計(jì)算機(jī)組成原理課后答案白中英主編第五版立體化教材

1、計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第一章 . 1第二章 . 3第三章 . 14第四章 . 19第五章 . 21第六章 . 27第七章 . 31第八章 . 34第九章 . 361計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第一章1 模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是數(shù)值由連續(xù)量來表示，運(yùn)算過程也是連續(xù)的。數(shù)字計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是按位運(yùn)算，并且不連續(xù)地跳動計(jì)算。模擬計(jì)算機(jī)用電壓表示數(shù)據(jù)，采用電壓組合和測量值的計(jì)算方式，盤上連線的控制方式，而數(shù)字計(jì)算機(jī)用數(shù)字 0 和 1 表示數(shù)據(jù)，采用數(shù)字計(jì)數(shù)的計(jì)算方式，程序控制的控制方式。數(shù)字計(jì)算機(jī)與模擬計(jì)算機(jī)相比，精度高，數(shù)據(jù)存儲量大，邏輯判斷能力強(qiáng)。2 數(shù)字計(jì)算機(jī)可分為專

2、用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)，是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的。3 科學(xué)計(jì)算、自動控制、測量和測試、信息處理、教育和衛(wèi)生、家用電器、人工智能。4 主要設(shè)計(jì)思想是：采用存儲程序的方式，編制好的程序和數(shù)據(jù)存放在同一存儲器中，計(jì)算機(jī)可以在無人干預(yù)的情況下自動完成逐條取出指令和執(zhí)行指令的任務(wù)；在機(jī)器內(nèi)部，指令和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制碼表示,指令在存儲器中按執(zhí)行順序存放。主要組成部分有：:運(yùn)算器、邏輯器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。5 存儲器所有存儲單元的總數(shù)稱為存儲器的存儲容量。每個(gè)存儲單元都有編號，稱為單元地址。如果某字代表要處理的數(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(jì)

3、算機(jī)硬件可直接執(zhí)行的每一個(gè)基本的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算操作稱為一條指令，而解算某一問題的一串指令序列，稱為程序。7 取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，而在執(zhí)行器周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流。8 半導(dǎo)體存儲器稱為內(nèi)存，存儲容量更大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(jìn)制數(shù)據(jù)。運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理器，簡稱 CPU，它用來控制計(jì)算機(jī)及進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算。適配器是外圍設(shè)備與主機(jī)聯(lián)系的橋梁，它的作用相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)換器，使主機(jī)和外圍設(shè)備并行協(xié)調(diào)地工作。9 計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序用來簡化程序設(shè)計(jì)，簡化使用方法，提高計(jì)算機(jī)的使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計(jì)算

4、機(jī)的功能用用途；應(yīng)用程序是用戶利用計(jì)算機(jī)來解決某些問題而編制的程序。10在早期的計(jì)算機(jī)中，人們是直接用機(jī)器語言來編寫程序的，這種程序稱為手編程序或目的程序；后來，為了編寫程序方便和提高使用效率，人們使用匯編語言來編寫程序，稱為匯編程序；為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)程序自動化和便于程序交流，使不熟悉具體計(jì)算機(jī)的人也能很方便地使用計(jì)算機(jī)，人們又創(chuàng)造了算法語言，用算法語言編寫的程序稱為源程序，源程序通過編譯系統(tǒng)產(chǎn)生編譯程序，也可通過解釋系統(tǒng)進(jìn)行解釋執(zhí)行；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，人們又創(chuàng)造出操作系統(tǒng)；隨著計(jì)算機(jī)在信息處理、情報(bào)檢索及各種管理系統(tǒng)中應(yīng)用的發(fā)展，要求大量處理某些數(shù)據(jù)，建立和檢索大量的表格，于是產(chǎn)生了數(shù)

5、據(jù)庫管理系統(tǒng)。11第一級是微程序設(shè)計(jì)級，這是一個(gè)實(shí)在的硬件級，它由機(jī)器硬件直接執(zhí)行微指令；第二級是一般機(jī)器級，也稱為機(jī)器語言級，它由程序解釋機(jī)器指令系統(tǒng)；第三級是操作系統(tǒng)級，它由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；第四級是匯編語言級，它給程序人員提供一種符號形式語言，以減少程序編寫的復(fù)雜性；第五級是高級語言級，它是面向用戶的，為方便用戶編寫應(yīng)用程序而設(shè)置的。用一系列的級來組成計(jì)算機(jī)的接口對于掌握計(jì)算機(jī)是如何組成的提供了一種好的結(jié)構(gòu)和體制，而且用這種分級的觀點(diǎn)來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)對保證產(chǎn)生一個(gè)良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也是很有幫助的。1計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案12因?yàn)槿魏尾僮骺梢杂绍浖韺?shí)現(xiàn)，也可以由硬件來實(shí)現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行可以由

