計算機組成原理課后作業(yè)章公開課獲獎?wù)n件省賽課一等獎?wù)n件

第1章計算機系統(tǒng)概論10八月202424.馮諾依曼型計算機的主要設(shè)計思想是什么？它包括哪些主要組成部分？馮諾依曼計算機的主要設(shè)計思想存儲程序并按地址順序執(zhí)行馮諾依曼計算機主要包括存儲器、運算器、控制器、輸入和輸出五部分組成10八月202435.什么是存儲容量？什么是單元地址？

什么是數(shù)據(jù)字？什么是指令字？存儲容量存儲器所能保存二進制數(shù)據(jù)的總數(shù);常用單位為KB、MB等。單元地址用于識別存儲器中每個存儲單元的編號，即單元地址。數(shù)據(jù)字表示計算機所要處理數(shù)據(jù)的計算機字，稱為數(shù)據(jù)字。指令字表示一條指令的計算機字，稱為指令字。10八月202446.什么是指令？什么是程序？指令由操作碼和操作數(shù)兩部分構(gòu)成能夠表示計算機中的一個基本操作的代碼或二進制串。程序用于求解某一問題的一串指令序列，稱為該問題的計算程序，簡稱為程序。10八月202457.指令和數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，計算機如何區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)？計算機對指令和數(shù)據(jù)的區(qū)分是依靠指令的執(zhí)行階段來決定的；在取指階段，從存儲器中讀取的均是CPU要執(zhí)行的指令；在執(zhí)行階段，從存儲器中讀取的一定是指令執(zhí)行所需要的操作數(shù)；10八月202468.什么是內(nèi)存？什么是外存？什么是CPU？什么是適配器？簡述其功能。內(nèi)存：用于存放系統(tǒng)當(dāng)前運行所需要的程序和數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲器，稱為內(nèi)存儲器，簡稱內(nèi)存；外存用于存放程序和數(shù)據(jù)，但不能被CPU直接訪問的大容量存儲器，稱為外存儲器，簡稱為外存；外存一般包括磁盤存儲器和光盤存儲器。CPU運算器和控制器合稱為中央處理器，簡稱CPU。適配器主機和不同速度的外設(shè)之間的一種部件，用于主機和外設(shè)之間的信息轉(zhuǎn)換。第2章運算方法和運算器10八月202481.用8位編碼表示下列各整數(shù)的原碼、反碼、補碼。真值原碼反碼補碼-35-0100011101000111101110011011101127+1111111011111110111111101111111-127-1111111111111111000000010000001-1-000000110000001111111101111111110八月20249若a7

＝0，則X為正數(shù)，顯然a0···a6取任何值均可。若a7

＝1，則X為負數(shù)，[X]移＝0.a6

a5

···

a0∵

－0.5D=－0.100000B，則[－0.5D]移＝0.100000∴若要X>－0.5，即等價于[X]移>[－0.5D]移 即0.a6

a5···a0>0.100000，因此必須是a5···a0不全為0。結(jié)論：如果a7

＝0，a6···a0取任何值均可；如果a7

＝1，必須滿足a6=1且a5···a0不全為0。2.設(shè)[X]補＝a7.a6a5···a0，其中ai取0或1，

若要X>-0.5，求a0a1a2···

a7的取值。10八月2024103.有一個字長為32位的浮點數(shù)，符號位1位；階碼8位，用移碼表示；尾數(shù)23位，用補碼表示；基數(shù)為2。請寫出：(1)最大數(shù)的二進制表示，(2)最小數(shù)的二進制表示，(3)規(guī)格化數(shù)所能表示的數(shù)的范圍。設(shè)移碼采用移128碼，且機器數(shù)格式如右：最大值（最大正數(shù)）01111111111111111111111111111111即x=(1-2-23)*2127

