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SP0158计算机组成原理网站习题课1.2,1.3,1.8 1.2 计算机硬件由哪几部分组成计算机硬件由哪几部分组成?各部分各部分的作用是什么的作用是什么?各部分之间是怎样联系的各部分之间是怎样联系的?1.3 计算机系统可分哪几个层次计算机系统可分哪几个层次?说明各说明各层次的特点及其相互联系。层次的特点及其相互联系。1.8 冯冯诺依曼结构的特点是什么诺依曼结构的特点是什么?3.8设十进制数设十进制数X=(+128.75)2-10(1)若若(Y)2=(X)10，用定点数表示，用定点数表示Y值。值。(2)设用设用21个二进制位表示浮点数，阶码用个二进制位表示浮点数，阶码用5位，其中阶符用位，其中阶符用1位；尾数用位；尾数用16位，其中位，其中符号用符号用1位。阶码底为位。阶码底为2。写出阶码和尾数。写出阶码和尾数均用原码表示的均用原码表示的Y的机器数。的机器数。(3)写出阶码和尾数均用反码表示写出阶码和尾数均用反码表示Y的机器的机器数。数。(4)写出阶码和尾数均用补码表示写出阶码和尾数均用补码表示Y的机器的机器数。数。3.9设机器字长设机器字长16位。定点表示时，数值位。定点表示时，数值15位，位，符号位符号位1位；浮点表示时，阶码位；浮点表示时，阶码6位，其中阶位，其中阶符符1位；尾数位；尾数10位，其中，数符位，其中，数符1位；阶码底位；阶码底为为2。试求：。试求：(1)定点原码整数表示时，最大正数，最小负数各定点原码整数表示时，最大正数，最小负数各是多少是多少?(2)定点原码小数表示时，最大正数，最小负数各定点原码小数表示时，最大正数，最小负数各是多少是多少?(3)浮点原码表示时，最大浮点数和最小浮点数各浮点原码表示时，最大浮点数和最小浮点数各是多少是多少?绝对值最小的呢绝对值最小的呢(非非0)?3.13用压缩十进制数串表示法表示下列十进用压缩十进制数串表示法表示下列十进制数：制数：+66，-78，+254，-396，+1980，-1992。3.27设某运算器只由一个加法设某运算器只由一个加法器和器和A，B两个两个D型边沿寄型边沿寄存器组成，存器组成，A，B均可接收均可接收加法器输出，加法器输出，A还可接收还可接收外部数据，如图。问：外部数据，如图。问：(1)外部数据如何才能传送外部数据如何才能传送到到B?(2)如何实现如何实现A+BA和和A+BB?3.29如果采用偶校验，下述两个数据的校验如果采用偶校验，下述两个数据的校验位的值是什么位的值是什么?(1)0101010 (2)00110113.30设有设有16个信息位，个信息位，如果采用海明校验，如果采用海明校验，至少需要设置多少个校验位至少需要设置多少个校验位?应放在哪些应放在哪些位置上位置上?3.31设有设有8位有效信息，试为之编制海明校验位有效信息，试为之编制海明校验线路。说明编码方法，并分析所选方案线路。说明编码方法，并分析所选方案具有怎样的检错与纠错能力。若具有怎样的检错与纠错能力。若8位信息位信息为为01101101，海明码是何值，海明码是何值?4.5有一个有一个512K16的存储器，由的存储器，由64K1的的2164RAM芯片构成芯片构成(芯片内是芯片内是4个个128128结结构构)。(1)总共需要多少个总共需要多少个RAM芯片芯片?(2)采用分散刷新方式，如单元刷新间隔不超过采用分散刷新方式，如单元刷新间隔不超过2ms，则刷新信号的周期是多少，则刷新信号的周期是多少?(3)如采用集中刷新方式，设读如采用集中刷新方式，设读/写周期写周期T=0.1s，存储器刷新一遍最少用多少时间，存储器刷新一遍最少用多少时间?4.6某机器中，已知道有一个地址空间为某机器中，已知道有一个地址空间为0000H1FFFH的的ROM区域，现在再用区域，现在再用RAM芯片芯片(8K4)形成一个形成一个16K8的的RAM区域，起始地区域，起始地址为址为2000H，假设，假设RAM芯片有芯片有#CS和和#WE信信号控制端。号控制端。CPU地址总线为地址总线为A15A0，数据，数据总线为总线为D7D0，控制信号为，控制信号为R/#W(读读/写写)，#MREQ(当存储器进行读或写操作时，该信当存储器进行读或写操作时，该信号指示地址总线上的地址是有效的号指示地址总线上的地址是有效的)。要求画。要求画出逻辑图。出逻辑图。5.1某指令系统指令长某指令系统指令长16位，每个操作数的位，每个操作数的地址码长地址码长6位，指令分为无操作数、单操位，指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。若双操作数指令作数和双操作数三类。