2021年《計算機(jī)組成原理》課后習(xí)題答案

1、精品word可編輯資料- - - - - - - - - - - - -第一章 運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)概論1.什么是運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)、運(yùn)算機(jī)硬件和運(yùn)算機(jī)軟件？硬件和軟件哪個更重要？ 解： p3運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)：由運(yùn)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的綜合體；運(yùn)算機(jī)硬件：指運(yùn)算機(jī)中的電子線路和物理裝置；運(yùn)算機(jī)軟件：運(yùn)算機(jī)運(yùn)行所需的程序及相關(guān)資料；硬件和軟件在運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，缺一不行，因此同樣重要；5.馮.諾依曼運(yùn)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？ 解：馮.諾依曼運(yùn)算機(jī)的特點(diǎn)是：p8運(yùn)算機(jī)由運(yùn)算器、掌握器、儲備器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成； 指令和數(shù)據(jù)以同同等位置存放于儲備器內(nèi)，并可以按地址拜訪；指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制表示；指令由操作

2、碼、地址碼兩大部分組成，操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操作數(shù)在儲備器中的位置；指令在儲備器中次序存放，通常自動次序取出執(zhí)行； 機(jī)器以運(yùn)算器為中心（原始馮.諾依曼機(jī)）；7. 說明以下概念：主機(jī)、 cpu、主存、儲備單元、儲備元件、儲備基元、儲備元、儲備字、儲備字長、儲備容量、機(jī)器字長、指令字長；解： p9-10主機(jī)：是運(yùn)算機(jī)硬件的主體部分，由cpu和主儲備器mm合成為主機(jī)； cpu：中心處理器，是運(yùn)算機(jī)硬件的核心部件，由運(yùn)算器和掌握器組成；（早期的運(yùn)算器和掌握器不在同一芯片上，現(xiàn)在的cpu內(nèi)除含有運(yùn)算器和掌握器外仍集成了cache）；主存：運(yùn)算機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的儲備器，為運(yùn)

3、算機(jī)的主要工作儲備器，可隨機(jī)存??；由儲備體、各種規(guī)律部件及掌握電路組成；儲備單元：可存放一個機(jī)器字并具有特定儲備地址的儲備單位；儲備元件：儲備一位二進(jìn)制信息的物理元件，是儲備器中最小的儲備單位，又叫儲備基元或儲備元，不能單獨(dú)存?。粌渥郑阂粋€儲備單元所存二進(jìn)制代碼的規(guī)律單位；儲備字長：一個儲備單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)；儲備容量：儲備器中可存二進(jìn)制代碼的總量；（通常主、輔存容量分開描述）；機(jī)器字長：指 cpu一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與cpu的寄存器位數(shù)有關(guān)；指令字長：一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)；8. 說明以下英文縮寫的中文含義：cpu、pc、ir 、cu、 alu、acc、mq、x、ma

4、r、 mdr、i/o 、mips、cpi 、flops解：全面的回答應(yīng)分英文全稱、中文名、功能三部分；cpu： central processing unit，中心處理機(jī)（器） ，是運(yùn)算機(jī)硬件的核心部件，主要由運(yùn)算器和掌握器組成；pc： program counter ，程序計數(shù)器，其功能是存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動計數(shù)第 25 頁，共 25 頁- - - - - - - - - -形成下一條指令地址；ir ： instruction register，指令寄存器，其功能是存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令；cu： controlunit ，掌握單元（部件） ，為掌握器的核心部件，其功能是產(chǎn)生微操

5、作命令序列；alu： arithmetic logic unit，算術(shù)規(guī)律運(yùn)算單元，為運(yùn)算器的核心部件，其功能是進(jìn)行算術(shù)、規(guī)律運(yùn)算；acc： accumulator，累加器，是運(yùn)算器中既能存放運(yùn)算前的操作數(shù)，又能存放運(yùn)算結(jié)果的寄存器；mq： multiplier-quotient register，乘商寄存器，乘法運(yùn)算時存放乘數(shù)、除法時存放商的寄存器；x：此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)寄存器，即運(yùn)算器中工作寄存器之一，用來存放操作數(shù)；mar： memory address register，儲備器地址寄存器，在主存中用來存放欲拜訪的儲備單元的地址；mdr： mem

6、ory data register，儲備器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，在主存中用來存放從某單元讀出、或要寫入某儲備單元的數(shù)據(jù)；i/o ： input/output equipment，輸入 / 輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于運(yùn)算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送；mips： million instruction per second，每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)，為運(yùn)算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種計量單位；9. 畫出主機(jī)框圖，分別以存數(shù)指令“sta m”和加法指令“ add m”（ m均為主存地址）為例，在 圖中按序標(biāo)出完成該指令（包括取指令階段）的信息流程（如）；假設(shè)主存容量為256m*32 位，在指令字長、儲