二進制表示：x=(1-0.00000000000000000000001)*21111111

最小值（最小負數(shù)）11111111100000000000000000000000即x=－1*2127二進制表示：x=-1*21111111

符號位S(1位)階碼E(8位)尾數(shù)M(23位)10八月2024113.有一個字長為32位的浮點數(shù)，符號位1位；階碼8位，用移碼表示；尾數(shù)23位，用補碼表示；基數(shù)為2。請寫出：(1)最大數(shù)的二進制表示，(2)最小數(shù)的二進制表示，(3)規(guī)格化數(shù)所能表示的數(shù)的范圍。設(shè)移碼采用移128碼，且機器數(shù)格式如右：規(guī)格化數(shù)表示范圍最大正數(shù)：01111111111111111111111111111111

即x=(1-2-23)*2127最小正數(shù)：00000000010000000000000000000000

即x=2-1*2-128最大負數(shù)：10000000001111111111111111111111

即x=-(2-1+2-23)*2-128最小負數(shù)：11111111100000000000000000000000

即x=－1*2127規(guī)格化的正數(shù)范圍2-129～(1-2-23)*2127

負數(shù)范圍－2127～－(2-1+2-23)*2-128符號位S(1位)階碼E(8位)尾數(shù)M(23位)10八月2024124、將下列十進制數(shù)表示成IEEE754標準的32位浮點規(guī)格化數(shù)。27/6427/64=0.011011B=1.1011*2-2e=－2，則E＝e＋127＝125∴規(guī)格化數(shù)－27/64－27/64=－0.011011B=－1.1011*2-2

∴規(guī)格化數(shù)符號位階碼(8)尾數(shù)(23)00111110110110000000000000000000符號位階碼(8)尾數(shù)(23)1011111011011000000000000000000010八月202413＋[y]補

00.000115、已知x和y，用變形補碼計算x＋y，同時指出結(jié)果是否溢出。x=0.11011y=0.00011[x]補＝00.11011，[y]補＝00.00011∴[x+y]補＝00.11110，未溢出

x+y=+0.11110[x]補

00.1101100.1111010八月202414x=0.11011y=－0.10101[x]補＝00.11011，[y]補＝11.01011∴[x+y]補＝00.00110，未溢出

x+y=+0.00110＋[y]補

11.010115、已知x和y，用變形補碼計算x＋y，同時指出結(jié)果是否溢出。[x]補

00.1101100.0011010八月202415x=－0.10110y=－0.00001[x]補＝11.01010，[y]補＝11.11111∴[x+y]補＝11.01001，未溢出

x+y=-0.10111＋[y]補

11.111115、已知x和y，用變形補碼計算x＋y，同時指出結(jié)果是否溢出。[x]補

11.0101011.0100110八月2024166、已知x和y，用變形補碼計算x－y，同時指出結(jié)果是否溢出。x=0.11011y=－0.11111[x]補＝00.11011，[－y]補＝00.11111∴x-y溢出（上溢）[x]補

00.11011＋[－

y]補

00.1111101.1101010八月2024176、已知x和y，用變形補碼計算x－y，同時指出結(jié)果是否溢出。x=0.10111y=0.11011[x]補＝00.10111，[－y]補＝11.00101∴[x-y]補＝11.11100，未溢出

x-y=-0.00100[x]補

00.10111＋[－

y]補

11.0010111.1110010八月2024186、已知x和y，用變形補碼計算x－y，同時指出結(jié)果是否溢出。x=0.11011y=－0.10011[x]補＝00.11011，[－y]補＝00.10011∴[x-y]補溢出（上溢）[x]補

00.11011＋[－

y]補

00.1001101.0111010八月2024197、用原碼陣列乘法器計算x×y。x＝11011y＝－11111機器內(nèi)部補碼數(shù)據(jù)：

[x]補＝011011[y]補＝100001符號位單獨運算：0⊕1＝1算前求補器輸出：

|x|=11011|y|=11111乘法陣列：

|x|×|y|＝1101000101算后求補器輸出：

[x×y]補＝10010111011

∴x×y=-110100010111011110111101111011110111101000101×111111101110八月2024207、用原碼陣列乘法器計算x×y。x＝－11111y＝－11011機器內(nèi)部補碼數(shù)據(jù)：

