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1、课后作业答案,第二章,1.写出下列各数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。其中MSB是最高位（又是符号位）LSB是最低位。(1)-35原=10100011;-35反=11011100-35补=11011101(2)127原=127反=127补=01111111；(3)-127 原=11111111；-127反=10000000；-127补=10000001；,4将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。（2）-27/64解：27/64=0.011011=1.1011*2-2E=127-2=125=01111101则规格化表示为：1 01111101 1011000000
2、0000000000000=BEC80000H,5.已知X和Y,用变形补码计算X+Y,同时指出运算结果是否溢出。（1）x=11011 y=00011解：先写出x和y的变形补码再计算它们的和x补=0011011 y补=0000011x+y补=x补+y补=0011011+0000011 0011110 x+y=11110 无溢出。,（2）x=11011 y=-10101解：先写出x和y的变形补码再计算它们的和x补=0011011 y补=1101011x+y补=x补+y补=0011011+1101011 10000110 x+y=00110 无溢出。,6.已知X和Y,用变形补码计算X-Y,同时指出运
3、算结果是否溢出。（1）X=11011 Y=-11111 解：先写出x和y的变形补码，再计算它们的差x补=0011011 y补=1100001-y补=0011111x-y补=x补+-y补=0011011+0011111=0111010 运算结果双符号不相等 01为正溢出,（3）X=11011 Y=-10011 解：先写出x和y的变形补码，再计算它们的差x补=0011011 y补=1101101-y补=0010011x-y补=x补+-y补=0011011+0010011=0101110 运算结果双符号不相等 01为正溢出,7.用原码阵列乘法器、补码阵列乘法器分别计算XY。（2）x=-11111 y
4、=-11011解：a）带求补器的原码阵列乘法：|x|=11111,|y|=11011,x*y=01101000101,b）带求补器的补码阵列x补=100001,y补=100101乘积符号位单独运算110尾数部分算前求补输出X11111，y11011,（算后的符号为正，不需要求补），得：x*y=01101000101,x*y=01101000101,8用原码阵列除法器计算xy。（先乘一个比例因子变成小数）（2）X=-01011，Y=11001 解：符号位 Sf=10=1，去掉符号位后：|y|补=0011001,-|y|补=1100111,|x|补=01011,9设阶码3位，尾数6位，按浮点运算方
5、法，完成下列取值的x+y,x-y运算。（1）x=2-011*0.100101 y=2-010*（-0.011110）解：设两数均以补码表示，阶码采用双符号位，尾数采用单符号位，则它们的浮点表示分别为：x浮=11 101,0.100101 y浮=11 110,1.100010求和：(1)求阶差并对阶 E=Ex-Ey=Ex补-Ey补=Ex补+-Ey补=11 101+00 010=11 111即E为-1，x阶码小，应使Mx右移1位，Ex加1，x浮=11 110,0.010010(1)(2)尾数求和：00.010010(1)+11.100010 11.110100(1)(3)规格化 可见尾数运算结果的
6、符号位与最高位相同，应执行左规格化处理，每左移尾数两次，相应阶码减2，所以结果尾数为1010010，阶码为11 100(4)舍入处理,对本题不需要。(5)判溢出阶码两符号位为11，不溢出，故最后结果为x浮+y浮=11 100，1.010010真值为2-100*(-0.101110)求差：(2)尾数求差 00.010010(1)+00.011110 00.110000(1)x浮y浮=11 110，0.110001真值为2-110*0.110001,10.设数的阶码为3位，尾数6位，用浮点运算方法，计算下列各式（1）（23 13/16）24（9/16）解：Ex=0011,Mx=0.110100Ey
7、=0100,My=-0.100100Ez=Ex+Ey=0111|Mx|*|My|0.1 1 0 1*0.1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 向左规格化：=26*（-0.1110101）,11、某加法器进位链小组信号为C4 C3 C2 C1，低位来的进位信号为C0，请分另按下述两种方法写出C4 C3 C2 C1 逻辑表达式：（1）串行进位方式（2）并行进位方式解：(1)串行进位方式C1=G1+P1C0 其中：G1=A1B1 P1=A1B1（A1B1也对）C2=G2+P2C1 G2=
8、A2B2 P2=A2B2C3=G3+P3C2 G3=A3B3 P3=A3B3C4=G4+P4C3 G4=A4B4 P4=A4B4(2)并行进位方式 C1=G1+P1C0 C2=G2+P2G1+P2P1C0 C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0 C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0,第三章,1有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息？（2）如果存储器由512K8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？（3）需要多少位地址作芯片选择？解：（1）220=1M，该存储器能存储的信息为：1M32/8=4MB（2）（
