(7.4)--计算机组成原理课外习题与解析.pdf

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1、 1 第一章第一章 习题集习题集 一一 选选择题择题 (每每小题小题 1 分分)1.完整的计算机应包括完整的计算机应包括（）。A.运算器、存储器、控制器运算器、存储器、控制器 B.外部设备和主机外部设备和主机 C.主机和实用程序主机和实用程序 D.配套的硬件设备和软件系统配套的硬件设备和软件系统 2.至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是（）。A.节约元件节约元件 B.运算速度快运算速度快 C.物理器件的性能决定物理器件的性能决定 D.信息处理方便信息处理方便 3.现代计算机内部一般采用二进制形式，我国历史上的现代计算机内部

2、一般采用二进制形式，我国历史上的（）即反映了二值逻辑的思想，即反映了二值逻辑的思想，它最早记载在它最早记载在（）上，距今已有约上，距今已有约（）千年。千年。A.八卦图、论衡、二八卦图、论衡、二 B.算筹、周脾算经、二算筹、周脾算经、二 C.算筹、九章算术、一算筹、九章算术、一 D.八卦图、周易、三八卦图、周易、三 4.没有外存贮器的计算机监控程序可以存放在没有外存贮器的计算机监控程序可以存放在（）。A.RAM B.FLASH C.RAM 和和 ROM D.CPU 5.冯冯诺依曼机工作的基本方式的特点是诺依曼机工作的基本方式的特点是（）。A.多指令流单数据流多指令流单数据流 B.按地址访问并顺序

3、执行指令按地址访问并顺序执行指令 C.堆栈操作堆栈操作 D.存贮器按内容选择地址存贮器按内容选择地址 6.对计算机的产生有重要影响的是：对计算机的产生有重要影响的是：（）。A.牛顿、维纳、图灵牛顿、维纳、图灵 B.莱布尼兹、布尔、图灵莱布尼兹、布尔、图灵 C.巴贝奇、维纳、麦克斯韦巴贝奇、维纳、麦克斯韦 D.莱布尼兹、布尔、克雷莱布尼兹、布尔、克雷 7.我国在我国在（）年研制成功了第一台电子数字计算机，第一台晶体管数字计算机于年研制成功了第一台电子数字计算机，第一台晶体管数字计算机于（）年完成。年完成。A.1946，1958 B.1950，1968 C.1958，1961 D.1959，196

4、5 8.六七十年代，在美国的六七十年代，在美国的（）州，出现了一个地名叫硅谷。该地主要工业是州，出现了一个地名叫硅谷。该地主要工业是（），它它也是也是（）的发源地。的发源地。A.马萨诸塞马萨诸塞，硅矿产地，通用计算机，硅矿产地，通用计算机 B.加利福尼亚，微电子工业，通用计算机加利福尼亚，微电子工业，通用计算机 C.加利福尼亚，硅生产基地，小型计算机和微处理机加利福尼亚，硅生产基地，小型计算机和微处理机 D.加利福尼亚，微电子工业，微处理机加利福尼亚，微电子工业，微处理机 9.2000 年超级计算机最高运算速度达到年超级计算机最高运算速度达到（）次。次。A.100 亿次亿次 B.1000 亿次

5、亿次 C.5000 亿次亿次 D.10000 亿次亿次 10.目前大多数集成电路生产中，所采用的基本材料为目前大多数集成电路生产中，所采用的基本材料为（）。A.单晶硅单晶硅 B.非晶硅非晶硅 C.锑化钼锑化钼 D.硫化镉硫化镉 11.从器件角度看，计算机经历了四代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于从器件角度看，计算机经历了四代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）型计算机。型计算机。A.并行并行 B.冯冯.诺依曼诺依曼 C.智能智能 D.实时处理实时处理 12.计算机硬件能直接执行的只有计算机硬件能直接执行的只有（）。A.符号语言符号语言 B.机器语言机器语言 C.汇编

6、语言汇编语言 D.机器语言和汇编语言机器语言和汇编语言 13.50 年代，为了发挥年代，为了发挥（）的效率，提出了的效率，提出了（）技术，从而发展了操作系统，通过它技术，从而发展了操作系统，通过它对对（）进行管理和调度。进行管理和调度。A.计算机计算机 操作系统操作系统 计算机计算机 B.计算计算 并行并行 算法算法 2 C.硬件设备硬件设备 多道程序多道程序 硬软资源硬软资源 D.硬件设备硬件设备 晶体管晶体管 计算机计算机 题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 1 D 2 C 3 D 4 B 5 B 6 B