[x]補＝100001[y]補＝100101符號位單獨考慮：1⊕1＝0算前求補器輸出：

|x|=11111|y|=11011乘法陣列：

|x|×|y|＝1101000101算后求補輸出：

[x×y]補＝01101000101

∴x×y=0110100010111111111110000011111111111101000101×110111111110八月2024219-1、x=2-011×0.100101，y=2-010×(-0.011110)，求[x+y]設(shè)尾數(shù)階碼均使用雙符號位的補碼表示

[x]?。?1101，00.100101[y]?。?1110，11.1000101)求階差并對階

△E＝Ex－Ey＝[Ex]補＋[－Ey]補＝11101＋00010＝11111 修改后的x表示為：[x]浮＝11110，0.010010(1)2)尾數(shù)求和

MS=Mx+My=11.110100(1)3)規(guī)格化處理執(zhí)行2次左規(guī)處理，MS=11.010010(0)，ES=111004)舍入處理

5)判溢出故得最終結(jié)果為x＋y＝2－100×（－0.101110）00.010010＋11.10001011.110100采用0舍1入法處理，則舍去0階碼符號位為11，不溢出10八月2024229-1、x=2-011×0.100101，y=2-010×(-0.011110)，求[x-y]設(shè)尾數(shù)階碼均使用雙符號位的補碼表示

[x]浮＝11101，00.100101[y]浮＝11110，11.1000101)求階差并對階

△E＝Ex－Ey＝[Ex]補＋[－Ey]補＝11101＋00010＝11111

修改后的x表示為：[x]浮＝11110，0.010010(1)2)尾數(shù)求差

MS=Mx－

My=00.110000(1)3)規(guī)格化處理4)舍入處理

5)判溢出故得最終結(jié)果為x＋y＝2－010×0.11000100.010010＋00.01111000.110000采用0舍1入法處理，則進位，MS=00.110001階碼符號位為11，不溢出[－My]補[Mx]補不需規(guī)格化10八月2024239-2、x=2-101×(-0.010110)、y=2-100×0.010110，求[x+y]設(shè)尾數(shù)階碼均使用雙符號位的補碼表示

[x]浮＝11011,11.101010[y]?。?1100,00.0101101)求階差并對階△E＝Ex－Ey＝[Ex]補＋[－Ey]補＝11011＋00100＝11111

即△E為－1，x的階碼小，應(yīng)使Mx右移1位，Ex加1，

[x]?。?1100，1.110101

（0）2)尾數(shù)求和

MS=Mx+My=00.001011（0）3)規(guī)格化處理執(zhí)行2次左規(guī)處理，MS=00.101000(0)，ES=110104)舍入處理

5)判溢出故得最終結(jié)果為x＋y＝2－110×（0.101100）11.110101（0）＋00.01011000.001011（0）采用0舍1入法處理，則舍去0階碼符號位為11，不溢出10八月2024249-2、x=2-101×(-0.010110)y=2-100×0.010110，求[x-y]設(shè)尾數(shù)階碼均使用雙符號位的補碼表示

[x]浮＝11011,11.101010[y]?。?1100,00.0101101)求階差并對階△E＝Ex－Ey＝[Ex]補＋[－Ey]補＝11011＋00100＝11111

即△E為－1，x的階碼小，應(yīng)使Mx右移1位，Ex加1，

[x]?。?1100，1.110101

（0）2)尾數(shù)求差

MS=Mx-My=11.011111（0）3)規(guī)格化處理4)舍入處理

5)判溢出故得最終結(jié)果為x＋y＝2－100×（－0.100001）11.110101＋11.1

0101011.