6、硬件完成，也可以由軟件來完成。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的媒介是軟件與硬件的邏輯等價(jià)性。13計(jì)算機(jī)應(yīng)用和應(yīng)用計(jì)算機(jī)在概念上是不等價(jià)的。計(jì)算機(jī)應(yīng)用是計(jì)算機(jī)學(xué)科與其他學(xué)科相結(jié)合的交叉學(xué)科，是計(jì)算機(jī)學(xué)科的組成部分，分為數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值應(yīng)用兩大領(lǐng)域。應(yīng)用計(jì)算機(jī)是借助計(jì)算機(jī)為實(shí)現(xiàn)特定的信息系統(tǒng)功能的手段。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)是多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的最終目標(biāo)，是高級語言級之上的服務(wù)層次。2計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第二章1（1） 35 =100011）35原 1010001135補(bǔ) 1101110035反 11011101（2）127原01111111127反01111111127補(bǔ)01111111

7、（3） 127 =1111111）127原 11111111127補(bǔ) 10000001127反 10000000（4） 1 =00000001）1原 100000011補(bǔ) 111111111反 111111102x補(bǔ) = a0. a1a2a6解法一、（1） 若 a0 = 0, 則 x > 0, 也滿足 x > -0.5此時(shí) a1a6 可任意（2） 若 a0 = 1, 則 x <= 0, 要滿足 x > -0.5, 需 a1 = 1即 a0 = 1, a1 = 1, a2a6 有一個(gè)不為 0解法二、-0.5 = -0.1(2) = -0.100000 = 1, 10000

8、0（1） 若 x >= 0, 則 a0 = 0, a1a6 任意即可3（ 2=（ 2=（ 2=計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案x補(bǔ) = x = a0. a1a2a6（2） 若 x < 0, 則 x > -0.5只需-x < 0.5, -x > 0x補(bǔ) = -x, 0.5補(bǔ) = 01000000即-x補(bǔ) < 01000000a0 * a1 * a 2 a6 + 1 < 01000000a0 * a1 * a 2 a6 < 00111111a0 a1a 2 a6 > 11000000即 a0a1 = 11, a2a6 不全為 0 或至少有一個(gè)為 1

9、（但不是“其余取 0”）3字長 32 位浮點(diǎn)數(shù)，階碼 8 位，用移碼表示，尾數(shù) 23 位，用補(bǔ)碼表示，基為 2EsE1E8MsM21M0（1） 最大的數(shù)的二進(jìn)制表示E = 11111111Ms = 0, M = 111（全 1）（2） 最小的二進(jìn)制數(shù)E = 11111111Ms = 1, M = 000（全 0）（3） 規(guī)格化范圍正最大E = 111， M = 111， Ms = 08 個(gè)22 個(gè)即： 22122正最小E = 000， M = 1000， Ms = 08 個(gè)7121 個(gè)負(fù)最大E = 000， M = 0111， Ms = 18 個(gè)21 個(gè)負(fù)最小7 1E = 111， M = 0

10、00， Ms =18 個(gè)22 個(gè)22)即： 2271× (1)規(guī)格化所表示的范圍用集合表示為：71, 22122 7 7 224× (1 2 )即： 22 × 2（最接近 0 的負(fù)數(shù)）即： 22 × (2 + 2 22 × 2× (1 2 ) U 22 1 × (1) , 22 × (21 + 2 ) 計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案4在 IEEE754 標(biāo)準(zhǔn)中，一個(gè)規(guī)格化的 32 位浮點(diǎn)數(shù) x 的真值表示為：X=(1)s ×（1.M）× 2 E 127（1）27/64=0.011011=1.101

11、1× 22E= -2+127 = 125= 0111 1101S= 0M= 1011 0000 0000 0000 0000 000最后表示為：（2）-27/64=-0.011011=1.1011× 22E= -2+127 = 125= 0111 1101S= 1M= 1011 0000 0000 0000 0000 000最后表示為：5（1）用變形補(bǔ)碼進(jìn)行計(jì)算：x補(bǔ)=00 11011 y補(bǔ)=00 00011x補(bǔ) =y補(bǔ) =x+y補(bǔ)=00 11011+ 00 0001100 11110結(jié)果沒有溢出，x+y=11110(2) x補(bǔ)=00 11011 y補(bǔ)=11 01011x補(bǔ)