7、7 D 8 D 9 B 10 A 11 B 12 B 13 C 二二 填空题（每填空题（每空空 1 分）分）1.存储存储【】并按并按【】顺序执行，这是顺序执行，这是【】型计算机的工作原理。型计算机的工作原理。2.2000 年超级计算机浮点最高运算速度达到每秒年超级计算机浮点最高运算速度达到每秒【】次。我国的次。我国的【】号计算机号计算机的运算速度达到的运算速度达到【】次，使我国成为美国次，使我国成为美国、日本后第三个拥有高速计算机的国家。、日本后第三个拥有高速计算机的国家。3.在计算机术语中，将运算器、控制器、在计算机术语中，将运算器、控制器、cache 合在一起，称为合在一起，称为【】，而将

8、，而将【】和存储器合在一起，成为和存储器合在一起，成为【】。4.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为【】。就其所传送信。就其所传送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括数据、息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括数据、【】和和【】信息。信息。题号题号 空空 答案答案 空空 答案答案 空空 答案答案 1 存储区域存储区域 访问方式访问方式/2 全相联全相联 直接直接 组相联组相联 3 浮点浮点 指指 对阶对阶 4 存储容量存储容量 存取时间存取时间 存储周期存储周期 5 触发器触发器 电荷存储器件电荷存储器件/6 独立

9、请求独立请求 链式查询链式查询/7 集中式集中式 分布式分布式/8 停止停止 CPU 访内访内 周期挪用周期挪用 DMA 和和 CPU 交替访内交替访内 3 第二章第二章 习题集习题集 一一 选择题选择题(每小题每小题 1 分分)1.某机字长某机字长 32 位，其中位，其中 1 位符号位，位符号位，31 位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为（）。A.+（1 2-32）B.+（1 2-31）C.2-32 D.2-31 2.定点定点 16 位字长的字，采用位字长的字，采用 2 的补码形式表示时的补码形式表示时,一个字所能表示的整数范围是一个字所能

10、表示的整数范围是（）。A-215 +（215 -1）B.-（215 1）+（215 1）C.-（215+1）+215 D.-215 +215 3.用用 64 位字长（其中位字长（其中 1 位符号位）表示定点整数时，所能表示的数值范围是位符号位）表示定点整数时，所能表示的数值范围是（）。A.0，264 1 B.0，263 1 C.0，262 1 D.0，263 4.用用 32 位字长（其中位字长（其中 1 位符号位）表示定点小数是，所能表示的数值范围是位符号位）表示定点小数是，所能表示的数值范围是（）。A 0，1 2-32 B.0，1 2-31 C.0，1 2-30 D.0，1 5.用用 16

11、位字长（其中位字长（其中 1 位符号位）表示定点整数时，所能表示的数值范围是位符号位）表示定点整数时，所能表示的数值范围是（）。A.0，216 1 B.0，215 1 C.0，214 1 D.0，215 6.用用 16 位字长（其中一位符号位）表示定点小数时，所能表示的数值范围是位字长（其中一位符号位）表示定点小数时，所能表示的数值范围是（）。A.0N1-2-（16+1）B.0N1-2-16 C.0N1-2-（16-1）D.0N1 7.设设 32 位浮点数中，符号位为位浮点数中，符号位为 1 位，阶码为位，阶码为 8 位，尾数位为位，尾数位为 23 位，则它所能表示的最大规位，则它所能表示的最

12、大规格化正数为格化正数为（）。A.+（2 2-23）2+127 B1+（1 2-23）2+127 C+（2 223）2+255 D2+127-223 8.某机字长某机字长 32 位，其中位，其中 1 位符号位，位符号位，31 位表示尾数。若用定点整数表示，则最大正整数是位表示尾数。若用定点整数表示，则最大正整数是（）。A.+（231-1）B.+（230-1）C.+231 D.+232 9.已知已知 X 为整数，且为整数，且X补补=10011011，则，则 X 的十进制数值是的十进制数值是（）。A+155 B.101 C.155 D.+101 10.下列数中最大的数为下列数中最大的数为（）。A.