011111[－My]補[Mx]補采用0舍1入法處理，則舍去0階碼符號位為11，不溢出不需規(guī)格化第3章內(nèi)部存儲器10八月2024261、設(shè)有一個具有20位地址和32位字長的存儲器，問：該存儲器能存儲多少字節(jié)的信息？存儲容量=存儲單元個數(shù)×每單元字節(jié)數(shù)

=220×32bit如果存儲器由512K×8位SRAM芯片組成，需要多少片?需要做存儲芯片的字位擴展；位擴展：4片512K×8位芯片構(gòu)成512K×32位的存儲組；字擴展：2組512K×32位存儲組構(gòu)成1M×32位的存儲器；因此，共需要2×4=8片給定的SRAM芯片需要多少位地址做芯片選擇？字擴展的是2個存儲組，因此，需1位地址做片選。10八月202427由16K×8位的芯片字位擴展構(gòu)成64K×32位的存儲器；位擴展：由4片16K×8位的芯片構(gòu)成16K×32位的存儲組；字擴展：由4組16K×32位存儲組構(gòu)成64K×32位的存儲器；因此，4個存儲組的片選信號應(yīng)由最高兩位地址A14和A15產(chǎn)生；該存儲器的組成邏輯框圖如下：3、用16K×8位的DRAM芯片構(gòu)成64K×32位存儲器，問：

（1）畫出該存儲器的組成邏輯框圖。2:4譯碼器A14A15CS3CS2CS0CS1A13~A0D0~D7/WE10八月202428位擴展16K×8RAMA13~A0D7~D0/WE/CS16K×8RAMA13~A0D7~D0/WE/CSA13~A0D7~D0D15~D816K×8RAMA13~A0D7~D0/CS/WE16K×8RAMA13~A0D7~D0/CS/WED23~D16D31~D23/CS/WE10八月202429字擴展16K×32存儲組A13~A0D31~D0/WE/CS16K×32存儲組A13~A0D31~D0/WE/CS16K×32存儲組A13~A0D31~D0/WE/CS16K×32存儲組A13~A0D31~D0/CS/WE/WEA13~A0D31~D074LS139/G1BA/Y0/Y1/Y2/Y3/MREQA14A1510八月2024303、用16K×8的DRAM芯片構(gòu)成64K×32位存儲器，要求：

(2)設(shè)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際刷新時間是多少？假定16K×8位的DRAM芯片的存儲矩陣是128行×(128×8)列；若集中刷新，則有128行×0.5us=64us的死時間，不合適；若分散刷新，則每訪存一次需要1us，也不合適；所以，應(yīng)采用異步式刷新方式。假定DRAM芯片的刷新周期為2ms兩行的刷新間隔為：2ms/128=0.015625ms=15.625us若取15.5us作為實際的刷新間隔刷新存儲體一遍實際所用時間為：

15.5us×128＝1984us=1.984ms10八月2024316、用32K×8位的EPROM芯片組成128K×16位的只讀存儲器，試問：數(shù)據(jù)寄存器多少位？因為系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線為16位，所以數(shù)據(jù)寄存器16位地址寄存器多少位？因為存儲器容量為128K，需系統(tǒng)地址總線17位，所以地址寄存器17位共需多少個EPROM芯片？所需芯片總數(shù)：(128K/32K)×(16/8)=8片10八月2024326、用32K×8位的EPROM芯片組成128K×16位的只讀存儲器，試問：（4）畫出此存儲器的組成框圖。CPU地址寄存器數(shù)據(jù)寄存器32K×832K×832K×832K×832K×832K×832K×832K×8CS3CS2CS1CS02:4譯碼器CS0~CS3A16A1510八月2024338、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？順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出m=8個字的數(shù)據(jù)信息量為：

