计算机组成原理计算题.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流计算机组成原理计算题【精品文档】第 7 页计算题:【第三章】交叉方式的片选方法，交叉方式的地址分配，交叉存取度的概念，交叉存储器的带宽的计算多模块交叉存储器采用低位地址做偏选。模块存取一个字的存储周期为T ，总线传送时间为 t ，存储器的交叉模块数为m，称 m=T / t为交叉存取度。【例5】存储器容量32字，字长64位，模块数m=4，存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期t=50ns，若连续读出4个字，顺序和交叉的带宽各为多少？信息总量q=64b*4=256b所需时间：交叉t1=T +（m-1）*t =350ns ；顺序t2=m*T

2、=800ns；带宽：交叉W1=q / t1 =730Mb / s ； 顺序W2=q / t2 =320Mb / s.【2007】1. 设阶码3位，尾数6位，按浮点运算方法（否则不计分），完成x-y运算，x=2-0110.100101, y=2-010(-0.011110)。(共9分)2. 有一个1024K16位的存储器，由256K8位的SRAM芯片构成。（9分）问： (1) 总共需要多少DRAM芯片? （3分） (2) 设计此存储体组成框图。（6分）3. 已知 x= -0.101011 , y=0.111010 ,要求：(共7分)(1) 写出变形补码x补和y补和-y补；(3分)(2) 用变形补

3、码计算x+y补和x-y补，并判断是否溢出。(4分)4.已知 x= 0.10101, y=0.11001，计算x*y补和其真值（要求有补码直接乘法的算式）。(9分)5. 设有一微指令格式字长为24位，其中下址字段8位；判别测试字段3位；其余为操作控制字段。操作控制字段采用混合编码方式，有5位分别经一个3:8译码器和一个2:4译码器输出，其它均为直接控制。问：(共5分，要求有算式)(1) 这种指微指令格式中最多可以表示多少个微命令？(2分)(2) 一条微指令最多可同时发出多少个微命令？(2分)(3) 可直接寻址的控制存储器最大单元数是多少？(1分)-答案-1 设两数均以补码表示，阶码和尾数均采用双

4、符号位，则它们的浮点表示分别为： x浮=11101,0.100101 -y浮=11110, 0.011110 1(1)求阶差并对阶 1 E=Ex-Ey=Ex补-Ey补=Ex补+-Ey补=11101 + 00 010 =11 111即E为-1，x阶码小，应使Mx右移1位，Ex加1 x浮=11 110,00.010010(1)(2)尾数求和 2 0 0. 0 1 0 0 1 0 (1)+0 0. 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 (1)(3)规格化 2 可见尾数运算结果的符号位与最高位不相同，不需要执行规格化处理(4)舍入处理 11 110, 00.110001。 1(5)判

5、溢出 阶码两符号位为11，无溢出。1故最后结果为x浮+y浮=11 110, 00.110001， 真值为2-2*0.110001 。 12 (1) 3 (2) 存储体组成框图如下：6CS3R/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WD7D0D15D8256K8256K8256K8256K8256K8256K8256K8256K8A17A0R/WCS0CS0CS1CS1CS2CS2CS3CS3A18A19CS2CS1CS0R/W3 x= -0.101011 , y=0.111010(3) x补=11.010101y补=00.111010-y补=11.000110(4) x+y补=x补+y补x-y补

6、=x补+-y补11.01010111.010101 00.11101011.00011000.001111(没有溢出)10.011011(有负溢出) x+y=0.001111 x-y=-1.1101014. 解：x= 0.10101, x补=0.10101y=0.11001，y补=1.00111 (0).1 0 1 0 1 (1).0 0 1 1 1 (0) 1 0 1 0 1 (0) 1 0 1 0 1 (0) 1 0 1 0 1 0 (1)(0)(1)(0)(1) 1. 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 x 补*y补=1.0111101011其值x*y=-0.1000010101=-