13、（10010101）2 B.（227）8 C.（96）8 D.（143）5 11.下列数中最小的数是下列数中最小的数是（）。A.（100101）2 B.（50）8 C.（100010）BCD.D.（625）16 12.一个一个 8 位的二进制整数，采用补码表示，且由位的二进制整数，采用补码表示，且由 3 个个“1”和和 5 个个“0”组成，则最小值为组成，则最小值为（）。A.-127 B.-32 C.-125 D.-3 13.在机器数在机器数（）中，零的表示形式是唯一的。中，零的表示形式是唯一的。A.原码原码 B.补码补码 C.移码移码 D.反码反码 14.8 位定点字长的字，采用位定点字长的

14、字，采用 2 的补码表示时，一个字所能表示的整数范围是的补码表示时，一个字所能表示的整数范围是（）。A.128 +127 B.127 +127 C.129 +128 D.-128 +128 15.X补补=1.X1X2X3X4，当满足，当满足（）时，时，X -1/2 成立。成立。A.X1=1，X2X4至少有一个为至少有一个为 1 B.X1=1，X2X4任意任意 C.X1=0，X2X4至少有一个为至少有一个为 1 D.X1=0，X2X4任意任意 16.（）表示法主要用于表示浮点数中的阶码。表示法主要用于表示浮点数中的阶码。4 A.原码原码 B.补码补码 C.反码反码 D.移码移码 17.假定下列字

15、符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校校验的字符码是假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校校验的字符码是（）。A.11001011 B.11010110 C.11000001 D.11001001 18.在定点二进制运算器中，减法运算一般通过在定点二进制运算器中，减法运算一般通过（）来实现。来实现。A.原码运算的二进制减法器原码运算的二进制减法器 B.补码运算的二进制减法器补码运算的二进制减法器 C.原码运算的十进制加法器原码运算的十进制加法器 D.补码运算的二进制加法器补码运算的二进制加法器 19.在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有在定点运算器中，无论

16、采用双符号位还是单符号位，必须有（），它一般用，它一般用（）来来实现。实现。A.译码电路，译码电路，与非门；与非门；B.编码电路，编码电路，或非门；或非门；C.溢出判断电路溢出判断电路，异或门；，异或门；D.移位电路，移位电路，与或非门；与或非门；20.下列表达式中正确的运算结果为下列表达式中正确的运算结果为（）。A.（10101）2（2）10=（20202）2 B.（10101）3（2）10=（20202）3 C.（10101）3（3）10=（30303）3 D.（101010）3-（20202）3=（11011）3 21.按其数据流的传递过程和控制节拍来看，阵列乘法器可认为是按其数据流的传

17、递过程和控制节拍来看，阵列乘法器可认为是（）。A.全串行运算的乘法器全串行运算的乘法器 B.全并行运算的乘法器全并行运算的乘法器 C.串串并行运算的乘法器并行运算的乘法器 D.并并串型运算的乘法器串型运算的乘法器 22.运算器虽有许多部件组成，但核心部件是运算器虽有许多部件组成，但核心部件是（）。A.数据总线数据总线 B.算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元 C.多路开关多路开关 D.累加寄存器累加寄存器 23.运算器的主要功能是进行运算器的主要功能是进行（）。A.逻辑运算逻辑运算 B.算术运算算术运算 C.逻辑运算与算术运算逻辑运算与算术运算 D.初等函数的运算初等函数的运算 24.算术算术/逻

18、辑运算单元逻辑运算单元 74181ALU 可完成可完成（）。A.16 种算术运算功能种算术运算功能 B.16 种逻辑运算功能种逻辑运算功能 C.16 种算术运算功能和种算术运算功能和 16 种逻辑运算功能种逻辑运算功能 D.4 位乘法运算和除法运算功能位乘法运算和除法运算功能 25.四片四片 74181ALU 和和 1 片片 74182CLA 器件相配合，具有如下进位传递功能器件相配合，具有如下进位传递功能（）。A.行波进位；行波进位；B.组内先行进位，组间先行进位；组内先行进位，组间先行进位；C.组内先行进位，组间行波进位；组内先行进位，组间行波进位；D.组内行波进位，组间先行进位；组内行波

