計算機組成原理補充習(xí)題

C4C3C2C1C0，請分別按下述兩種方式寫出C4C3C2C1的邏輯表達(dá)式。 解：（1）串行進(jìn)位方式：C1=G1P1 G1A1B1，P1C2=G2+P2 G2=A2B2，P2=C3=G3+P3 G3=A3B3 P3=C4=G4+P4 G4=A4B4 P4=(2)C1=G1+P1C2=G2+P2G1+P2P1C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1G1—G4，P1—P41674181/C4Cn+4GPCnGPC0,C00其中，G=y3+y2x3+y1x2x3+y0x1x2x3Px0x1x2x3所以，C5y4C6=y5+x5C5=y5+x5y4+位傳至C6需經(jīng)一個反向器、兩極“與或非”門，故產(chǎn)生C6的最長延遲時間為：T+2×1.5T=t0=3×1.5T+2T+2×1.5T+1.5T+3T= S0，S1，CinFA，B，Cin法器輸入與輸出的邏輯關(guān)系可寫為：Fi=Ai+（S0Bi+SiBi）+Cini=1，2，3，4由此，S0，Si，Cin的各種組合條件下，輸入A,B，Cin與輸出F的算術(shù)關(guān)系列于下表：輸 000001A010A011AB（AB100A101AB110A111A1111設(shè)機器字長32位，定點表示，尾數(shù)31位，數(shù)符1位，問： -最大正數(shù)值=1–2-312-x0.01111，y求[x]補，[-x]補 ，[y]補 ，[-y]補，x+y=？，x–y=？解：[x]原=1.01111 [x]補=1.10001 所以：[-x]補=0.01111[y]原= [y]補= 所以：[-y]補=x]x+y]+yxy]xy]所以：x+y= 0.1010100X浮000100.11011011Y浮00100ΔEEx–EyEx]補Ey]補0001011100X浮000100.110110110.01101101.00101001．1001010尾數(shù)運算結(jié)果的符號位與最高數(shù)值位為同值，應(yīng)執(zhí)行左規(guī)處理，結(jié)果為1.00010101（10）00011。0001010+10001011x+y=2011×(- （Ex=Ey102（+102（-1002SX右移四位后SX=0.00001001，經(jīng)過舍入后SX=0001，經(jīng)過對階、舍入后，X=2（10）2×0．+ n5．設(shè)[x]補=x0.x1x2…xnxx0

ix0時，x00n[x]補0.x1x2…xn

xi2-ix0時，x01[x]補=1.x1x2…xn 1.x1x2…xn-2=-1+n -1

xi2-n綜合上述兩種情況，可得出：xx0

x2-i（補碼與真值的關(guān)系i 設(shè)有兩個浮點數(shù)N=2j1×S,N=2j2×S位，數(shù)符一位。設(shè)：j1=(-10)2

j2=(+10)2,S2=( N×N=（2j1×S）×（2j2×S）= j1+j2=0 被乘數(shù)S1=0.1001，S20.10110⊕0=0。按無符號陣乘法器運算得：N×N=2 N×N=（+0.01100011） y]補=+[-y]解：因 [x]補+[y]補=[x+y]令x=-y[-y]補y]補=[-y+y]補[0]補所 [-y]補=-[y][x]補=2x0+x，其中

1>[x]補=x≥01>x0.x1x2…xn≥0，x0=2>[x]補=2+x>1（mod2）即2>x0.x1x2…xn>1，xn=1 正數(shù)：符號位x0=0負(fù)數(shù)：符號位x0=1{若1x≥0x00x]補2x0x若1x0，x01x]補2x0x2所以有x補=2x0x，x0