7、(512+8+4+1)/1024=-525/1024.5. 解： (4) 由题意可知，其操作控制字段共248313位，13位的操作控制字段采用混合编码，直接表示的位数为13-3-2=8,3位译码后可表示7个微命令，2位译码后可表示3个微命令，所以该格式最多可以表示87318个微命令。 (2分)(5) 一条微指令最多可同时发出8+1+1=10个微命令(2分)(6) 因为其下址字段为8位,可直接寻址的控制存储器最大单元数是256。(1分)【2008】1 用8k*2位的RAM构成32k*8位的存储器，需要多少片，说明原因，画出组成的逻辑框图。2用变形补码计算 X-Y ，X+Y，并判别结果的正确性。设

8、：X=0.11011，Y=-0.100103 存储器容量为32字，字长64位，模块数为8，用交叉方式进行组织，存储周期为200ns，数据总线宽度为64位，总线传输周期为50ns，问该存储器的带宽是多少？4 已知某机采用微程序控制，其控制存储器容量为51248位。微程序可在控制存储器中实现转移，可控制微程序转移的条件共4个。微指令采用水平型格式，微命令采用直接控制，后继微指令地址采用断定方式，问微指令格式中三个字段分别应为多少位？5已知 x= 0.10101, y=0.11001，计算x*y补和其真值（要求有补码直接乘法的算式）-答案-1 (32k*8)/(8k*2)=4*4=16 4片为一组，

9、共需要4组。C P U2:42 X补=0011011 Y补=1101110 -Y补=0010010 X补+-Y补=0101101 溢出 X补+Y补=0001001 无溢出 X+Y = 0.010013 连续读出8个字的信息量是64位8=512位连续读出8个字所需的时间是200+750=5.510-7s交叉存储器的带宽是 512位/5.510-7s=93107位/s4 假设判别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。由于控存容量为512单元，所以下地址字段为9位。故微命令字段字长为48-9-4=35位。 5 解：x= 0.10101, x补=0.10101y=0.1

10、1001，y补=1.00111 (0).1 0 1 0 1 (1).0 0 1 1 1 (0) 1 0 1 0 1 (0) 1 0 1 0 1 (0) 1 0 1 0 1 0 (1)(0)(1)(0)(1) (1).0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 x 补*y补=1.0111110011其值x*y=-0.1000001101=-(512+8+4+1)/1024=-525/1024.其值x*y=-0.1000010101=-(512+8+4+1)/1024=-525/1024.【2009】1. 设有两个浮点数x=2ExSx，y=2EySy，Ex=(-10)2,Sx=(+0.1001)2,E

11、y=(+10)2,Sy=(+0.1011)2。若尾数4位，数符1位，阶码2位，阶符1位，求x+y=？并写出运算步骤及结果。(7分)2已知X=-0.01111，Y=+0.11001，求X补，-X补，Y补，-Y补，X+Y=？，X-Y=？（用变形补码计算，并说明结果是否出现溢出）。（6分）3 如下图所示的CPU逻辑框图中，有两条独立的总线和两个独立的存储器。已知指令存储器IM最大容量为16384字（字长18位），数据存储器DM最大容量是65536字（字长16位）。各寄存器均有“打入”(Rin)“送出”(Rout)控制命令，但图中未标出。（8分）（1）指出下列寄存器的位数：程序计数器PC，指令寄存器I

12、R，累加器AC0、AC1，通用寄存器R0R3，指令存储器地址寄存器IAR,，指令存储器数据存储器IDR，数据存储器地址寄存器DAR，数据存储器数据寄存器DDR。（3分）(2) 设机器指令格式为 17 13 12 0 OP X加法指令可写为“ADD X(Ri)” ,其功能是(AC0) + (Ri) + X)AC1,其中(Ri) + X)部分通过寻址方式指向数据存储器DM。现取Ri为R1。画出ADD指令的指令周期流程图，写明“数据通路”和相应的微操作控制信号。（5分）4 某计算机的主存地址空间大小为256 MB，按字节编址。指令Cache和数据Cache分离，均有8个Cache行，每个Cache行