7、備字長、機(jī)器字長相等的條件下，指出圖中各寄存器的位數(shù)；解：主機(jī)框圖如p13 圖 1.11 所示；（ 1） sta m 指令： pc mar， mar mm，mm mdr， mdr ir ，opir cu， adir mar， acc mdr， mar mm， wr（ 2） add m指令： pc mar， mar mm，mm mdr， mdr ir ，opir cu， adir mar， rd， mm mdr， mdr x， add， alu acc， acc mdr， wr假設(shè)主存容量 256m*32 位，在指令字長、儲備字長、機(jī)器字長相等的條件下，acc、x、ir 、mdr寄存器均為32

8、位， pc和 mar寄存器均為 28 位；10. 指令和數(shù)據(jù)都存于儲備器中，運(yùn)算機(jī)如何區(qū)分它們？ 解：運(yùn)算機(jī)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)有以下2 種方法：通過不同的時間段來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即在取指令階段 （或取指微程序） 取出的為指令， 在執(zhí)行指令階段（或相應(yīng)微程序）取出的即為數(shù)據(jù)；通過地址來源區(qū)分，由pc供應(yīng)儲備單元地址的取出的是指令，由指令地址碼部分供應(yīng)儲備單元地址的取出的是操作數(shù)；第 2 章 運(yùn)算機(jī)的進(jìn)展及應(yīng)用1. 通常運(yùn)算機(jī)的更新?lián)Q代以什么為依據(jù)？ 答： p22主要以組成運(yùn)算機(jī)基本電路的元器件為依據(jù)，如電子管、晶體管、集成電路等；2. 舉例說明專用運(yùn)算機(jī)和通用運(yùn)算機(jī)的區(qū)分；答：依據(jù)運(yùn)算機(jī)的效率、 速

9、度、 價格和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和有用性可以將運(yùn)算機(jī)劃分為通用運(yùn)算機(jī)和專用運(yùn)算機(jī)；通用運(yùn)算機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，但犧牲了效率、速度和經(jīng)濟(jì)性，而專用運(yùn)算機(jī)是最有效、最 經(jīng)濟(jì)和最快的運(yùn)算機(jī)，但適應(yīng)性很差；例如個人電腦和運(yùn)算器；3. 什么是摩爾定律？該定律是否永久生效？為什么？ 答： p23，否， p36第 3 章 系統(tǒng)總線1.什么是總線？總線傳輸有何特點(diǎn)？為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)具備什么特點(diǎn)？ 答： p41. 總線是多個部件共享的傳輸部件；總線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是：某一時刻只能有一路信息在總線上傳輸，即分時使用；為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)通過三態(tài)驅(qū)動緩沖電路與總線連通；4. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)掌握？常見的集

10、中式總線掌握有幾種？各有何特點(diǎn)？哪種方式響應(yīng)時間最快？哪種方式對電路故障最敏銳？答：總線判優(yōu)掌握解決多個部件同時申請總線時的使用權(quán)安排問題；常見的集中式總線掌握有三種：鏈?zhǔn)讲樵儭⒂嫈?shù)器定時查詢、獨(dú)立懇求；特點(diǎn)：鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡潔，易于擴(kuò)充，對電路故障最敏銳； 計數(shù)器定時查詢方式優(yōu)先級設(shè)置較敏捷，對故障不敏銳，連線及掌握過程較復(fù)雜；獨(dú)立懇求方式速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高；5. 說明以下概念：總線寬度、總線帶寬、總線復(fù)用、總線的主設(shè)備（或主模塊）、總線的從設(shè)備（或從模塊） 、總線的傳輸周期和總線的通信掌握；答： p46；總線寬度：通常指數(shù)據(jù)總線的根數(shù)；總線帶寬：總線的數(shù)據(jù)傳輸率

11、，指單位時間內(nèi)總線上傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)； 總線復(fù)用：指同一條信號線可以分時傳輸不同的信號；總線的主設(shè)備（主模塊）：指一次總線傳輸期間，擁有總線掌握權(quán)的設(shè)備（模塊）；總線的從設(shè)備（從模塊）：指一次總線傳輸期間，協(xié)作主設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備（模塊）， 它只能被動接受主設(shè)備發(fā)來的命令；總線的傳輸周期：指總線完成一次完整而牢靠的傳輸所需時間； 總線的通信掌握：指總線傳送過程中雙方的時間協(xié)作方式；6. 試比較同步通信和異步通信；答：同步通信：指由統(tǒng)一時鐘掌握的通信，掌握方式簡潔，敏捷性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時，總線工作效率明顯下降；適合于速度差別不大的場合；異步通信： 指沒有統(tǒng)一時鐘掌握的通信，

12、部件間采納應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，掌握方式較同步復(fù)雜，敏捷性高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時，有利于提高總線工作效率；8.為什么說半同步通信同時保留了同步通信和異步通信的特點(diǎn)？答：半同步通信既能像同步通信那樣由統(tǒng)一時鐘掌握，又能像異步通信那樣答應(yīng)傳輸時間不一樣， 因此工作效率介于兩者之間；10. 為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)？你知道目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有哪些？什么叫plug and play？哪些總線有這一特點(diǎn)？答：總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問題； 目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有：isa、eisa、pci 等；plug and play：即插即用， eisa、pci 等具有此功能；11. 畫