q=8×64=512位順序存儲器所需要的時間為

t1=m×T=8×100ns=800ns=8×10-7s故順序存儲器的帶寬為

W1=q/t1=512/(8×10-7)=64×107[bit/s]交叉存儲器所需要的時間為

t2=T+(m-1)×τ=100ns+(8-1)×50ns=450ns=4.5×10-7s故交叉存儲器的帶寬為

W1=q/t2=512/(4.5×10-7)=113.8×107[bit/s]10八月2024349、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。命中率h=Nc/(Nc+Nm)=2420/(2420+80)=0.968主存與Cache的速度倍率r=tm/tc=240ns/40ns=6訪問效率e=1/(r+(1-r)h)=1/(6+(1-6)×0.968)=86.2%平均訪問時間ta=tc/e=40ns/0.862=46.4ns10八月20243510、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？由ta=htc+(1-h)tm，可得10八月20243613、一個組相聯(lián)Cache由64個行組成，每組4行。主存儲器包含4K個塊，每塊128字。請表示內(nèi)存地址的格式。組相聯(lián)映射下的主存地址格式如下：每塊128字，假定主存以字進行組織塊內(nèi)的字地址需要7位Cache由64個行組成，每組4行Cache中共包含16組，需4位組號主存包含4K個塊主存塊號為12位主存標記位有12－4=8位主存標記組號塊內(nèi)地址7位4位8位10八月20243714、某機主存容量1MB，字長1B，塊大小16B，Cache容量64KB，若Cache采用直接映射方式，請給出2個不同標記的內(nèi)存地址，它們映射到同一個Cache行。直接映射下的主存地址格式如下：每塊16B

塊內(nèi)的字節(jié)地址需要4位Cache容量64KB

共包含4K行

Cache塊號12位主存容量1MB

主存地址20位

主存標記位20－12－4=4位兩個滿足題目要求的主存地址：

00001001000011100000 00011001000011100000主存標記Cache行號塊內(nèi)地址4位12位4位10八月20243815、假設(shè)主存容量16M×32位，Cache容量64K×32位，主存與Cache之間以每塊4×32位大小傳送數(shù)據(jù)，請確定直接映射方式的有關(guān)參數(shù)，并畫出主存地址格式。直接映射下的主存地址格式如下：每塊4字

塊內(nèi)的字地址需要2位Cache容量64KB

Cache共包含16K個塊

Cache塊號需要14位主存16MB

主存地址為24位

主存標記位有24－14－2=8位主存標記Cache行號塊內(nèi)地址2位14位8位第4章指令系統(tǒng)10八月2024403、指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式與尋址方式特點。單字長雙地址碼的RR型指令。操作碼6位，系統(tǒng)中可以包含64種不同的指令。源、目的操作數(shù)只能采用寄存器尋址方式。OP——目標寄存器源寄存器151098743010八月2024414、指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式與尋址方式特點。雙字長雙地址碼的RS型指令。操作碼6位，系統(tǒng)中可以包含64種不同的指令。源操作數(shù)只能使用寄存器尋址方式；