已知：x=0.1011，y0.0101[1x]，[1x]，x]，1y]，1y]， y補解：[x]補 ，[y]補= [1x = [1x = 2 [x補=0.001011

x補 [-x]補= ，[-x]補10．.S，E，M32x，其值表示為：x=（-1）S×（1.M）×2E–解：（1）0x=[1+（10

x=1．0×2-1x=-1．0×2-1x=-[1+（1–2-32）]解：設(shè)最高位為符號位，輸入數(shù)據(jù)為[x]補= [y]原=算前求補器輸出后：x= y=111×110111000 111 x0⊕y0=0⊕1=+1111100001 x×y=-1×28+1×25+1×24+1×23+1×22+1×20=-十進(jìn)制數(shù)乘法驗證：x×y（+15）×（-13）于是得到S=0，E=4+127= 01000001010100100110000000000000043264m4，分別用順序方式和交叉方式進(jìn)行組解：q644=256t2=mT=4×200ns=8×10–7t1=T+(m–1)τ=200+3×50=3.5×10–7W1qt232×107（位S）W2qt173×107（位32位，常規(guī)設(shè)計的存儲空間≤32M256M，請?zhí)岢鲆环N可能解：可采用多體交叉存取方案，即將主存分成8個相互獨立、容量相同的模塊M0，M1，同等的方式與CPU傳遞信息，其組成結(jié)構(gòu)如圖B3.3：內(nèi)連續(xù)訪問8個存貯體，各體的讀寫過程將重疊進(jìn)行。B組跨接端之間分別進(jìn)行接線。74LS1392：4G接地表示譯碼器處AB組跨接端內(nèi)部的正確連接，以便使地址譯碼電路按圖的要解：根據(jù)圖中已知，ROM1的空間地址為0000H——3FFFHROM2的地址空 2：4A15A12y000ROM1還是RAM2（A13=1），此處采用部分譯碼。1——6，2——5，3——7，8——12，11——14，9———8184K×4RAMRAM32KB4K×4RAM4K×8RAM芯片。B6.1SRAMRWRW解：寫入存貯器時時序信號必須同步。通常，當(dāng)RW線加負(fù)脈沖時，地址線和數(shù)據(jù)線的RW0RWRW線處于低狀態(tài)時，地址發(fā)生了變化，那么同樣的數(shù)據(jù)將存貯到新的地址（②或③B/ROMRAMROM與RAM的定義和劃分已失去意義，因而是一種新型的存儲器技術(shù)。廉價的高密度可直接執(zhí)行固態(tài)性能0.5μs，CPU1μs內(nèi)至少要訪存一次。試問采用哪種刷成整個存貯器，其組成邏輯框圖如圖B9.3，其中使用一片2：4譯碼器。周期與單個存貯器片的讀/寫周期相差不多，應(yīng)采用異步刷新比較合理。步方式刷新，則刷新間隔為2m/128=15.6μs，可取刷新信號周期15μs。B ，MREQ（A12——A0（A0為低位2：4 MREQ2：4譯碼器使能控制端，該信號低電平（有效）時，譯碼PURWSRAMWERW1時存儲器執(zhí)行讀操R/W=0時，存儲器執(zhí)行寫操作。如圖B18.35 18 16 一個操作數(shù)在原寄存器（16個，另一個操作數(shù)在存儲器中（由變址寄存器內(nèi)容+偏移量決定RS型指令。 12 10 5 ——1510 4 位移量（16位一個操作數(shù)在源寄存器（16個，另一個操作數(shù)在存儲器中（由基值寄存器和位移量決定RS型指令。解：64條指令需占用操作碼字段（OP）61064K字的地址空間，設(shè)尋址模式（X）2位，形式地址（D）8 10 XDX=00直接尋址 有效地址E=D（256單元）X=01間接尋址 有效地址E=(D（64K）X=10變址尋址 E=(R)＋D（64K）X=11相對尋 有效地址E=（PC）＋D，PC16128K1632128條指16128KB264KBMAR18算術(shù)邏輯和I/O類指令，雙字長用于訪問主存的指令。 3 XDX=E=X=D=X=EPC PC16X=ERbD，Rb=16X=E=X=ERXD，RX10SUB（減法立即數(shù)imm13=-1,XOR（異或立即數(shù)imm13=-1,序 立直基+I為變址寄存器，S相3)EE=E=(B)+E=(I)×S+E=(B)+(I)+E=(B)+(I)×S+PC)6 4 4 1 2 IXIX000110解：(1).直接尋址，操作數(shù)在有效地址E=D的存儲單元中E=(RbD４ ＭＩＸA地址尋址，２為相對尋址，３為立即尋址；Ｘ為變址尋址。設(shè)ＰＣ，Ｒx，Ｒb分別為指（ E＝ E=（R相對尋 E=立即尋 D 變址尋 E=（R=位162位基值寄存器，1616CPU完成哪一種操作所花的時間最短？哪一種操作所花1（F0F1）H 23 4解：（1）RR型；第二種指令是雙字長二地址指令，RSRS型，R由目標(biāo)寄存器決定，S由20位地址（直接尋址）決定。RR型指令，不需要訪問存儲器。1234令字段是（4849）35志（某一位為1），其輸出修改微地址寄存器的適當(dāng)位數(shù)，從而實現(xiàn)微程序的分支轉(zhuǎn)移。1001011101110xxW1001011101110xxF3—打入SA的控制信號。F4—打入SB的控制信號。F7－鎖存器SB清零RESET信號。B3.1所示的處理機邏輯框圖中，有兩條獨立的總線和兩個獨立的存貯器。已知指令存貯IM16384字（18位DM65536字（字長16位。各寄存器均有“打入”（Rin）和“送出”（Rout）控制命令，但圖中未標(biāo)出。