13、一個具有雙向傳輸功能的總線規(guī)律圖；答：在總線的兩端分別配置三態(tài)門，就可以使總線具有雙向傳輸功能；a0b0a1b1anbna至bb至a12. 設(shè)數(shù)據(jù)總線上接有a、b、c、d 四個寄存器，要求選用合適的74 系列芯片，完成以下規(guī)律設(shè)計：（1） 設(shè)計一個電路，在同一時間實(shí)現(xiàn)d a、d b 和 d c 寄存器間的傳送；（2） 設(shè)計一個電路，實(shí)現(xiàn)以下操作：t0 時刻完成 d總線； t1 時刻完成總線 a； t2 時刻完成 a總線； t3 時刻完成總線 b；解：（ 1）由 t 打開三態(tài)門將 d 寄存器中的內(nèi)容送至總線 bus ，由 cp 脈沖同時將總線上的數(shù)據(jù)打入到 a 、b、c 寄存器中； t 和 cp

14、 的時間關(guān)系如圖（ 1）所示；cp脈沖abc總線 bust三態(tài)門tcpd圖（ 1）（ 2）三態(tài)門 1 受 t0 t1 掌握，以確保 t0 時刻 d總線，以及 t1 時刻總線接收門1 a；三態(tài)門 2 受 t2 t3 掌握，以確保 t2 時刻 a總線，以及 t3 時刻總線接收門2 b；t0、t1、t2、 t3 波形圖如圖（ 2）所示；圖2第 四 章3. 儲備器的層次結(jié)構(gòu)主要表達(dá)在什么地方？為什么要分這些層次？運(yùn)算機(jī)如何治理這些層次？ 答：儲備器的層次結(jié)構(gòu)主要表達(dá)在cache- 主存和主存 - 輔存這兩個儲備層次上；cache- 主存層次在儲備系統(tǒng)中主要對cpu訪存起加速作用，即從整體運(yùn)行的成效分析

15、，cpu訪存速度加快，接近于cache 的速度，而尋址空間和位價卻接近于主存；主存- 輔存層次在儲備系統(tǒng)中主要起擴(kuò)容作用，即從程序員的角度看，他所使用的儲備器其容量和位價接近于輔存，而速度接近于主存；綜合上述兩個儲備層次的作用，從整個儲備系統(tǒng)來看，就達(dá)到了速度快、容量大、位價低的優(yōu)化成效；主存與 cache之間的信息調(diào)度功能全部由硬件自動完成；而主存與輔存層次的調(diào)度目前廣泛 采納虛擬儲備技術(shù)實(shí)現(xiàn)，即將主存與輔存的一部分通過軟硬結(jié)合的技術(shù)組成虛擬儲備器，程序員可使用這個比主存實(shí)際空間（物理地址空間）大得多的虛擬地址空間（規(guī)律地址空間）編程，當(dāng)程序運(yùn)行時，再由軟、硬件自動協(xié)作完成虛擬地址空間與主存

16、實(shí)際物理空間的轉(zhuǎn)換；因此， 這兩個層次上的調(diào)度或轉(zhuǎn)換操作對于程序員來說都是透亮的；4. 說明存取周期和存取時間的區(qū)分；解：存取周期和存取時間的主要區(qū)分是：存取時間僅為完成一次操作的時間，而存取周期不僅包含操作時間，仍包含操作后線路的復(fù)原時間；即：存取周期 =存取時間 +復(fù)原時間5. 什么是儲備器的帶寬？如儲備器的數(shù)據(jù)總線寬度為32 位，存取周期為 200ns ，就儲備器的帶寬是多少？解：儲備器的帶寬指單位時間內(nèi)從儲備器進(jìn)出信息的最大數(shù)量；-9儲備器帶寬 =1/200ns32 位 = 160m位/ 秒 = 20mb/ 秒 = 5m 字/ 秒留意 ：字長 32 位，不是 16 位；（注： 1ns=

17、10 s ）6. 某機(jī)字長為 32 位，其儲備容量是 64kb，按字編址它的尋址范疇是多少？如主存以字節(jié)編址， 試畫出主存字地址和字節(jié)地址的安排情形；解：儲備容量是64kb 時，按字節(jié)編址的尋址范疇就是64k，如按字編址，其尋址范疇為： 64k /（ 32/8 ） = 16k主存字地址和字節(jié)地址的安排情形：（略）；7. 一個容量為 16k32 位的儲備器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是多少？當(dāng)選用以下不同規(guī)格的儲備芯片時，各需要多少片？1k4位， 2k8 位， 4k4 位， 16k1 位， 4k8 位， 8k8 位解：地址線和數(shù)據(jù)線的總和= 14 + 32 = 46根；挑選不同的芯片時，各需要的片數(shù)

18、為：1k4：（16k32） /（1k4）= 16 8 = 128片2k8：（16k32） /（2k8）= 8 4 = 32片4k4：（16k32） /（4k4）= 4 8 = 32片16k1：（16k32） /（16k1） = 1 32 = 32片4k8：（16k32） /（4k8）= 4 4 = 16片8k8：（16k32） /（8k8）= 2 4 = 8片8. 試比較靜態(tài) ram和動態(tài) ram；答：略；（參看課件）9. 什么叫刷新？為什么要刷新？說明刷新有幾種方法；解：刷新：對 dram定期進(jìn)行的全部重寫過程；刷新緣由：因電容泄漏而引起的dram所存信息的衰減需要準(zhǔn)時補(bǔ)充，因此支配了定期刷