13、大小为64 B，数据Cache采用直接映射方式。现有两个功能相同的程序A和B，其伪代码如下所示： 程序A: 程序B: int a256256; int a256256; int sum_array1() int sum_array2() int i,j,sum=0; int i,j,sum=0; for (i=0;i256;i+) for (j=0;j256;j+) for(j=0;j256;j+) for(i=0;i256;i+) sum+=aij; sum+=aij; return sum; return sum;假定int类型数据用32位补码表示，程序编译时i, j, sum均分配在寄存

14、器中，数组a按行优先方式存放，其首地址为320（十进制数）。请回答下列问题，要求说明理由或给出计算过程。（5分）（1）若不考虑用于Cache一致性维护和替换算法的控制位，则数据Cache的总容量为多少？（2分）（2）数组元素a031和a11各自所在的主存块对应的Cache行号分别是多少（Cache行号从0开始）？（2分） (3）程序A和B的数据访问命中率各是多少？哪个程序的执行时间更短？（1分）5有一个1024K16位的存储器，由512K4位的DRAM芯片构成（5分）。问： (1) 总共需要多少DRAM芯片? （2分） (2) 设计此存储体组成框图。（3分）6已知 x= 0.11101, y=

15、0.10011，计算x*y补和其真值（要求有补码直接乘法的算式）（4分）-答案-1 对阶： J=ExEY=（-10）2（+10）2=（-100）2 所以ExEY，则Sx右移4位，Ex+(100)2=(10)2=EY。SX右移四位后SX=0.00001001，经过舍入后SX=0001，经过对阶、舍入后，X=2（10）2（0.0001）2尾数求和： SX+SY0 0001（SX） + 0. 1011（SY） SX+SY=0. 1100结果为规格化数。所以： X+Y=2（10）2（SX+SY）=2（10）2（0.1100）2=（11.00）22 X原=1.01111 X补=1.10001 -X补=0

16、.01111 Y原=0.11001 Y补=0.11001 -Y补=1.00111 X补 11.10001 + Y补 00.11001 X+Y补 00.01010 X+Y=+0.01010 X补 11.10001 + -Y补 11.00111 X-Y补 10.11000因为符号位相异，所以结果发生溢出。3 pc=14位 IR=18位 AC0=AC1=16位 R0-R3=16位 IAR=14位 IDR=18位 DAR=16位 DDR=16位4 （1）主存容量256MB，按字节寻址的地址位数应为28位，数据Cache分为8行（用3位地址），每行64B（用6位地址），因此Cache中每个字块的Tag字

17、段的位数应是28-9=19位，还要使用一个有效位，二者合计为20位；因此数据Cache的总容量应为：64B8+(20/88)B = 532B。 （2）数组A031所在的主存块对应的Cache行号是： （320+314）div 64 = 6， 数组A11所在主存块对应的Cache行号： (320+2564+ 14) div 64) mod 8 = 5。 所以a031所在主存块映射到Cache第6行， a11所在主存块映射到Cache第5行。（3）编译时i, j, sum均分配在寄存器中，故数据访问命中率仅考虑数组a的情况。这个程序的特点是数组中的每一个int 类型的数据只被使用一次。数组A按行优先存放，数据Cache正好放下数组半行中的全部数据，即数据的存储顺序与使用次序有更高的吻合度，每个字块存16个int类型的数据，访问每个字块中头一个字不会命中，但接下来的15个字都会命中，访问全部字块都符合这一规律，命中率是15/16，即程序A的数据访问命中率为93.75%；程而程序B是按照数组的列执行外层循环，在内层循环过程中，将连续访问不同行的同一列的数据，不同行的同一列数据使用的是同一个Cache单元，每次都不会命中，命中率是0，程序执行特别慢。根据上述计算出的命中率，得出程序B每次取数都要访问主存，所以程序A的执行比程序B快得多。5