計(jì)算機(jī)組成原理練習(xí)題-答案

#/132、1.設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用MREQ作訪存控制信號(hào)（低電平有效），用WR作讀寫控制信號(hào)（高電平為讀，低電平為寫）?，F(xiàn)有下列芯片及各種門電路（門電路自定），如下圖所示。其中有2KX8位、4KX8位、8KX8位、32Kx8位的ROM芯片；1KX4位、2KX8位、8KX8位、16KX1位、4KX4位的RAM芯片，畫出CPU與存儲(chǔ)器的連接圖，要求：（1）存儲(chǔ)芯片地址空間分配為：最小4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，相鄰的4K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)，與系統(tǒng)程序工作區(qū)相鄰的是24K用戶程序區(qū)；（2）指出選用的存儲(chǔ)芯片類型及數(shù)量；（3）詳細(xì)畫出片選邏輯?！惨贼迵?jù)主存地址空間分配為：（2分）“最小4KJKXSpROM1片E口和俎4K乂本位RAM2片gL⑵選出所用芯片類型及數(shù)量最小4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，選用1片4K⑵選出所用芯片類型及數(shù)量最小4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)，選用1片4K相鄰的4K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)，選用2X8位ROM芯片；片4KX4位RAM芯片與系統(tǒng)程序工作區(qū)相鄰的24K為用戶程序區(qū)，選用3片8KX8位RAM芯片。（3）CPU與存儲(chǔ)芯片的連接圖如圖所示

3、某機(jī)器中，已知配有一個(gè)地址空間為OOOOH-3FFFH的ROM區(qū)域?，F(xiàn)在再用一個(gè)RAM芯片（8KX8）形成40KX16位的RAM區(qū)域,起始地址為6000H,假定RAM芯片有為和通信號(hào)控制端。CPU的地址總線為A15-A0,數(shù)據(jù)總線為D15-D0,控制信號(hào)為R/帚（讀/寫）,（訪存），要求：（1）畫出地址譯碼方案。（2）將ROM與RAM同CPU連接。主存地址空間分布為：0000-3FFF15KROM4000-5FFF8K空<5000-FFFF 40KRAM組成該慚器所需芯片及擴(kuò)展方式：16Kxi6位艮OM（現(xiàn)有）->0000-3FEF10片SK：XS位RAM芯片今6000-rFFF「40KRAM擴(kuò)展方式；2片分（位擴(kuò)展）號(hào)8KX8位-組1組內(nèi)共片選'讀寫信號(hào)）5組T1字?jǐn)U展），MKX32位-存儲(chǔ)器地址總線：2比=酰共需3位數(shù)據(jù)總線：民位地址結(jié)構(gòu)及厚碼方案二用高三位地址譯宿產(chǎn)生組選擇信號(hào)（23=8,SXSK=64K）o4;於:A”知丫1七%看3見達(dá)其中,Yc-Yi作為位于0000-3FFF的16KR.OM片選擇信號(hào)巧空置9+000-5FFF8EC空Y；、Y4、￡、曉、Y-分別作為位于SOOO-FFBT的各組選擇信號(hào)片內(nèi)地址：ROM的地址箱久為 &&E：…展且的RAM的地址諭入為存儲(chǔ)器礪框圖及其與CPU的麒：UIE1IQA15A14A13展且的RAM的地址諭入為存儲(chǔ)器礪框圖及其與CPU的麒：UIE1IQA15A14A13CPUA12Allk