19、新操作；常用的刷新方法有三種：集中式、分散式、異步式；集中式：在最大刷新間隔時間內(nèi)，集中支配一段時間進(jìn)行刷新，存在cpu訪存死時間；分散式：在每個讀 / 寫周期之后插入一個刷新周期，無cpu訪存死時間；異步式：是集中式和分散式的折衷；10. 半導(dǎo)體儲備器芯片的譯碼驅(qū)動方式有幾種？解：半導(dǎo)體儲備器芯片的譯碼驅(qū)動方式有兩種：線選法和重合法；線選法：地址譯碼信號只選中同一個字的全部位，結(jié)構(gòu)簡潔，費(fèi)器材；重合法：地址分行、列兩部分譯碼，行、列譯碼線的交叉點(diǎn)即為所選單元；這種方法通過行、列譯碼信號的重合來選址，也稱矩陣譯碼； 可大大節(jié)約器材用量， 是最常用的譯碼驅(qū)動方式；11. 一個 8k8 位的動態(tài)

20、ram芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列成256 256 形式，存取周期為0.1 s ；試問采納集中刷新、分散刷新和異步刷新三種方式的刷新間隔各為多少？解：采納集中刷新方式刷新間隔為:2ms ，其中刷新死時間為：256 0.1 s=25.6 s采納分散刷新方式刷新間隔為：256 （ 0.1 s+0.1 s） =51.2 s采納異步刷新方式刷新間隔為:2ms12. 畫出用 10244 位的儲備芯片組成一個容量為64k8 位的儲備器規(guī)律框圖；要求將64k 分成 4 個頁面，每個頁面分16 組，指出共需多少片儲備芯片；解：設(shè)采納sram芯片，就：總片數(shù) =（64k8 位） /（10244 位） = 64 2 =

21、128片題意分析： 此題設(shè)計的儲備器結(jié)構(gòu)上分為總體、頁面、 組三級， 因此畫圖時也應(yīng)分三級畫；第一應(yīng)確定各級的容量：頁面容量 =總?cè)萘?/頁面數(shù)= 64k 8 /4 = 16k 8 位， 4 片 16k 8 字串聯(lián)成 64k 8位組容量 =頁面容量 /組數(shù)= 16k8位 / 16 = 1k8位，16 片 1k8 位字串聯(lián)成 16k 8位組內(nèi)片數(shù) =組容量 /片容量= 1k8位 / 1k 4位 = 2片，兩片 1k 4 位芯片位并聯(lián)成1k 8 位儲備器規(guī)律框圖： （略）；13. 設(shè)有一個 64k8 位的 ram芯片，試問該芯片共有多少個基本單元電路（簡稱儲備基元）？ 欲設(shè)計一種具有上述同樣多儲備

22、基元的芯片，要求對芯片字長的挑選應(yīng)滿意地址線和數(shù)據(jù)線的總和為最小，試確定這種芯片的地址線和數(shù)據(jù)線，并說明有幾種解答；解：儲備基元總數(shù)= 64k8 位 = 512k位 = 2 19 位；19；思路： 如要滿意地址線和數(shù)據(jù)線總和最小，應(yīng)盡量把儲備元支配在字向，由于地址位數(shù)和字?jǐn)?shù)成 2 的冪的關(guān)系，可較好地壓縮線數(shù)；a解：設(shè)地址線根數(shù)為a，數(shù)據(jù)線根數(shù)為b，就片容量為： 2 b = 2如 a = 19 ， b = 1 ，總和 = 19+1 = 20；a = 18， b = 2 ，總和 = 18+2 = 20；a = 17， b = 4 ，總和 = 17+4 = 21；a = 16， b = 8 ，總和

23、 = 16+8 = 24； b = 219-a由上可看出：片字?jǐn)?shù)越少，片字長越長，引腳數(shù)越多；片字?jǐn)?shù)減1、片位數(shù)均按 2 的冪變化；結(jié)論：假如滿意地址線和數(shù)據(jù)線的總和為最小，這種芯片的引腳安排方案有兩種：地址線 =19 根，數(shù)據(jù)線 = 1根；或地址線 = 18根，數(shù)據(jù)線 = 2根；14. 某 8 位微型機(jī)地址碼為18 位，如使用 4k4位的 ram芯片組成模塊板結(jié)構(gòu)的儲備器，試問：（ 1）該機(jī)所答應(yīng)的最大主存空間是多少？（ 2）如每個模塊板為32k8 位，共需幾個模塊板？（ 3）每個模塊板內(nèi)共有幾片ram芯片？（ 4）共有多少片 ram？（ 5） cpu如何挑選各模塊板？解：（ 1）該機(jī)所答應(yīng)