目的操作數(shù)只能使用變址尋址方式；其中，變址寄存器可使用16個通用寄存器之一；偏移量為16位。OP——源寄存器變址寄存器1510987430偏移量（16位）10八月2024426、一種單地址指令格式如下所示，R變址寄存器，R1基址寄存器，PC程序計數(shù)器，填寫下列尋址方式。尋址方式IX有效地址E直接尋址000E=D相對尋址001E=(PC)+D變址尋址010E=(R)+D基址尋址011E=(R1)+D間接尋址100E=(D)基址間接尋址111E=((R1)+D)操作碼OP間接特征I尋址模式X形式地址D10八月2024437、某計算機字長為16位，主存容量為64K字，采用單字長單地址指令，共有40條指令，試采用直接、立即、變址、相對四種尋址方式設(shè)計指令格式。40條指令指令操作碼需6位，26=64，其中24種編碼未用；4種尋址方式尋址特征需2位；單字長單地址指令剩余8位作為形式地址；設(shè)計方案：方案1：專用變址寄存器；方案2：通用寄存器作為變址寄存器；尋址方式尋址特征X有效地址E直接尋址方式00E=D立即尋址方式01D=Imm變址尋址方式10E=(R)+D相對尋址方式11E=(PC)+D10八月202444方案1：專用變址寄存器各操作數(shù)的尋址范圍：立即數(shù)尋址方式指令中的立即數(shù)不能超過8位；直接尋址方式直接地址為8位，可直接尋址范圍為28個單元；變址尋址方式E=（R）+D，其中變址寄存器R為16位；由于主存容量64K字，可直接尋址整個主存空間；相對尋址方式E=（PC）+D，可直接尋址整個主存空間；6位OP2位尋址特征8位形式地址10八月202445方案2：通用寄存器作為變址寄存器各操作數(shù)的尋址范圍：立即數(shù)尋址方式指令中的立即數(shù)不能超過4位；直接尋址方式直接地址為4位，可直接尋址范圍為24個單元；變址尋址方式E=（R）+D，其中變址寄存器R為16位；由于主存容量64K字，可直接尋址整個主存空間；相對尋址方式E=（PC）+D，可直接尋址整個主存空間；6位OP2位尋址特征4位寄存器4位形式地址10八月2024469、某機字長為32位，CPU中有16個32位通用寄存器，設(shè)計一種能容納64種操作的指令系統(tǒng)，如果采用通用寄存器作為基址寄存器，則RS型指令的最大存儲空間是多少？指令格式64種操作 操作碼占6位；16個通用寄存器一個操作數(shù)和基址寄存器各占4位；單字長指令 形式地址占32–6–4–4=18位；操作數(shù)S的地址E＝（R1）＋D，其中R1為32位的；若系統(tǒng)的地址總線≤32位，則可尋址整個主存；若系統(tǒng)的地址總線＞32位，則可尋址的最大存儲空間為232+218操作碼OP操作數(shù)R基址寄存器R1形式地址D6位4位4位18位10八月20244712、根據(jù)操作數(shù)所在的位置，指出其尋址方式。操作數(shù)在寄存器中，為