10 （Ri） （Ri）B3.4：相應(yīng)的微操作控制信號列在限8位，請安排微指令的控制字段格式。a,c,d,g四個微命令信號可進(jìn)行直接控制，其整個控制字段組成cbfia ggj××××××××4 2 2B5.2所示，R1，R2，R3是三個寄存器，A和B是兩個三選一的多路開關(guān)AS0,AS1BS0，BS1BS0BS111R3，BS0BS1/S1S2=00時，ALU輸出=AS1S201時，ALUABS1S210時，ALUABS1S2=11時，ALU輸出=A⊕B2 2 2 3 1 3S1LDR1，LDR2P當(dāng)P0時，直接用μAR1——μAR3形成下一個微地址。當(dāng)P=1時，對μAR3進(jìn)行修改后形成下一個微地址。某計算機的數(shù)據(jù)通路如下圖所示，其中M—主存，MBR—主存數(shù)據(jù)寄存器，MAR—主存地址寄存器，R0-R3—通用寄存器，IR—指令寄存器，PC—程序計數(shù)器（具有自增能力，C、D--暫存器，ALU—算術(shù)邏輯單元（此處做加法器看待，移位器—左移、右ADD（R1（R2）+間接尋址（先取地址后加1。（R1（R2）取出操作數(shù)以后要加1進(jìn)行修改。指令周期流程圖如下：圖B19。B7.1ALU由通用函數(shù)發(fā)生器組成，M1—M3為多路開2433532目的操作數(shù)源操作數(shù) IR5，IR6bc決定?，F(xiàn)采用斷定方式實現(xiàn)微程序的程序控制，已知微地址寄存器長度為8位，要求：字段共10位，其格式如下,AI表示微地址寄存器： P2A1,A2 A8=P1·IR6·TIA7=P1·IR5·TIA6=P2·C0·TITIP1IR61TI脈沖到來時微地址寄存器狀態(tài)保持不變，A7，A6的修改也類似。/器PC。MDRIR(3MDRALUAC存貯器寫：AC→DR→M請問：（1） R1,R2,R3; R4,R1,R5 1234567而發(fā)生兩條指令間數(shù)據(jù)相關(guān).如果硬件上不采取措施,第2SUB2將寄存器R1的內(nèi)容傳送至（R2）位地址的貯存單元中。標(biāo)出各微操作信號序列。