12、 =y補(bǔ) =x+y補(bǔ)=00 11011+ 11 0101100 00110結(jié)果沒有溢出，x+y=00110（3）x補(bǔ)=11 01010 y補(bǔ)=11 111111x補(bǔ) =y補(bǔ) =x+y補(bǔ)=00 01010+ 00 1111111 01001結(jié)果沒有溢出，x+y=101116x-y補(bǔ)=x補(bǔ)+-y補(bǔ)（1）x補(bǔ)=00 11011-y補(bǔ)=00 11111x補(bǔ) =00 11011-y補(bǔ) = + 00 11111x-y補(bǔ)= 01 11010結(jié)果有正溢出，xy=11010（2）x補(bǔ)=00 10111-y補(bǔ)=11 00101x補(bǔ) =00 10111-y補(bǔ) = + 11 00101x-y補(bǔ)= 11 11100結(jié)果

13、沒有溢出，xy=001005計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案（3）x補(bǔ)=00 11011-y補(bǔ)=00 10011x補(bǔ) =00 11011-y補(bǔ) = + 00 10011x-y補(bǔ)= 01 01110結(jié)果有正溢出，xy=100107（1） 用原碼陣列乘法器：x原=0 11011 y原=1 11111因符號位單獨(dú)考慮，|x|=11011 |y|=1111111011×)1111111011110111101111011110111101000101x×y原=1 1101000101用補(bǔ)碼陣列乘法器：x補(bǔ)=0 11011 y補(bǔ)=1 00001乘積符號位為：1|x|=11011 |y|=

14、1111111011×)11111110111101111011110116計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案110111101000101x×y補(bǔ)=1 0010111011(2) 用原碼陣列乘法器：x原=1 11111 y原=1 11011因符號位單獨(dú)考慮，|x|=11111 |y|=1101111111×)1101111111111110000011111111111101000101x×y原=0 1101000101用補(bǔ)碼陣列乘法器：x補(bǔ)=1 00001 y補(bǔ)=1 00101乘積符號位為：1|x|=11111 |y|=1101111111×)1

15、1011111111111100000111117計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案111111101000101x×y補(bǔ)=0 11010001018(1) x原=x補(bǔ)=0 11000-y補(bǔ)=1 00001被除數(shù) X 0 11000+-|y|補(bǔ)1 00001-余數(shù)為負(fù) 1 11001 q0=0左移 1 10010+|y|補(bǔ)0 11111-余數(shù)為正 0 10001 q1=1左移 1 00010+-|y|補(bǔ)1 00001-余數(shù)為正 0 00011 q2=1左移 0 00110+-|y|補(bǔ)1 00001-余數(shù)為負(fù) 1 00111 q3=0左移 0 01110+|y|補(bǔ)0 11111-余數(shù)為負(fù) 1

16、 01101 q4=0左移 0 11010+|y|補(bǔ)0 11111-余數(shù)為負(fù) 1 11001 q5=0+|y|補(bǔ)0 11111-余數(shù) 0 11000故 x÷y原=1.11000 即 x÷y= 0.11000余數(shù)為 0 11000(2)x補(bǔ)=0 01011-y補(bǔ)=1 00111被除數(shù) X 0 01011+-|y|補(bǔ)1 00111-余數(shù)為負(fù) 1 10010 q0=08計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案左移 1 00100+|y|補(bǔ)0 11001-余數(shù)為負(fù) 1 11101 q1=0左移 1 11010+|y|補(bǔ)0 11001-余數(shù)為正 0 10011 q2=1左移 1 00110+-|

17、y|補(bǔ)1 00111-余數(shù)為正 0 01101 q3=1左移 0 11010+-|y|補(bǔ)1 00111-余數(shù)為正 0 00001 q4=1左移 0 00010+-|y|補(bǔ)1 00111-余數(shù)為負(fù) 1 01001 q5=0+|y|補(bǔ)0 11001-余數(shù) 0 00010x÷y= 0.01110余數(shù)為 0 000109(1) x = 2-011*0.100101, y = 2-010*(-0.011110)x = 11101,0.100101y = 11110,-0.011110Ex-Ey = 11101+00010=11111x = 11110,0.010010(1)x+y 0 0. 0