9、1000/512）（32/8）=8（片）（3）需要1位地址作为芯片选择。,2已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M*8位的DRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问；(1)若每个内存条为16M*64位，共需几个内存条?(2)每个内存条内共有多少DRAM芯片?(3)主存共需多少DRAM芯片?CPU如何选择各内存条?解：(1).共需内存条数为m：m=226224=4(个)(2).每个内存条内有DRAM芯片数为n:n=(16/4)(64/8)=32(片)(3)主存共需DRAM芯片为：324=128(片)每个内存条有16片DRAM芯片，容量为16M64
10、位，需24根地址线(A23A0)完成内存条内存储单元寻址。一共有4个内存条，采用2根高位地址线(A25A24)，通过2：4译码器译码产生片选信号对各模块板进行选择。,3用16K*8位的DRAM芯片构成64K*32位存储器，要求：(1)画出该存储器的组成逻辑框图。(2)设存储器读/写周期为0.5S，CPU在1S内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理?两次刷新的最大时间间隔是多少?对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少?解：（1）组成64K32位存储器需存储芯片数为N=（64K/16K）（32位/8位）=16（片）每4片组成16K32位的存储区，有A13-A0作为片内地址，用A15
11、、A14经2：4译码器产生片选信号，逻辑框图为：,(2)根据已知条件，CPU在1us内至少访存一次，而整个存储器的平均读/写周期为0.5us，假定16K*8位的DRAM芯片用128*1024矩阵存储元构成，如果采用集中刷新，有64us的刷新死时间，肯定不行；如果采用分散刷新，则每1us只能访存一次，也不行。所以采用异步式刷新方式。刷新时只对128行进行异步方式刷新，则刷新间隔为2ms/128=15.625us，可取刷新信号周期大约为15.5us,则两次刷新的最大时间间隔为15.5(S)对全部存储单元刷新一遍所需实际刷新时间为t0.5128=64(S)(注意假设的刷新时间不能大于0.5S）,4有
12、一个1024K*32位的存储器，由128K*8位的DRAM芯片构成。问：(1)总共需要多少DRAM芯片?(2)设计此存储体组成框图。(3)采用异步刷新方式，如单元刷新间隔不超过8ms，则刷新信号周期是多少?解：(1),(2),(3)如果选择一个行地址进行刷新，刷新地址为A0-A8，因此这一行上的2048个存储元同时进行刷新，即在8ms内进行512个周期。刷新方式可采用：在8ms中进行512次刷新操作的集中刷新方式，或按8ms/512=15.5us刷新一次的异步刷新方式。,7某机器中，已知配有一个地址空间为0000H-3FFFH的ROM区域。现在再用一个RAM芯片(8K8)形成40K16位的RA
13、M区域，起始地址为6000H,假定RAM芯片有 和 信号控制端。CPU的地址总线为A15-A0，数据总线为D15-D0，控制信号为(读/写)，(访存)，要求：（1）画出地址译码方案。（2）将ROM与RAM同CPU连接。解：（1）依题意，主存地址空间分布如右图所示，可选用2片27128(16K8位)的EPROM作为ROM区；10片的8K8位RAM片组成40K16位的RAM区。ROM需14位片内地址，而RAM需13位片内地址，故可用A15-A13三位高地址经译码产生片选信号,方案如下:,8设存储器容量为64M，字长为64位，模块数m=8，分别用顺序和交叉方式进行组织。存储周期T100ns，数据总线
14、宽度为64位，总线传送周期=50ns。求：顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?解：顺序存储器和交叉存储器连续读出m=8个字的信息总量都是：q=64位*8=512位 顺序存储器和交叉存储器连续读出8个字所需的时间分别是：t1=mT=8*100ns=8*10-7s 顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：,9CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2420次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为240ns，求cache主存系统的效率和平均访问时间。解：cache的命中率主存慢于cache的倍率 cache/主存系统效率e为平均访问时间Ta为,10已知c
15、ache存储周期40ns，主存存储周期200ns，cache主存系统平均访问时间为50ns，求cache的命中率是多少?解：已知cache主存系统平均访问时间ta=50ns，而ta=h*tc+(1-h)*tm；所以 h*tc+tm-h*tm=50ns,(tc-tm)*h=50-tm h=(50-tm)/(tc-tm)=(50-200)/(40-200)=150/160=93.75%,第四章,4.指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。解：指令格式及寻址方式特点如下：双字长二地址指令,用于访问存储器；操作码OP可指定26=64条指令；RS型指令，两个操作数一个在寄存器中（16个寄存器
16、之一），另一个在存储器中；有效地址通过变址求得：E=（变址寄存器）D，变址寄存器可有16个。,6.一种单地址指令格式如下所示，其中I为间接特征，X为寻址模式，D为形式地址。I，X，D组成该指令的操作数有效地址E。设R为变址寄存器，R1 为基值寄存器，PC为程序计数器，请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称。,解：直接寻址 相对寻址 变址寻址 基址寻址 间接寻址 基址间址寻址,第五章,1请在括号内填入适当答案。在CPU中:(1)保存当前正在执行的指令的寄存器是，(2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是；(3)算术逻辑运算结果通常放在 和。答：(1)IR;(2)AR;(3)通用寄存器（R?)