24、的最大主存空間是：218 8 位 = 256k 8 位 = 256kb（ 2）模塊板總數(shù)= 256k8 / 32k 8 = 8塊（ 3）板內(nèi)片數(shù)= 32k8 位 / 4k 4 位 = 8 2 = 16片（ 4）總片數(shù) = 16片 8 = 128片（ 5）cpu通過最高 3 位地址譯碼輸出挑選模板，次高3 位地址譯碼輸出挑選芯片；地址格式安排如下：模板號（ 3位）芯片號 （ 3位）片內(nèi)地址（ 12位）15.設(shè) cpu共有 16 根地址線， 8 根數(shù)據(jù)線， 并用 mreq （低電平有效） 作訪存掌握信號，r / w作讀寫命令信號（高電平為讀，低電平為寫）；現(xiàn)有以下儲備芯片：rom（2k8 位， 4

25、k4 位，8k8位），ram（1k4 位，2k8位，4k 8 位），及 74138 譯碼器和其他門電路（門電路自定） ；試從上述規(guī)格中選用合適芯片，畫出cpu和儲備芯片的連接圖；要求：（ 1）最小 4k 地址為系統(tǒng)程序區(qū)，409616383 地址范疇為用戶程序區(qū)；（ 2）指出選用的儲備芯片類型及數(shù)量；（ 3）具體畫出片選規(guī)律；解：（ 1）地址空間安排圖：系統(tǒng)程序區(qū)（ rom共 4kb）： 0000h-0fffh用戶程序區(qū)（ ram共 12kb）： 1000h-ffffh（ 2）選片： rom：挑選 4k4 位芯片 2 片，位并聯(lián)ram： 選 擇 4k8 位 芯 片 3片 ， 字 串 聯(lián) ram

26、1 地 址 范 圍為:1000h-1fffh,ram2 地址范疇為2000h-2fffh, ram3 地址范疇為 :3000h-3fffh（ 3）各芯片二進(jìn)制地址安排如下：a15a14a13a12a11a10a9a8a7a6a5a4a3a2a1a0rom1,200000000000000000000011111111111ram100010000000000000001111111111111ram200100000000000000010111111111111ram300110000000000000011111111111111cpu和儲備器連接規(guī)律圖及片選規(guī)律如下圖3 所示：g1g 2

27、ay7mreqa15 a14 a13 a12a11.a0g 2 b74138ab cy3y 2y1y0.cpupd / progrom1.oerom2.oeram1.csram2.csram3.csd0 .d3.d4 .d7r/w圖（ 3）16. cpu 假設(shè)同上題，現(xiàn)有8 片 8k8位的 ram芯片與 cpu相連，試回答：（ 1）用 74138 譯碼器畫出 cpu與儲備芯片的連接圖；（ 2）寫出每片ram的地址范疇；（ 3）假如運(yùn)行時發(fā)覺不論往哪片ram寫入數(shù)據(jù)后，以 a000h 為起始地址的儲備芯片都有與其相同的數(shù)據(jù)，分析故障緣由；（ 4）依據(jù)（ 1）的連接圖，如顯現(xiàn)地址線a13 與 cp

28、u斷線，并搭接到高電平上，將顯現(xiàn)什么后果？解：（ 1） cpu與儲備器芯片連接規(guī)律圖：g1g2ay 7.mreq a15 a14a13 a12.a0g2b74138ab cy 2y 1y 0cpuwe.ram0.cs.we ram1.cs. we ram7.csd0.d7r / w+5v（ 2）地址空間安排圖： ram0:0000h-1fffh ram1:2000h-3fffh ram2:4000h-5fffh ram3:6000h-7fffh ram4:8000h-9fffhram5:a000h-bfffh ram6:c000h-dfffh ram7:e000h-ffffh（ 3）假如運(yùn)行時

29、發(fā)覺不論往哪片ram寫入數(shù)據(jù)后，以a000h 為起始地址的儲備芯片ram5都有與其相同的數(shù)據(jù)，就根本的故障緣由為：該儲備芯片的片選輸入端很可能總是處于低電平；假設(shè)芯片與譯碼器本身都是好的，可能的情形有：1） 該片的 -cs 端與 -we 端錯連或短路；2） 該片的 -cs 端與 cpu的-mreq端錯連或短路；3） 該片的 -cs 端與地線錯連或短路；（ 4）假如地址線 a13 與 cpu斷線， 并搭接到高電平上，將會顯現(xiàn) a13 恒為“ 1”的情形；此時儲備器只能尋址a13=1 的地址空間 奇數(shù)片 ，a13=0 的另一半地址空間（偶數(shù)片）將永久拜訪不到；如對a13=0 的地址空間（偶數(shù)片）進(jìn)

30、行拜訪，只能錯誤地拜訪到a13=1 的對應(yīng)空間 奇數(shù)片 中去；17.寫出 1100、1101、1110 、1111 對應(yīng)的漢明碼；解：有效信息均為n=4 位，假設(shè)有效信息用b4b3b2b1 表示校驗(yàn)位位數(shù)k=3 位，（ 2k=n+k+1 ）設(shè)校驗(yàn)位分別為c1、c2、c3，就漢明碼共 4+3=7 位，即： c1c2b4c3b3b2b1校驗(yàn)位在漢明碼中分別處于第1、2、4 位c1=b4 b3 b1 c2=b4 b2 b1c3=b3 b2 b1當(dāng)有效信息為1100時， c3c2c1=011,漢明碼為1110100 ；當(dāng)有效信息為1101時， c3c2c1=100,漢明碼為0011101 ；當(dāng)有效信息