18、 1 0 0 1 0 (1)+ 1 1. 1 0 0 0 1 01 1. 1 1 0 1 0 0 (1)規(guī)格化處理:1.010010階碼11100-4 -4x-y0 0. 0 1 0 0 1 0 (1)+ 0 0. 0 1 1 1 1 00 0 1 1 0 0 0 0 (1)規(guī)格化處理:0.110000階碼11110x-y=2-2*0.110001(2) x = 2-101*(-0.010110), y = 2-100*0.010110x= 11011,-0.010110y= 11100,0.0101109x+y= 1.010010*2 = 2 *-0.101110計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案

19、Ex-Ey = 11011+00100 = 11111x= 11100,1.110101(0)x+y 1 1. 1 1 0 1 0 1+ 0 0. 0 1 0 1 1 00 0. 0 0 1 0 1 1規(guī)格化處理:0.101100x+y= 0.101100*2階碼-611010x-y1 1.1 1 0 1 0 1+ 1 1.1 0 1 0 1 01 1.0 1 1 1 1 1規(guī)格化處理:1.011111階碼11100x-y=-0.100001*2-410(1) Ex = 0011, Mx = 0.110100Ey = 0100, My = 0.100100Ez = Ex+Ey = 0111Mx

20、*My 0. 1 1 0 1* 0.1 0 0 10110100000000000110100000001110101規(guī)格化：26*0.111011(2)Ex = 1110, Mx = 0.011010Ey = 0011, My = 0.111100Ez = Ex-Ey = 1110+1101 = 1011Mx補(bǔ) = 00.011010My補(bǔ) = 00.111100, -My補(bǔ) = 11.00010010計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案00011010+-My1100010011011110101111000+My0011110011111000111100000.0+My001111000010

21、1100010110000.01+-My1100010000011100001110000.011+-My1100010011111100111110000.0110+My0011110000110100011010000.01101+-My1 1 0 00 1 0 00 0 1 0 1 10 00.01101商 = 0.110110*2-6,114 位加法器如上圖，Ci = Ai Bi + Ai Ci 1 + Bi Ci 1= Ai Bi + ( Ai + Bi )Ci 1= Ai Bi + ( Ai Bi )Ci 1(1)串行進(jìn)位方式余數(shù)=0.101100*2-6C1 = G1+P1C0C

22、 = G+PCC = G+PCC = G+PC其中：G1 = A1B1G = ABG = ABG = ABP1 = A1B（A1B 也對）P = ABP = ABP = AB(2)并行進(jìn)位方式C1 = G1+P1C0C2 = G2+P2G1+P2P1C0C3 = G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C4 = G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C011計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案12(1)組成最低四位的 74181 進(jìn)位輸出為：C4 = Cn+4 = G+PCn = G+PC0， C0 為向第 0 位進(jìn)位其中，G = y3+y2x3+y1x2x3+y0x1

23、x2x3，P = x0x1x2x3，所以C5 = y4+x4C4C6 = y5+x5C5 = y5+x5y4+x5x4C4(2)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)門延遲時(shí)間為 T， 與或非”門延遲時(shí)間為 1.5T，則進(jìn)位信號 C0，由最低位傳送至 C6 需經(jīng)一個(gè)反相器、兩級“與或非”門，故產(chǎn)生 C0 的最長延遲時(shí)間為T+2*1.5T = 4T(3)最長求和時(shí)間應(yīng)從施加操作數(shù)到 ALU 算起：第一片 74181 有 3 級“與或非”門（產(chǎn)生控制參數(shù) x0, y0, Cn+4），第二、三片 74181 共 2 級反相器和 2 級“與或非”門（進(jìn)位鏈），第四片 74181 求和邏輯（1 級與或非門和 1 級半加器，設(shè)其延遲時(shí)間

24、為 3T），故總的加法時(shí)間為：t0 = 3*1.5T+2T+2*1.5T+1.5T+3T = 14T13設(shè)余三碼編碼的兩個(gè)運(yùn)算數(shù)為 Xi 和 Yi，第一次用二進(jìn)制加法求和運(yùn)算的和數(shù)為 Si，進(jìn)位為 Ci+1，校正后所得的余三碼和數(shù)為 Si，進(jìn)位為 Ci+1，則有：Xi = Xi3Xi2Xi1Xi0Yi = Yi3Yi2Yi1Yi0Si = Si3Si2Si1Si0si3si2si1si0Ci+1FAFAFAFA十進(jìn)校正+3VFAsi3'FAsi2'FAsi1'FAsi0'二進(jìn)加法Xi3 Yi3Xi2 Yi2Xi1 Yi1Xi0 Yi0當(dāng) Ci+1 = 1 時(shí)，S