PCO，GRW R2O，G GDRiR/W=0(寫)MOV，ADD，COM，ADTB14.1P（1）的條件是指令寄存器OPIR0，IR1，P（2）CJ，請設(shè)計畫出微程序控制器地B14.1看出，P（1）OP轉(zhuǎn)移邏輯。如圖B14.3所示。7cacheH=0.98，cache200ns，求cache50ns,250ns,cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時間解：命中率H=Ne/（NC+Nm）=3800/ +200)=訪問效率：E=Tc/Ta×100%=50/62.5×100%=80%容量為8個存貯單元。問：用虛擬地址為115作為快表檢索項，查得頁號為15的頁在主存中的起始地址為80000，故將80000與虛擬地址中的頁內(nèi)地址碼0324相加，求得主存實地址碼為80324。（2）960000128主存儲器周期是多少？cache命中率是多少？解：因為：ta=tc/e 所以：tc=ta×e=60×0.85=510ns(cache存取周期)tm=tc×r=510×4=204ns(主存存取周期)因為：e1[r1–rH]H2.42.558（1）16.511（2）2πR=2×3.14×11=69.08（cm）400位/cm×69.08cm276323454B每面信息量=3454B×220=759880B759880B×107598800DrrNN，N=3454Br為磁盤轉(zhuǎn)速，r=24006040轉(zhuǎn)/秒∴Dr=rN=40×3454B=13816個記錄塊記錄固定字節(jié)數(shù)目的信息，在定長記錄的數(shù)據(jù)塊中，活動頭磁盤組的編址方式可用 N個字，則數(shù)據(jù)傳輸率=rN個字/秒。又假設(shè)每塊的字?jǐn)?shù)為n，因而一旦讀寫頭定位在該秒，由此可得：Tb=Ts＋1/2r＋n/rN秒有一個磁盤組，共有8個盤片組成，每個盤片有兩個記錄面，盤組的最上和最下兩個記磁盤的道密度為40道/CM，磁盤轉(zhuǎn)速為9600轉(zhuǎn)/分。要求：每個存儲面的磁道數(shù)=40道/cm×5.5cm=220道內(nèi)道存儲容量=400位/cm×πD1=400×3.14×22=27632位=3454字節(jié) 即160道是調(diào)頻制（FM（MFM；是調(diào)相制（PE是調(diào)頻制（FM（NRZ；（NRZ1/（1）12288275×122884×275×1228813516800115mm：D1=122882πR1=17mmR2=R1+（275÷5）=115+55=D2122882πR211.5(3Cr·r30006050N12288（信道信息容量Cr·N5012288614400（4）1/2r12×50)10 B30ms,120ms，數(shù)據(jù)傳輸速率4ms,,并且更新時間同輸入輸出操作不相重疊。試問：解：（1）=1000×3000B=3000000B3000000B500Bms=2（30+120+6000）ms+4ms=3000000B÷1000B/ms=2×（30+60+3000）ms+4ms=每道存儲容量為96Kbit，求磁盤的存取時間與數(shù)據(jù)傳播率。解：2400/40/平均等待時間為：1400.512.5（ms）磁盤存取時間為：60ms12.5ms72.5msDrrNN96Kbitr40/Dr=rN=40×96K=3840K解：每道存儲容量為：15×512B磁盤轉(zhuǎn)速為：360/6/訪存時間為：16×1000ms×1/283.3寫入一道數(shù)據(jù)需用（最多）40+83.3=123.3ms寫入數(shù)據(jù)所用道數(shù)：3804076805（道）平均所需時間：108.3ms×5=541.5ms123.3ms×59帶寬。假定總帶寬的50%用于刷新屏幕，保留50%帶寬用于其他非刷新功能。1024×768，3B，