尋址方式；操作地址在寄存器，為

尋址方式；操作數(shù)在指令中，為

尋址方式；操作數(shù)地址（主存）在指令中，為

方式；操作數(shù)的地址為某一寄存器內(nèi)容與位移量之和，可以是

尋址方式；寄存器寄存器間接立即數(shù)直接尋址相對，基址，變址第5章

中央處理機10八月2024492、參見圖5.15的數(shù)據(jù)通路，畫出存數(shù)指令STOR1，（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）為地址的數(shù)存單元中。指令地址指令數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)10八月202450存數(shù)指令STOR1，（R2）(PC)AR(M)DR(DR)IR譯碼(R2)AR(R1)DRDRMM取指周期執(zhí)行周期PC0GARiR/W=1DR0GIRiR20GARiR10GDRiR/W=010八月2024513、參見圖5.15的數(shù)據(jù)通路，畫出取數(shù)指令LAD(R3)，R0的指令周期流程圖，其含義是將(R3)為地址數(shù)存單元的內(nèi)容取至寄存器R0中。指令地址指令數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)地址10八月202452取數(shù)指令LAD(R3)，R0的指令周期(PC)AR(M)DR(DR)IR譯碼(R3)ARMMDRDRR0取指周期執(zhí)行周期PC0GARiR/W=1DR0GIRiR30GARiDR0GR0iR/W=110八月2024536、假設(shè)某機器有80條指令，平均每條指令有4條微指令組成，其中有一條取值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。微指令的數(shù)目為80×3+1=241條；微指令字長為32/8=4字節(jié)；故，控制存儲器的容量為241×4=964字節(jié)該容量為控制存儲器的最小容量。10八月2024548、某機有8條指令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僅為8位，請安排微指令的控制字段格式。微命令數(shù)目>操作控制字段，則采用混合表示法設(shè)計微指令；從左表中選擇互斥的微操作；a命令：與i互斥b命令：與f、g、i、j互斥c命令：與f、j互斥d命令：與i、j互斥e命令：與f、h、j互斥f命令：與b、c、e、h、i、j互斥g命令：與b、h、j互斥h命令：與e、f、g、i互斥i命令：與a、b、d、f、h、j互斥j命令：與b、c、d、e、f、g、i互斥互斥信號組e、f、h和b、i、je、f、h和d、i、je、f、h和b、g、ji、f、h和b、g、j微指令abcdefghijI1√√√√√I2√√√√I3√√I4√I5√√√√I6√√√I7√√√I8√√√10八月2024558、某機有8條指令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僅為8位，請安排微指令的控制字段格式。解法1：將（d,i,j）和（e,f,h）分別組成兩個小組，進行譯碼，可得六個微命令信號，剩下的a,b,c,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右圖所示：解法2：將（b,i,j）和（e,f,h）分別組成兩個小組，進行譯碼，可得六個微命令信號，剩下的a,b,c,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右圖所示：注意：00表示兩位均不產(chǎn)生控制信號10八月20245612、今有4級流水線，分別完成取指、指令譯碼并取數(shù)、運算、送結(jié)果四步操作。假設(shè)完成各步操作的時間依次為100ns、100ns、80ns、50ns。請問：流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計為多少？流水線的操作周期應(yīng)按各步操作的最大時間來考慮，即流水線時鐘周期性，故取100ns。若相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)，硬件上不采取措施，那么第2條指令要推遲多少時間進行？遇到數(shù)據(jù)相關(guān)時，就推遲第2條指令的執(zhí)行；要推遲到所需讀取的數(shù)據(jù)已產(chǎn)生為止，因此至少需要延遲2個時鐘周期。如果再硬件設(shè)計上加以改進，至少需推遲多少時間？如采用專用通路技術(shù)，應(yīng)保證取數(shù)之前結(jié)果已計算出來；因此，至少需要延遲1個時鐘周期。流水時空圖10八月202457流水時空圖取指譯碼并取數(shù)運算送結(jié)果取指譯碼并取數(shù)運算送結(jié)果取指譯碼并取數(shù)運算送結(jié)果取指譯碼并取數(shù)運算送結(jié)果可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)相關(guān)10八月20245813、指令流水線有取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、訪存（MEM）、寫回寄存器堆（WB）五個過程段，共有20條指令連續(xù)輸入此流水線。畫出流水處理的時空圖，假設(shè)時鐘周期為100ns。10八月20245913、指令流水線有取指（IF）、譯碼（ID）、執(zhí)行（EX）、訪存（MEM）、寫回寄存器堆（WB）五個過程段，共有20條指令連續(xù)輸入此流水線。求流水線的實際吞吐量（單位時間內(nèi)執(zhí)行完畢的指令條數(shù)）。求流水線的加速比。10八月20246016、判斷以下三組指令中各存在哪種類型的數(shù)據(jù)相關(guān)？I1LDAR1,A;M(A)R1

I2ADDR2,R1;(R2)+(R1)R2I3ADDR3,R4;(R3)+(R4)R3

I4MULR4,R5;(R4)×(R5)R4I5LDAR6,B;M(B)R6

I6MULR6,R7;(R6)×(R7)R6寫后讀相關(guān)讀后寫相關(guān)寫后寫相關(guān)第6章總線系統(tǒng)10八月2024621、比較單總線、雙總線、三總線結(jié)構(gòu)的性能特點。單總線結(jié)構(gòu)使用一條系統(tǒng)總線來連接CPU、內(nèi)存和I/O設(shè)備；特點：簡單易行；系統(tǒng)總線負載重；雙總線結(jié)構(gòu)在CPU和主存之間專門設(shè)置了一組高速的存儲總線；保持單總線結(jié)構(gòu)優(yōu)點的基礎(chǔ)上，減輕了CPU的負擔(dān)；