25、i = Si+0011并產(chǎn)生 Ci+1當(dāng) Ci+1 = 0 時(shí)，Si = Si+1101根據(jù)以上分析，可畫出余三碼編碼的十進(jìn)制加法器單元電路如圖所示。14Si=AiBiCi+ AiBiCi+ AiBiCi+ AiBiCi圖如下：12“計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案SiAiBiCi15設(shè)計(jì)思想：電路由三部分構(gòu)成：ALU 完成定點(diǎn)加減法運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，專用的陣列乘法器完成乘法運(yùn)算，專用的陣列除法器完成除法操作。邏輯圖可參考主教材圖 2.7 和圖 2.9。16設(shè)計(jì)思想：因?yàn)橛邪朔N運(yùn)算，所以控制信號采用三位，S0,S1,S2。加法和減法操作利用4 位補(bǔ)碼加減法器完成；加 1 操作可以單獨(dú)設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)，也

26、可以將被加數(shù)強(qiáng)制為1 利用加減法器實(shí)現(xiàn)；傳送操作可以利用加減法器實(shí)現(xiàn)，第二加數(shù)強(qiáng)制為 0；邏輯乘和取反操作可設(shè)計(jì)單獨(dú)的邏輯運(yùn)算電路，用與門和反相器實(shí)現(xiàn)；取補(bǔ)電路單獨(dú)設(shè)計(jì)，參見主教材圖 2.6；乘法操作可單獨(dú)設(shè)計(jì)高速乘法器，電路參見主教材圖 2.7。17. 設(shè)計(jì)思想：將 74181 的 S3S0 及 M 等五個(gè)控制信號縮減為 S2S0 三根信號，主教材表 2.5（功能表中的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算相應(yīng)進(jìn)行簡化，去除冗余操作和可替代操作：000: 邏輯 0001: AB010: A+B011: AB100: A 加 B101: A 減 B 減 1110: A 加 A111: A其中，000011 為四種

27、邏輯運(yùn)算，100111 為四種算術(shù)運(yùn)算。根據(jù)功能表可以很容易地設(shè)計(jì)出簡化的函數(shù)發(fā)生器。131&計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第三章1. (1) 220*328= 4M字節(jié)(2)1024K * 32512K * 8= 2 * 4 = 8片(3)1 位地址作芯片選擇26 2424 22(3)主存共需 DRAM 芯片為：4×32=128 (片)每個(gè)內(nèi)存條有 32 片 DRAM 芯片，容量為 16M×64 位，需 24 根地址線(A23A0)完成內(nèi)存條內(nèi)存儲單元尋址。一共有 4 塊內(nèi)存條，采用 2 根高位地址線(A25A24)，通過 2：4 譯碼器譯碼產(chǎn)生片選信號對各模塊板進(jìn)

28、行選擇。3. (1)根據(jù)題意，存儲總?cè)萘繛?64KB，故地址總線需 16 位?，F(xiàn)使用 16K*8 位 DRAM 芯片，共需 16 片。芯片本身地址線占 14 位，所以采用位并聯(lián)與地址串聯(lián)相結(jié)合的方法來組成整個(gè)存儲器，其組成邏輯圖如圖所示，其中使用一片 2：4 譯碼器。(2)根據(jù)已知條件，CPU 在 1us 內(nèi)至少訪存一次，而整個(gè)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(shí)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。假定 16K*1 位的 DRAM 芯片用 128*128 矩陣存儲元構(gòu)成，刷新時(shí)只對 128 行進(jìn)行異步方

29、式刷新，則刷新間隔為 2ms/128 = 15.6us，可取刷新信號周期 15us。刷新一遍所用時(shí)間15us×1281.92msCS3CS2CS1CS0A13A0D0D72：4 譯碼器A14A154. (1)1024K * 32128K * 8= 32片(2)142. (1) 2 / 2 =4（塊）(2) ( 2 / 2 )×(64 位/8 位)=32（片）計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案A0A16CPUD0D31Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8A17A193:8譯碼器(3)如果選擇一個(gè)行地址進(jìn)行刷新，刷新地址為 A0-A8，因此這一行上的 2048 個(gè)存儲元同時(shí)進(jìn)行刷新，即在