若双操作数指令有有K条，无操作数指令有条，无操作数指令有L条，问单操作条，问单操作数指令最多可能有多少条数指令最多可能有多少条?5.2基址寄存器的内容为基址寄存器的内容为2000H(H表示十六表示十六进制进制)，变址寄存器内容为，变址寄存器内容为03A0H，指，指令的地址码部分是令的地址码部分是3FH，当前正在执行，当前正在执行的指令所在地址为的指令所在地址为2B00H，请求出变址，请求出变址编址编址(考虑基址考虑基址)和相对编址两种情况的和相对编址两种情况的访存有效地址访存有效地址(即实际地址即实际地址)。6.1CPU结构如图所示，其中有一个累加寄存器结构如图所示，其中有一个累加寄存器AC、一个状态条件寄存器和其他四个寄存器，、一个状态条件寄存器和其他四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。要求：息传送方向。要求：(1)标明图中标明图中a,b,c,d四个寄存器的名称。四个寄存器的名称。(2)简述指令从主存取到控制器的数据通路。简述指令从主存取到控制器的数据通路。(3)简述数据在运算器和主存之间进行存简述数据在运算器和主存之间进行存/取取访问的数据通路。访问的数据通路。6.2设某计算机运算控制器逻辑图如图设某计算机运算控制器逻辑图如图6.8，控制信号意义见表，控制信号意义见表6.1，指令格式和微指令格式如下：，指令格式和微指令格式如下：指令格式指令格式 操作码操作码 rs,rd,rs1 imm或或disp微指令格式微指令格式 1 2 23 24 25 控制字段控制字段 下址字段下址字段其中其中123位代表的位代表的123号控制信号见表号控制信号见表6.1。试写出下述三条指令的微程序编码：试写出下述三条指令的微程序编码：(1)JMP(无条件转移到无条件转移到(rs1)+disp)(2)Load(从从(rs1)+disp指示的内存单元取数，送指示的内存单元取数，送rs保存保存)(3)Store(把把rs内容送到内容送到(rs1)+disp指示的内存单元指示的内存单元)提示：先列出各指令执行步骤和每步所需控制信号，最后再写出提示：先列出各指令执行步骤和每步所需控制信号，最后再写出编码编码6.7已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为容量为51248(位位)。微指令字长为。微指令字长为48位，微位，微程序可在整个控制存储器中实现转移，可控制程序可在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序转移的条件共微程序转移的条件共4个个(直接控制直接控制)，微指令，微指令采用水平型格式，如图所示。采用水平型格式，如图所示。(1)微指令中的三个字段分别应为多少位微指令中的三个字段分别应为多少位?(2)画出围绕这种微指令格式的微程序控制器画出围绕这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。逻辑框图。6.15设有主频为设有主频为16MHz的微处理器，平均每条指的微处理器，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉冲组成。由两个时钟脉冲组成。问：问：(1)存储器为存储器为“0等待等待”，求出机器速度。，求出机器速度。(2)假如每两个机器周期中有一个是访存周期，假如每两个机器周期中有一个是访存周期，需插入需插入1个时钟周期的等待时间，求机器速度。个时钟周期的等待时间，求机器速度。(“0等待等待”表示存储器可在一个机器周期完成表示存储器可在一个机器周期完成读读/写操作，因此不需要插入等待时间写操作，因此不需要插入等待时间)7.5设某计算机的设某计算机的cache采用采用4路组相联映像，已路组相联映像，已知知cache容量为容量为16KB，主存容量为，主存容量为2MB，每，每个字块有个字块有8个字，每个字有个字，每个字有32位。请回答：位。请回答：(1)主存地址多少位主存地址多少位(按字节编址按字节编址)，各字段如何划，各字段如何划分分(各需多少位各需多少位)?(2)设设cache起始为空，起始为空，CPU从主存单元从主存单元0，1，100。依次读出。依次读出101个字个字(主存一次读出一个字主存一次读出一个字)，并重复按此次序数读，并重复按此次序数读11次，问命中率为多少次，问命中率为多少?若若cache速度是主存的速度是主存的5倍，问采用倍，问采用cache与无与无cache比较速度提高多少倍比较速度提高多少倍?7.6设某计算机采用直接映像设某计算机采用直接映像cache，已知，已知容量为容量为4096B。(1)若若CPU依次从主存单元依次从主存单元0，1，99和和4096，4097，4195交替取指令，交替取指令，循环执行循环执行10次，问命中率为多少次，问命中率为多少?(2)如如cache存取时间为存取时间为10ns，主存存取时，主存存取时间为间为100ns，cache命中率为命中率为95%，求平均，求平均存取时间。存取时间。