31、為1110時， c3c2c1=101,漢明碼為1011110 ；當(dāng)有效信息為1111時， c3c2c1=010,漢明碼為0110111 ；18.已知收到的漢明碼（按配偶原就配置）為1100100 、1100111 、 1100000、1100001 ，檢查上述代碼是否出錯？第幾位出錯？解：假設(shè)接收到的漢明碼為：c1 c2 b4 c3 b3 b2 b1 糾錯過程如下：p1=c1 b4 b3 b1 p2=c2 b4 b2 b1 p3=c3 b3 b2 b1假如收到的漢明碼為1100100 ，就 p3p2p1=011 ，說明代碼有錯，第3 位（ b4 ）出錯，有效信息為： 1100假如收到的漢明碼為

32、1100111 ，就 p3p2p1=111 ，說明代碼有錯，第7 位（ b1 ）出錯，有效信息為： 0110假如收到的漢明碼為1100000 ，就 p3p2p1=110 ，說明代碼有錯，第6 位（ b2 ）出錯，有效信息為： 0010假如收到的漢明碼為1100001 ，就 p3p2p1=001 ，說明代碼有錯，第1 位（ c1 ）出錯，有效信息為： 000122.某機(jī)字長 16 位，常規(guī)的儲備空間為64k 字，如想不改用其他高速的儲備芯片，而使訪存速度提高到 8 倍，可實(shí)行什么措施？畫圖說明；解：如想不改用高速儲備芯片，而使訪存速度提高到8 倍，可實(shí)行八體交叉存取技術(shù)，8 體交叉拜訪時序如下圖

33、：單體訪存周期啟動儲備體 0啟動儲備體 1啟動儲備體 2啟動儲備體 3啟動儲備體 4啟動儲備體 5啟動儲備體 6啟動儲備體 718.什么是“程序拜訪的局部性”？儲備系統(tǒng)中哪一級采納了程序拜訪的局部性原理？解：程序運(yùn)行的局部性原理指：在一小段時間內(nèi)， 最近被拜訪過的程序和數(shù)據(jù)很可能再次被拜訪；在空間上， 這些被拜訪的程序和數(shù)據(jù)往往集中在一小片儲備區(qū)；在拜訪次序上， 指令次序執(zhí)行比轉(zhuǎn)移執(zhí)行的可能性大 大約 5:1 ；儲備系統(tǒng)中 cache主存層次采納了程序拜訪的局部性原理；25. cache做在 cpu芯片內(nèi)有什么好處？將指令cache 和數(shù)據(jù) cache 分開又有什么好處？ 答： cache 做

34、在 cpu芯片內(nèi)主要有下面幾個好處：1） 可提高外部總線的利用率；由于cache 在 cpu芯片內(nèi)， cpu拜訪 cache 時不必占用外部總線；2） cache 不占用外部總線就意味著外部總線可更多地支持i/o設(shè)備與主存的信息傳輸，增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體效率；3） 可提高存取速度；由于cache 與 cpu之間的數(shù)據(jù)通路大大縮短, 故存取速度得以提高；將指令 cache 和數(shù)據(jù) cache 分開有如下好處：1） 可支持超前掌握和流水線掌握，有利于這類掌握方式下指令預(yù)取操作的完成；2） 指令 cache 可用 rom實(shí)現(xiàn)，以提高指令存取的牢靠性；3） 數(shù)據(jù) cache 對不同數(shù)據(jù)類型的支持更為敏捷，

35、既可支持整數(shù)（例32 位），也可支持浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（如 64 位）；補(bǔ)充 ：cache 結(jié)構(gòu)改進(jìn)的第三個措施是分級實(shí)現(xiàn)，如二級緩存結(jié)構(gòu)，即在片內(nèi)cache（ l1）和主存之間再設(shè)一個片外cache（ l2 ），片外緩存既可以補(bǔ)償片內(nèi)緩存容量不夠大的缺點(diǎn)，又可在主存與片內(nèi)緩存間起到平滑速度差的作用，加速片內(nèi)緩存的調(diào)入調(diào)出速度；30.一個組相連映射的cache由 64 塊組成，每組內(nèi)包含4 塊；主存包含4096 塊，每塊由 128字組成，訪存地址為字地址；試問主存和高速儲備器的地址各為幾位？畫出主存地址格式；解： cache 組數(shù)： 64/4=16， cache 容量為： 64*128=2 13 字，