AOWED?An為1…*cs1<5KX1rqHJTTVcsCSBKXcs8KxCSSKXcsBKXCSSKXcsEKXCSSKXcsSKXCSSKX2位旦位區(qū)位￡位￡位工位s位9位s位R位￡位ROMRAMR.UIRAMRAMR.UIRAMRAMRAMRAJ.1RAM—WEWEWE—WEWE—WEWE—WEWE—WEWE4、設(shè)某計(jì)算機(jī)主存容量為64Kx32位。要求完成以下設(shè)計(jì)內(nèi)容：(1)畫出主機(jī)框圖(要求畫到寄存器級(jí))并指出圖中各寄存器的位數(shù)；(2)寫出組合邏輯控制器完成STAX(X為主存地址)指令發(fā)出的全部微操作命令及節(jié)拍安排。(3)若采用微程序控制，還需要哪些微操作？ft懵L3保熱Tl U隰CKlMIft懵L3保熱Tl U隰CKlMI出12tPriI-B-口聞艮-m11 八4 爾T2 niAHJClI5加HK脂 AdCM即ITNIAR□PilRLfitJtJOi康刪--CMABUif AdlClfLMl|F7MAR5、已知待返回指令的含義如下圖所示。寫出機(jī)器在完成待反轉(zhuǎn)指令時(shí)，取指階段和執(zhí)行階段所需的全部微操作命令及節(jié)拍安排，如果采用微程序控制需增加哪些微操作命令？6、假設(shè)CPU在中斷周期用堆棧保存程序斷點(diǎn)，而且進(jìn)棧時(shí)指針減1,出棧時(shí)指針加1,分別寫出組合邏輯控制和微程序控制在完成中斷返回指令時(shí)，取指階段和執(zhí)行階段所需的全部微操作命令及節(jié)拍安排。假設(shè)進(jìn)棧操作是先修改推棧指針后存數(shù)，則出找操作是先讀數(shù)后修改堆棧指針，(O完成中斷返回指令組合邏料控制的澈操作命令及節(jié)拍安排U分)取指階段r0.PCTIAR.1—R『IM(MAR3-MDR,(PC)-1—PCr2MDR一DCOP(瓜)一ID執(zhí)行階段『0SP—MAR,1-+RFjM(MAR)一MDRnMDR—PC.(SP)-1-*SP三、應(yīng)用題1、設(shè)機(jī)器A的主頻為8MHz,機(jī)器周期含4個(gè)時(shí)鐘周期，且該機(jī)的平均指令執(zhí)行速度是0.4MIPS,試求該機(jī)的平均指令周期和機(jī)器周期。每個(gè)指令周期包含幾個(gè)機(jī)器周期？如果機(jī)器B的主頻為12MHz,且機(jī)器周期也含4個(gè)時(shí)鐘周期，試問B機(jī)的平均指令執(zhí)行速度為多少M(fèi)IPS?答：根據(jù)機(jī)器A的主頻為曲田4得時(shí)鐘周期為^L=0.13聲SMH工⑴機(jī)器周期==0_5聲W平均指令執(zhí)行時(shí)間是1-=25將0.4<3)每個(gè)指令周期含||=5個(gè)機(jī)器周期(4)在機(jī)器周期所含時(shí)鐘周期數(shù)相同的前提下，兩機(jī)平均指令執(zhí)行速度與它們的主頻有關(guān)，即A機(jī)的口均指令速國_A機(jī)主頻麗勺需翦語速度"麗蘭滿則B機(jī)的平均指令執(zhí)行速度=。,4"腎^"儂=0.MPS3MHz2、設(shè)某機(jī)有四個(gè)中斷源A、B、C、D,其硬件排隊(duì)器的優(yōu)先次序?yàn)锳>B>C>D,現(xiàn)要求將中斷處理次序改為D>A>C>B.按下圖的時(shí)間軸給出的四個(gè)中斷源請(qǐng)求時(shí)刻.(1)寫出每個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)的屏蔽字。(2)畫出CPU執(zhí)行程序的軌跡。設(shè)每個(gè)中斷源的中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間是20us程序5101520 30 40 508y70S090ft t t ”同BD A C⑴在中斷處理次序改為后，每個(gè)中斷源新的屏蔽字如表所示。（4分下中斷?；彀遄諨A BA1110BQ100PQ1101)111t⑵根據(jù)新的處理次序，CPU執(zhí)行程序的軌跡如圖所示<2分）程序g招手?一一|I八程序\ \r3、某機(jī)主存容量為4Mxi6位，且存儲(chǔ)字長(zhǎng)等于指令字長(zhǎng)，若該機(jī)的指令系統(tǒng)具備97種操作。操作碼位數(shù)固定且具有直接、間接、立即、相對(duì)、基址五種尋址方式。（本小題6分）（1）畫出一地址指令格式并指出各字段的作用；（2）該指令直接尋址的最大范圍（十進(jìn)制表示）；一次間址的尋址范圍（十進(jìn)制表示）；（4）相對(duì)尋址的位移量（十進(jìn)制表示）。L￡$分;答:門）■地址指令擠式為〔I分）0P桃作科字RL共7位，可反映85神操作：M尋址方式特征字段?共3位『可反映6種尋址方式:A形式地址字共16-7-3-6位CI分）<2）直接）址的地大他圍為于=國 門分）由于存儲(chǔ)字反為32位，故一次網(wǎng)址的尋址范圍為？