

9、的容量用1MB/片構(gòu)成，用1片.1M=21°X 210=220有1024行,需安排1024個刷新周期.4-27直接映像：按主存組號（標記）確定后，組內(nèi)頁號（主 存頁號 MOD Cache的余數(shù)）拼接頁內(nèi)地址形成Cache的地址。全相聯(lián)映像：按主存頁號（標記）確定后，標記所在Cache頁號拼接頁內(nèi)地址形成 Cache的地址。.組相聯(lián)映像：按主存組號（標記：主存頁號除以Cache組數(shù)的商，標記在 Cache的組號由主存頁號 MOD Cache組數(shù)的 余數(shù)決定）確定后，標記所在Cache頁號拼接頁內(nèi)地址形成Cache的地址。第二種組相聯(lián)映像：主存按Cache頁數(shù)分區(qū)，再按 Cache每組頁

10、數(shù)分組，主存組號是幾，該組內(nèi)任一頁可以裝入第幾組 的任一頁。如果按Cache每組頁數(shù)分組，主存頁號除以 Cache組數(shù)的商 為組號，組號 MOD Cache組數(shù)，余數(shù)為裝入 Cache的組號，該組內(nèi)任一頁可以裝入該組的任一頁。標記：區(qū)號拼接組內(nèi)頁號。補充：1. 目的：容量、速度和價格方法：容量小、速度快的靠近CPU ,作用：Cache存放立刻要用到得程序和數(shù)據(jù)關(guān)系：副本、后援2. 速度、集成度、功耗、價格、是否刷新。3. 讀寫、斷電4. 電容漏電5.0 2k-1 2K-4K-10B1FH800H 0FFFH6. 2000除以512向下取整，商3, 2000號單元在主存的第 3 頁，3 MOD

11、8等于3,裝入 Cache第3組的任一頁，即 12,13,14,15沖的任一頁，第3頁是主存的第0組(整數(shù)商0),標記為：000000000 (21-9-3=9 位)如果是第36頁，36/8=4余4 裝入Cache第四組的任一頁。即16,17,18,19,中的任一頁，標記為：0000001007. 虛存：24位，高12位；主存：20位，高8位。Ccahe塊內(nèi)：5位，8塊，塊號：3位，標志：20-5-3=12位8. 前2個正確。9. (4)正確10. 95%第五章2、 6、 7 、 196.程序中斷和子程序的區(qū)別：(1) 進入的時刻不同，進入中斷程序是隨機的，而進入子程序 是可以預知的；(2)

12、和被打斷的程序關(guān)系不同，主程序和子程序是主從關(guān)系，被 中斷的程序和中斷服務程序可能沒有任何關(guān)系；(3) 進入方式不同，子程序通過執(zhí)行CALL指令進入，中斷服務 程序通過執(zhí)行中斷隱指令進入；(4) 程序中斷比子程序調(diào)用更復雜。程序中斷和子程序相同的地方是都要進行程序切換，都可以嵌套,都使用堆棧保護返回地址。補充：1. DMA與中斷的比較：相同點：都能響應隨機請求；可實現(xiàn)主機和外設(shè)并行操作。不同點：(1) DMA不占用CPU，不需要保護斷點和現(xiàn)場，也不需要恢復；中斷占用CPU，需要保護斷點和現(xiàn)場，也需要恢復；(2) CPU在機器周期末響應 DMA請求，CPU在指令周期末響應中斷請求；(3) DMA

13、用硬件實現(xiàn)高速、簡單I/O傳送，中斷用程序?qū)?現(xiàn)中、低速I/O傳送；(4) DMA不能處理復雜事態(tài)，中斷可以；(5) 處理DMA請求要進行總線權(quán)切換，處理中斷請求要 進行程序切換。2. 主 要指各 種標準 總線：ISA EISA PCI PCI-EUSB3. 中斷優(yōu)先排隊的原則、原因和方法：(1) 中斷請求排隊的原因：一是有可能多個中斷源同時請求 二是當前運行的程序和中斷請求相比哪一個重要。(2) 中斷請求排隊的原則：按輕、重、緩、急進行排隊，如 故障、DMA、外中斷，在外中斷中，磁盤、打印機、鍵盤。(3) 中斷請求排隊的方法：有軟件排隊和硬件排隊兩大類, 硬件又有串行排隊和并行排隊電路。軟件

14、排隊:簡單,容易實現(xiàn)，優(yōu)先級的改變靈活，但速度慢；硬件排隊:復雜,實現(xiàn)難，優(yōu)先級的改變不靈活，但速度快。5. 來自主機內(nèi)部的各種軟件故障、硬件故障等。 來自主機外部的各種中斷。7. 關(guān)中斷、保存斷點、形成中斷服務程序入口。第六章6-2(1 )磁盤轉(zhuǎn)速、磁頭移動速度、數(shù)據(jù)傳輸率、磁盤CACHE6-58100+1600+L6-7增加顯存容量。補充：1.每秒轉(zhuǎn)速：7200/60=120轉(zhuǎn)每面道數(shù)：(25-5) /2X 100=1000 道每道容量：1000X 5X 10X 3.14=1.57 X 105位(1 )平均尋址時間：=(1000/2)/100+1000心20X 2)=5ms + 4.17ms