19、进位，组间先行进位；26.八位微型计算机中乘除法大多数用八位微型计算机中乘除法大多数用（）实现。实现。A.软件软件 B.硬件硬件 C.固件固件 D.专用片子专用片子 27.定点计算机用来进行定点计算机用来进行（）_。A 十进制数加法运算；十进制数加法运算；B.定点数运算；定点数运算；C.浮点数运算；浮点数运算；D.既进行定点数运算也进行浮点数运算；既进行定点数运算也进行浮点数运算；28.如果浮点数尾数用补码表示，则判断下列哪一项的运算结果是规格化数如果浮点数尾数用补码表示，则判断下列哪一项的运算结果是规格化数（）。A.1.11000 B.0.01110 C.1.00010 D0.01010 2

20、9.若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是（）。A 阶符与数符相同为规格化数阶符与数符相同为规格化数 B.阶符与数符相异为规格化数阶符与数符相异为规格化数 C.数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数 D 数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数 30.从下面浮点运算器的描述中选出两个描述正确的句子从下面浮点运算器的描述中选出两个描述正确的句子（）。A.浮点运算器可用两个松散连接的定点运算部件浮点运算器可用两个松散连接的定点运算部件阶

21、码部件和尾数部件。阶码部件和尾数部件。5 B.阶码部件可实现加、减、乘、除四种运算。阶码部件可实现加、减、乘、除四种运算。C.阶码部件只进行阶码相加、相减和比较操作。阶码部件只进行阶码相加、相减和比较操作。D.尾数部件只进行乘法和除法运算。尾数部件只进行乘法和除法运算。题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 题号题号 答案答案 1 D 2 B 3 B 4 C 5 C 6 C 7 B 8 A 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 二二 填空题（每

22、小题填空题（每小题 3 分）分）1.一个定点数由一个定点数由 A.（）和和 B.（）两部分组成。根据小数点位置不同，定点数有两部分组成。根据小数点位置不同，定点数有 C.（）和纯整数之分。和纯整数之分。2.按按 IEEE764 标准，一个浮点数由标准，一个浮点数由 A.（），阶码，阶码 E，尾数，尾数m 三部分组成。其中阶码三部分组成。其中阶码 E的值等于指数的的值等于指数的 B.（）加上一个固定加上一个固定 C.（）。3.数的真值变成机器码可采用数的真值变成机器码可采用 A.（）表示法，表示法，B.（）表示法，表示法，C.（）表示法，表示法，移移 码表示法。码表示法。4.移码表示法主要用于表

23、示移码表示法主要用于表示 A.（）数的阶码数的阶码 E，以利于比较两个，以利于比较两个 B.（）的大小和的大小和 C.（）操作。操作。5.字符信息是字符信息是 A（）数据，它处理数据，它处理 B（）领域的问题。国际上采用的字符系统是七领域的问题。国际上采用的字符系统是七单元的单元的 C（）码。码。6.为了运算器的为了运算器的 A._，采用了，采用了 B._进位，进位，C._乘除法和流水线等并行措施。乘除法和流水线等并行措施。三三 其他题（）其他题（）1.（10 分）设机器字长分）设机器字长 32 位，定点表示，尾数位，定点表示，尾数 31 位，数符位，数符 1 位，问：位，问：（1）定点原码整

24、数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？（2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？多少？解：（解：（1）定点原码整数表示：）定点原码整数表示：最大正数：最大正数：数值数值=（231 1）10 最小负数：最小负数：数值数值=-（231 1）10 （2）定点原码小数表示：）定点原码小数表示：最大正数值最大正数值=（1 2-31）10 最小负数值最小负数值=-（1 2-31）10 2.（9 分）设机器字长分）设机器字长 16 位，定点表示，尾数位，定点表示，尾数 15 位，数符位，数符

25、 1 位，问：位，问：（1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？）定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？（2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？解：解：定点原码整数表示定点原码整数表示 0 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 1 111 111 111 111 111 111 111 111 111 1111 6 最大正数最大正数 数值数值=（215 1）10=（+32767）10 最小负数最小负数 数值数值=-（215 1）10=（-32767）