、65分6（I分）（4）相對(duì)。址的位移線為-32-+S1 （1分）4、某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)32位，有16個(gè)通用寄存器，主存容量為1M字，采用單字長(zhǎng)二地址指令，共有64條指令，試采用四種尋址方式（寄存器、直接、變址、相對(duì)）設(shè)計(jì)指令格式。四.解：64條指令需占用操作碼字段（OP）6位，源寄存器和目標(biāo)寄存器各4位，尋址模式《X）2位，形式地址（D）16位，其指令格式如下：31 2625 22211817LS15 0OP目標(biāo)源XD尋址模式定義如下：X=0口寄存器尋址操作數(shù)由源寄存器號(hào)和目標(biāo)寄存器號(hào)指定X=01直接尋址有效地址E=（D）X=1口變址尋址有效地址E=（RJ+DX=11相對(duì)尋址有效地址E=（PC）+D其中小為變址寄存器（10位），PC為程序計(jì)數(shù)器位），位移量D可正可負(fù)。該指令格式可以實(shí)現(xiàn)RK型，RS型尋址功能。5、有一個(gè)16Kxi6位的存儲(chǔ)器，由1KX4位的DRAM芯片構(gòu)成（芯片是64X64結(jié)構(gòu)）。問：⑴共需要多少RAM芯片？⑵存儲(chǔ)體的組成框圖⑶采用異步刷新方式，如單元刷新間隔不超過2ms,則刷新信號(hào)周期是多少（4）如采用集中刷新方式，存儲(chǔ)器刷新一遍最少用多少讀/寫周期？死時(shí)間率是多少？門1存儲(chǔ)器的總?cè)萘繛?6Kxi6位位，所以用R4I芯片為4K位」故芯片總數(shù)為256K位4區(qū)位=64片nC）由于存儲(chǔ)單元數(shù)為1。品故地址長(zhǎng)度為14位U設(shè)口芯片單元批為1K則占用地址長(zhǎng)度為1。位（8『看｝.每一組16位＜4片3共16組，組與組間注碼采用T：Id送碼。組成框圖如圖2所不金圖。組成起圖6采用異步刷新方式，在2時(shí)間內(nèi)分散地把芯片64行刷新一遍，故刷新信號(hào)的時(shí)間間隔為Zms/M=3125iis,即可取刷新信號(hào)周期為W戰(zhàn).31如采用集中刷新方式，假定T為讀寫周期，如16蛆同時(shí)進(jìn)行刷新，則所需刷新時(shí)間為和IT*設(shè)T單位為眄2m9-2000ji￡,則死時(shí)間率-S+T/2000X100%o6、已知：兩浮點(diǎn)數(shù)x=O.llOlx2io,y=O.lOllx2oi求：x+y 7F"!P'JIIJ *04074.FJY,-i-q— rfj■?jTI.-J答：/，y在機(jī)器亡以補(bǔ)碼表示為□分； '[x]^=00,10;00.1101[y>.=00,01:00.1011◎?qū)﹄A（2分）[△*=BJ料-口小，=00.10+11.11=00.01即△1=1.表示y的階碼比k的階碼小1.因此將y的尾數(shù)向右移1位，子也相應(yīng)加L即^=00,10;0C.O101這時(shí)回京的階碼與國k的階碼相等，階差為5表示對(duì)階完畢。②求和。分）TOC\o"1-5"\h\z00.1101 3M-11.0101 ：』~01.0010 :29占即卬yk=00,10;01.0010③右質(zhì)（1分） 運(yùn)算結(jié)果兩符號(hào)位不等，表示孔數(shù)之和絕對(duì)值大于1,需右規(guī)，即將尾數(shù)之和向右移1位：附碼加L故得[x+yjfr=00,11;00.1001則x+y=0」001"?1，已知：x=0.1011,y=-0.0101,求：[，[],[1xL，[-xL，[1yL，[1yL，4補(bǔ) 補(bǔ)2補(bǔ)4補(bǔ)y]補(bǔ)，x+y=?,x-y=?三.解：[x]i.=0,1011[―x卜卜=0.01011 ?2/工1升=0,001011JJ4 4--x]補(bǔ)=1,0101j[斗'=00,1011-二-y=0O.010101.O'OOO符號(hào)位相異w-：「溢出?[y>=1.ioiL=1,11011丁卜卜=1.111011[-y[u-=Q,0LQ1[33=001011- [y]-=11,1011DO.01103t-y=0.0110