36、cache 地址 13 位主存共分 4096/16=256區(qū)，每區(qū) 16 塊主存容量為： 4096*128=2 19 字，主存地址 19 位，地址格式如下：主存字塊標(biāo)記（8 位）組地址（ 4 位）字塊內(nèi)地址（ 7 位）第 六 章12.設(shè)浮點(diǎn)數(shù)格式為： 階碼 5 位（含 1 位階符），尾數(shù) 11 位（含 1 位數(shù)符）；寫出 51/128 、-27/1024所對應(yīng)的機(jī)器數(shù)；要求如下：（1） 階碼和尾數(shù)均為原碼；（2） 階碼和尾數(shù)均為補(bǔ)碼；（3） 階碼為移碼，尾數(shù)為補(bǔ)碼；解：據(jù)題意畫出該浮點(diǎn)數(shù)的格式：階符 1 位階碼 4 位數(shù)符 1 位尾數(shù) 10 位-1將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制：x1= 51/128=

37、 0.0110011b= 2* 0.110 011b-5x2= -27/1024= -0.0000011011b = 2*-0.11011b）就以上各數(shù)的浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)為：（ 1） x1 浮=1， 0001； 0.110 011 000 0x2浮=1， 0101； 1.110 110 000 0（ 2） x1 浮=1， 1111； 0.110 011 000 0x2浮=1， 1011； 1.001 010 000 0（ 3） x1 浮=0， 1111； 0.110 011 000 0x2浮=0， 1011； 1.001 010 000 016. 設(shè)機(jī)器數(shù)字長為 16 位，寫出以下各種情形下它能表

38、示的數(shù)的范疇；設(shè)機(jī)器數(shù)采納一位符號位，答案均用十進(jìn)制表示；（ 1）無符號數(shù)；（ 2）原碼表示的定點(diǎn)小數(shù)；（ 3）補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)小數(shù)；（ 4）補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；（ 5）原碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；（ 6）浮點(diǎn)數(shù)的格式為：階碼6 位（含 1 位階符），尾數(shù) 10 位（含 1 位數(shù)符）；分別寫出其正數(shù)和負(fù)數(shù)的表示范疇；16（ 7）浮點(diǎn)數(shù)格式同（ 6），機(jī)器數(shù)采納補(bǔ)碼規(guī)格化形式，分別寫出其對應(yīng)的正數(shù)和負(fù)數(shù)的真值范疇；解：（ 1）無符號整數(shù)：0 2- 1，即： 0 65535 ；-16無符號小數(shù)： 0 1 - 2，即： 0 0.99998；-15-15（ 2）原碼定點(diǎn)小數(shù)： -1 + 2 1 - 2，即： -

39、0.99997 0.99997-15（ 3）補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)： - 1 1 - 2，即： -1 0.999971515（ 4）補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)： -2 2- 1，即： -32768 327671515（ 5）原碼定點(diǎn)整數(shù)： -2+ 1 2- 1，即： -32767 32767-931-9-31（ 6）據(jù)題意畫出該浮點(diǎn)數(shù)格式，當(dāng)階碼和尾數(shù)均采納原碼，非規(guī)格化數(shù)表示時： 最大負(fù)數(shù) = 1 ， 11 111 ； 1.000 000 001，即 -22最小負(fù)數(shù) = 0 ， 11 111 ； 1.111 111 111，即 - （ 1-2） 2-931-9-31就負(fù)數(shù)表示范疇為：- （ 1-2） 2 -22-9

40、31最大正數(shù) = 0 ， 11 111 ； 0.111 111 111，即 （ 1-2） 2-9-31-931最小正數(shù) = 1 ， 11 111 ； 0.000 000 001，即 22就正數(shù)表示范疇為：2-31-92（ 1-2） 21.011 111 1111.000 000 000，即 -2，即 -1-1-3222312 -231-12-320.111 111 1110.100 000 000，即，即-92（ 1-2）-1-3222-32（ 1-2） 2-931（ 7）當(dāng)機(jī)器數(shù)采納補(bǔ)碼規(guī)格化形式時，如不考慮隱匿位，就最大負(fù)數(shù) =1， 00 000 ；最小負(fù)數(shù) =0， 11 111 ；就負(fù)數(shù)

41、表示范疇為：-1231最大正數(shù) =0， 11 111 ；最小正數(shù) =1， 00 000 ；-1就正數(shù)表示范疇為：217. 設(shè)機(jī)器數(shù)字長為 8 位（包括一位符號位） ，對以下各機(jī)器數(shù)進(jìn)行算術(shù)左移一位、兩位，算術(shù)右移一位、兩位，爭論結(jié)果是否正確；x1原=0.001 1010； y1補(bǔ)=0.101 0100 ； z1 反=1.010 1111；x2原=1.110 1000 ； y2 補(bǔ)=1.110 1000； z2反=1.110 1000；x3原=1.001 1001 ； y3 補(bǔ)=1.001 1001； z3反=1.001 1001；解：算術(shù)左移一位：x1原=0.011 0100；正確x2原=1.