30、 8ms 內(nèi)進(jìn)行 512 個(gè)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。5. 所設(shè)計(jì)的存儲器單元數(shù)為 1M，字長為 32，故地址長度為 20 位（A19A0），所用芯片存儲單元數(shù)為 256K，字長為 16 位，故占用的地址長度為 18 位（A17A0）。由此可用位并聯(lián)方式與地址串聯(lián)方式相結(jié)合的方法組成組成整個(gè)存儲器，共 8 片 RAM 芯片，并使用一片 2：4 譯碼器。其存儲器結(jié)構(gòu)如圖所示。A19A18Y0Y1Y2Y3CS 0 CS 3D31D16(高16位)CS 0CS 1CS 2CS 3CPU2

31、56k*16256k*16W / RW / RA17A16CS 0CS 1CS 2CS 3D15D0(低16位)W / R6.（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 128K217，所以地址寄存器 17 位（3） 共需要 8 片（4） 組成框圖如下15計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案CPU32K*832K*832K*832K*8地址寄存器32K*832K*832K*832K*8數(shù)據(jù)CS3CS2CS1CS0寄存器A162:4譯碼器A157.(1)組內(nèi)地址用 A12A0(2)小組譯碼器使用 3：8 譯碼器(3)RAM1RAM5 各用兩片 8K*8 的芯片位并聯(lián)連接CS0CS3

32、0000H4000H6000H8000HA000HC000HE000HROMRAM1RAM2RAM3RAM4RAM516計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案A0A12ROMRAM8K*8RAM8K*8RAM8K*8RAM8K*8RAM8K*8D0D15CPURAM8K*8RAM8K*8RAM8K*8RAM8K*8RAM8K*83:8譯碼器A13A158.順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出 m = 8 個(gè)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(gè)字所需的時(shí)間分別是：t1 = mT = 8*100ns = 8*10-7st 2 = T + (m 1)t = 1

33、00ns + 7 * 50ns = 450ns = 4.5 *10 7 ns順序存儲器和交叉存儲器的帶寬分別是：W1 = q / t1 = 512 ÷ (8 *10 7 ) = 64 ×10 7 位 / sW2 = q / t 2 = 512 ÷ (4.5 *10 7 ) = 113.8 ×10 7 位 / s9.cache 的命中率H =N cN c + N m=24202420 + 80= 0.968r =TmTc=24040= 6cache/主存系統(tǒng)效率 e 為e =1r + (1 r )H*100% =16 + (1 6) * 0.968*100

34、% = 86.2%平均訪問時(shí)間 Ta 為Ta =Tce=40ns0.862ns= 46.4ns10. h*tc+(1-h)*tm = tah =t a t mt c t m=50 20040 200= 93.75%17計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案11.設(shè)取指周期為 T，總線傳送周期為，指令執(zhí)行時(shí)間為 t0(1)t = (T+5+6t0)*80 = 80T+400+480 t0(2) t = (T+7+8t0)*60 = 60T+420+480 t0故不相等。12.D18計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第四章1.不合理。指令最好半字長或單字長，設(shè) 16 位比較合適。2.70 條指令，所以操作碼至少為

35、 7 位。雙操作數(shù)指令格式可以為：7單操作數(shù)指令格式可以為：7無操作數(shù)指令格式可以為：71225123.(1)RR 型指令(2)寄存器尋址(3)單字長二地址指令(4)操作碼字段 OP 可以指定 26=64 種操作4.(1)雙字長二地址指令，用于訪問存儲器。操作碼字段可指定 64 種操作。(2)RS 型指令，一個(gè)操作數(shù)在通用寄存器（共 16 個(gè)），另一個(gè)操作數(shù)在主存中。(3)有效地址可通過變址尋址求得，即有效地址等于變址寄存器（共 16 個(gè)）內(nèi)容加上位移量。5.(1)雙操作數(shù)指令(2)23=8 種尋址方式(3)24=16 種操作6.(1)直接尋址方式(2)相對尋址方式(3)變址尋址方式(4)基址