三總線結(jié)構(gòu)在各外部設(shè)備與通道之間增加一組I/O總線。提高了CPU工作效率，同時也最大限度的提高外設(shè)的工作速度；但硬件成本進一步增加。10八月2024638、同步通信之所以比異步通信具有較高的傳輸頻率，是因為同步通信（）。

A、不需要應(yīng)答信號 B、總線長度較短

C、用一個公共時鐘信號進行同步

D、各部件存取時間比較接近9、在集中式總線仲裁中，（）方式響應(yīng)時間最快，（）方式對（）最敏感。

A、菊花鏈方式 B、獨立請求方式

C、電路故障 D、計數(shù)器定時查詢方式CBAC10八月20246410、采用串行接口7位ASCII碼傳送，帶有1位奇校驗位、1位起始位和1位停止位，當(dāng)波特率為9600波特時，字符傳送速率為（）。

A、960 B、873 C、1371 D、48011、系統(tǒng)總線中地址線的功能是（）。

A、選擇主存單元地址 B、選擇進行信息傳輸?shù)脑O(shè)備

C、選擇外存地址

D、指定主存和I/O設(shè)備接口電路的地址12系統(tǒng)總線中控制線的功能是（）。

A、提供主存、I/O接口設(shè)備的控制信號和響應(yīng)信號

B、提供數(shù)據(jù)信息 C、提供時序信號

D、提供主存、I/O接口設(shè)備的響應(yīng)信號ADA10八月202465總線帶寬Dr＝一個總線周期傳送的字節(jié)數(shù)D÷總線周期T

＝一個總線周期傳送的字節(jié)數(shù)D×總線時鐘頻率f

＝8×70M＝560MB/s20、某總線在一個總線周期中并行傳送8個字節(jié)的信息，假設(shè)一個總線周期等于一個總線時鐘周期，總線時鐘頻率為70MHz，總線帶寬是多少？第7章外圍設(shè)備10八月2024671、計算機的外圍設(shè)備是指（）

A、輸入/輸出設(shè)備 B、外存設(shè)備

C、輸入/輸出設(shè)備及外存儲器

D、除了CPU和內(nèi)存以外的其他設(shè)備2、打印機根據(jù)印字方式可分為（）和（）兩大類，在（）類打印機中，只有（）型打印機能打印漢字。

A、針型打印機 B、活字型打印機

C、擊打式 D、非擊打式DCDCA10八月202468磁盤存儲器的存儲容量是多少？每道記錄信息容量=12288字節(jié)每個記錄面信息容量=275×12288字節(jié)磁盤組總?cè)萘繛椋?面×275×12288字節(jié)=13516800字節(jié)最高位密度與最低位密度是多少？最高位密度D1，即最內(nèi)層磁道的位密度（R1=115mm）D1=12288字節(jié)/（2πR1）=17字節(jié)/mm最低位密度D2，即最外層磁道的位密度（R2）R2=R1+（275÷5）=115+55=170mmD2=12288字節(jié)/（2πR2）=11.5字節(jié)/mm7、某磁盤存儲器轉(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12288B，最小磁道直徑為230mm，共有275道。問：10八月202469磁盤數(shù)據(jù)傳輸率是多少？磁盤傳輸率C=盤片轉(zhuǎn)速r×道容量N盤片轉(zhuǎn)速r=3000/60=50周/秒道容量N=12288字節(jié)（每道信息容量）C=r·N=50×12288=614400字節(jié)/秒平均等待時間是多少？平均等待時間=（1/2）*1/r =（1/2）*(1/50)=10ms7、某磁盤存儲器轉(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12288B，最小磁道直徑為230mm，共有275道。問：10八月202470存取時間＝平均找道時間＋平均等待時間數(shù)據(jù)傳播率Dr＝rN，r為磁盤轉(zhuǎn)速，N