42、101 0000；溢出（丟1）出錯x3原=1.011 0010；正確y1補(bǔ)=0.010 1000；溢出（丟1）出錯y2補(bǔ)=1.101 0000；正確y3補(bǔ)=1.011 0010；溢出（丟0）出錯z1z2反=1.101 1111反=1.101 0001；溢出（丟；正確0）出錯z3反=1.011 0011；溢出（丟0）出錯算術(shù)左移兩位：x1原=0.110 1000；正確x2原=1.010 0000；溢出（丟11）出錯x3原=1.110 0100；正確y1補(bǔ)=0.101 0000；溢出（丟10）出錯y2補(bǔ)=1.010 0000；正確y3補(bǔ)=1.110 0100；溢出（丟00）出錯z1z2反=1.01

43、1 1111反=1.010 0011；溢出（丟；正確01）出錯z3反=1.110 0111；溢出（丟00）出錯算術(shù)右移一位：x1原=0.000 1101 ；正確x2原=1.011 0100 ；正確x3原=1.000 11001；丟 1，產(chǎn)生誤差y1補(bǔ)=0.010 1010 ；正確y2補(bǔ)=1.111 0100 ；正確y3補(bǔ)=1.100 11001；丟 1，產(chǎn)生誤差z1 反=1.101 0111；正確z2 反=1.111 01000；丟 0，產(chǎn)生誤差z3 反=1.100 1100；正確算術(shù)右移兩位：x1原=0.000 0110（ 10）；產(chǎn)生誤差x2原=1.001 1010；正確x3原=1.000

44、 0110（ 01）；產(chǎn)生誤差y1補(bǔ)=0.001 0101；正確y2補(bǔ)=1.111 1010；正確y3補(bǔ)=1.110 0110（ 01）；產(chǎn)生誤差z1反=1.110 1011；正確z2反=1.111 1010（ 00）；產(chǎn)生誤差z3反=1.110 0110（ 01）；產(chǎn)生誤差19.設(shè)機(jī)器數(shù)字長為8 位（含 1 位符號位） ，用補(bǔ)碼運(yùn)算規(guī)章運(yùn)算以下各題；（ 1） a=9/64 ， b=-13/32，求 a+b；（ 2） a=19/32 ， b=-17/128 ，求 a-b；（ 3） a=-3/16 ， b=9/32 ，求 a+b；（ 4） a=-87 ， b=53，求 a-b；（ 5） a=11

45、5， b=-24 ，求 a+b；解：（ 1） a=9/64= 0.001 0010b, b= -13/32= -0.011 0100b a補(bǔ)=0.001 0010, b補(bǔ)=1.100 1100a+b 補(bǔ)= 0.0010010 + 1.1001100 = 1.1011110無溢出a+b= -0.010 0010b = -17/64（ 2） a=19/32= 0.100 1100b, b= -17/128= -0.001 0001ba補(bǔ)=0.100 1100, b補(bǔ)=1.110 1111 , -b補(bǔ)=0.001 0001a-b補(bǔ)= 0.1001100 + 0.0010001= 0.1011101無

46、溢出a-b= 0.101 1101b = 93/128b（ 3）a= -3/16= -0.001 1000b, b=9/32= 0.010 0100b a補(bǔ)=1.110 1000, b補(bǔ)= 0.010 0100a+b 補(bǔ)= 1.1101000 + 0.0100100 = 0.0001100 無溢出a+b= 0.000 1100b = 3/32（ 4） a= -87= -101 0111b, b=53=110 101ba補(bǔ)=1 010 1001, b補(bǔ)=0 011 0101, -b補(bǔ)=1 100 1011a-b 補(bǔ)= 1 0101001 + 1 1001011 = 0 1110100 溢出（ 5

47、）a=115= 111 0011b, b= -24= -11 000ba補(bǔ)=0 1110011, b補(bǔ)=1， 110 1000a+b 補(bǔ)= 0 1110011 + 1 1101000 = 0 1011011無溢出a+b= 101 1011b = 9126. 按機(jī)器補(bǔ)碼浮點(diǎn)運(yùn)算步驟，運(yùn)算x y 補(bǔ).-011-010（ 1） x=2 0.101 100 ， y=2（ -0.011 100）；-011-010100（ 2） x=2（ -0.100 010）， y=2（ -0.011 111）；（ 3） x=2101（ -0.100 101）， y=2（ -0.001 111；解：先將 x、 y 轉(zhuǎn)換

48、成機(jī)器數(shù)形式：（ 1） x=2-011 0.101 100 ， y=2 -010 （ -0.011 100）x 補(bǔ)=1， 101； 0.101 100, y補(bǔ)=1， 110； 1.100 100ex補(bǔ)=1,101, y補(bǔ)=1,110, mx補(bǔ)=0.101 100, my補(bǔ)=1.100 1001 ）對階：e 補(bǔ)=ex 補(bǔ)+-ey補(bǔ) = 11,101+ 00,010=11,111 0 ，應(yīng) ey 向 ex 對齊，就：ey 補(bǔ)+1=00， 100+00 ，001=00， 101=ex補(bǔ)y 補(bǔ)=0， 101 ； 1.111 000 （ 1）2） 尾數(shù)運(yùn)算：mx 補(bǔ)+my 補(bǔ)= 11.011011+ 11.111000（ 1） = 11.010011（ 1） mx 補(bǔ)+-my 補(bǔ)= 11.011011+