36、尋址方式(5)間接尋址方式(6)基址間接尋址方式7.40 條指令至少需要操作碼字段 6 位，所以剩下的長度為 26 位。主存的容量為 64M 字，則設(shè)尋址模式（X）2 位，格式如下：31 26 25 24 230OPXDX= 0 0 直接尋址 有效地址 E=DX= 0 1 立即尋址 D 字段為立即數(shù)X= 1 0 變址尋址 有效地址 E= (RX)D （可尋址 64M 個(gè)存儲單元）X= 1 1 相對尋址 有效地址 E=（PC）D （可尋址 64M 個(gè)存儲單元）其中 RX 為變址寄存器（32 位），PC 為程序計(jì)數(shù)器（32 位）。在相對尋址時(shí)，位移量 D19計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案可正可負(fù)。8

37、.(1)50 種操作碼占 6 位，4 種尋址方式占 2 位。以單地址指令為例：OP（6）X（2）D（24）X = 00X = 01X = 10X = 11寄存器尋址方式。D 字段實(shí)際使用 4 比特選擇 16 個(gè)通用寄存器。寄存器間接尋址方式。D 字段實(shí)際使用 4 比特選擇 16 個(gè)通用寄存器。E= (RX)。立即尋址方式。D 字段給出 24 位立即數(shù)。直接尋址方式。D 字段給出 24 位內(nèi)存地址。E = D。(2) 尋址模式字段變成 3 位，可以支持更多的尋址方式?？稍黾酉鄬ぶ贩绞剑溆行У刂?E = PC+D；還可使用內(nèi)存間接尋址，此時(shí)有效地址 E = （D）。9. 16 個(gè)通用寄存器占

38、4 位，64 種操作占 6 位，剩下 22 位用于存儲器地址，OP（6）R（4）D（22）采用 R 為基址寄存器尋址，地址（R）D當(dāng)基址最大，D 也是最大的時(shí)候，尋址能力最大而寄存器是 32 位的，故最大存儲空間是 232222 = 4GB4MB。10. 表 4.9 的指令數(shù)為 29，則指令的操作碼至少為 5 位。設(shè)這些指令支持立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、堆棧尋址、相對尋址、內(nèi)存間接尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、基址尋址等 9 種尋址方式。并設(shè)計(jì)算機(jī)字長為 32 位：6OP4目標(biāo)尋址方式8目標(biāo)操作數(shù)4源尋址方式8源操作數(shù)11.C12.(1)寄存器(2)寄存器間接(3)立即(4)直接(5)

39、相對、基址、變址20計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第五章1. （1）IR、(2)AR、(3)DR、通用寄存器2. STO R1，(R2)PC->ARM->DRDR->IRR2->ARR1->DRDR->MPC0, G, ARiR/W =RDR0, G, ARiR20, G, ARiR10, G, DRiR/W =W3. LAD(R3), R0PC->ARM->DRDR->IRR3->ARM->DRDR->R0R30, G, ARiR/W =RDR0, G, R0i4.21計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案T1T2T3T4T5C1C

40、2C3C4R+5V23öCLRSC5ö脈沖時(shí)鐘源5.節(jié)拍脈沖 T1，T2，T3 的寬度實(shí)際上等于時(shí)鐘脈沖的周期或是它的倍數(shù)。此處 T1 = T2 = 200ns,T3 = 400ns，所以主脈沖源的頻率應(yīng)為 f =1T= 5MHz 。為了消除節(jié)拍脈沖上的毛刺，環(huán)形脈沖發(fā)生器采用移位寄存器形式。圖中畫出了題目要求的邏輯電路圖與時(shí)序信號關(guān)系圖。根據(jù)時(shí)序信號關(guān)系，T1，T2，T3 三個(gè)節(jié)拍脈沖的邏輯表達(dá)式如下：T1 = C1 * C 2T2 = C 2T3 = T1T1 用與門實(shí)現(xiàn)，T2 和 T3 則用 C2 的 Q 端和 C1 的 Q 端加非門實(shí)現(xiàn)，其目的在于保持信號輸出時(shí)延時(shí)間的一致性并與環(huán)形脈沖發(fā)生器隔離。T3T2T1C1C2C3R+5V23öCLRSC4ö脈沖時(shí)鐘源22QQQQQQQQSETCLRSETCLRSETSETDDCLRSETCLRQDQQQDQQQQSETCLRSETCLRSETDDSETCLRQDQDCLRDCLR計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案123456öC4C1C2C3T1T2T36. (80 * 3 + 1) *328= 964字節(jié)7. M = GS