17、和数据缓冲寄存器（DR)还有状态字寄存器（PSW）。,2参见下图（课本P140图5.15）的数据通路。画出存数指令STA R1，(R2)的指令周期流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。,解：“STA R1，(R2)”指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示：,6假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。解：80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条公用微指令，所以总微指令条数为80*(4-1)+1=241条微指令，每条微指令32位，
18、所以控存容量大约为241*32/8=964B,8某机有8条微指令I1-I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。a-j分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段为8位，请安排微指令的控制字段格式。,解：为了压缩控制字段的长度，必须设法把一个微指令周期中的互斥性微命令组合在一个小组中，进行分组译码。经分析，(e,f,h)和(b,i,j)、或(d,i,j)和(e,f,h)均是不可能同时出现的互斥信号，所以可将其通过2:4译码后输出三个微命令信号(00不用)，而其余四个微命令信号用直接表示方式。因此可用以下两种形式安排控制字段格式。,另外 fhij也是互斥信号可用2：4译码
19、器等等。（方法可列出可能互斥的信号，找两个同时出现频率较多的（ij）和（fh）。11已知某机采用微程序控制方式，控存容量为512*48位。微程序可在整个控存中实现转移，控制微程序转移的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式。请问；(1)微指令的三个字段分别应为多少位?(2)画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。,答：(1)假设判别测试字段中每一位作为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段为4位。下地址字段为9位，因为控存容量为512单元。微命令字段则是（48-4-9）=35位。(2)对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图如图所示。其中微地址寄存器对应下地
20、址字，P字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令字段，后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器的OP码、各种状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为1），其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。就是说，此处微指令的后继地址采用断定方式。,第七章,7、某磁盘存贮器转速为3000转/分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道。问：（1）磁盘存贮器的容量是多少？（2）最高位密度与最低位密度是多少？（3）磁盘数据传输率是多少？（4）平均等待时间是多少？（5）给出一个磁盘地址格式方案。解：（1）每道记录
21、信息容量=12288字节每个记录面信息容量=27512288字节共有4个记录面，所以磁盘存储器总容量为：4 27512288字节=13516800字节（2）最高位密度D1按最小磁道半径R1计算（R1=115mm）：D1=12288字节/2R1=17字节/mm最低位密度D2按最大磁道半径R2计算：R2=R1+（275 5）=115+55=170mmD2=12288字节/2R2=11.5 字节/mm,（3）磁盘传输率 C=r N r=3000/60=50 周/秒N=12288字节（信道信息容量）C=r N=50 12288=614400字节/秒（4）平均等待时间=1/2r=1/(250)=10毫秒（5）磁盘存贮器假定只有一台，所以可不考虑台号地址。有4个记录面，每个记录面有275个磁道。假定每个扇区记录1024个字节，则需要12288 1024字节=12个扇区。由此可得如下地址格式：,(5)给出一个磁盘地址格式方案。设每个扇区为512字区，则12288/512=24，所以地址为5位；因记录面为4，所地址为2位，道数为275，所以地址为9位，因此整个地址格式为16位，即柱面号（9位）盘面号（2位）扇区号（5位）。,