26、10 定点原码小数表示定点原码小数表示 最大正数值最大正数值=（+0.1111）2 =（1 2-15 ）10 最小负数值最小负数值=（-0.1111）2 =-（1-2-15 ）10 3.（9 分）假设由分）假设由 S，E，M 三个域组成的一个三个域组成的一个 32 位二进制字所表示的非零规格化浮点数位二进制字所表示的非零规格化浮点数 x，其中其中 M=23 位，位，E=8 位，位，S=1 位，其值表示为位，其值表示为：x=（-1）S（1.M）2E 128 问：其所表示的规格化的最大正数、问：其所表示的规格化的最大正数、最小正数、最小正数、最大负数、最大负数、最小负数是多少？最小负数是多少？解：

27、（解：（1）最大正数）最大正数 x=1+（1 2-23）2127 （2）最小正数）最小正数 x=102-128 （3）最大负数）最大负数 x=-102-128 （4）最小负数）最小负数 x=-1+（1 2-23）2127 4.（9 分）分）将十进制数将十进制数 20.59375 转换成转换成 32 位浮点数的二进制格式来存储。位浮点数的二进制格式来存储。解：先将十进制数转换为二进制数：解：先将十进制数转换为二进制数：（20.59375）10=（10100.10011）2 然后移动小数点，使其在然后移动小数点，使其在 1，2 位之间位之间 10100.10011=1.01001001124,e=

28、4 于是得到于是得到 S=0，E=4+127=131 M=010010011 最后得到最后得到 32 位浮点数的二进制格式为：位浮点数的二进制格式为：0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000=（41A4C000）16 5.（9 分）求证：分）求证：X补补+Y 补补 =X+Y 补补 （moD.2）解：（解：（1）x 0,y 0,则则 x+y 0 X补补+Y 补补 =x+y=X+Y 补补 （moD.2）(2)x 0,y 0 或或 x+y 0 时，时，2+(x+y)2，进位，进位 2 必丢失，又因必丢失，又因(x+y)0,所以所以 X补补+Y 补补 =x+y=X

29、+Y 补补 （moD.2）当当 x+y0 时，时，2+(x+y)2，又因，又因(x+y)0,所以所以 X补补+Y 补补 =x+y=X+Y 补补 （moD.2）（3）x 0,则则 x+y 0 或或 x+y 0 这种情况和第这种情况和第 2 种情况一样，把种情况一样，把 x 和和 y 的位置对调即得证。的位置对调即得证。（4）x 0,y 0,则则 x+y 0 因为因为 X补补=2+x,Y 补补 =2+y 所以所以X补补+Y 补补 =2+x+2+y=2+（2+x+y）上式第二部分一定是小于上式第二部分一定是小于 2 大于大于 1 的数，进位的数，进位 2 必丢失，又因（必丢失，又因（x+y）x 0

30、x补补=2x0+x，其中，其中 x0=8 1,0 x -1 证明：当证明：当 1 x 0 时，即时，即 x 为正小数，则为正小数，则 1 x 补补=x 0 因为正数的补码等于正数本身，所以因为正数的补码等于正数本身，所以 1 x 0.x1x2xn 0，x0=0 当当 1 x -1 时，即时，即 x 为负小数，根据补码定义有：为负小数，根据补码定义有：2 x 补补=2+x 1（mod2）即即 2 x0.x1x2xn 1，xn=1 所以所以 正数：正数：符号位符号位 x0=0 负数：负数：符号位符号位 x0=1 若若 1 x0，x0=0，则，则 x 补补=2 x0+x=x 若若 -1 x x 0

31、所以有所以有 x 补补=2 x0+x，x0=1,0 x -1 9.（9 分）设分）设x补补=x0.x1x2xn。求证：求证：x=-x0+=ni 1xi2-i 证明：当证明：当 x 0 时，时，x0=0，x补补=0.x1x2xn=ni 1 xi 2-i=x 当当 x x -2n,同时由补码的定义同时由补码的定义y补补=2n+1+y x移移+y补补=2n+x+2n+1+y =2n+1+(2n+(x+y)即即 x+y移移 =x移移+y补补 (moD.2n+1)11.（9 分）已知分）已知 x=-0.01111 ，y=+0.11001，求求 x 补补 ，-x 补补 ，y 补补 ，-y 补补 ，x+y=

32、？，x y=？解：解：x 原原=1.01111 x 补补=1.10001 所以所以：-x 补补=0.01111 y 原原=0.11001 y 补补=0.11001 所以所以 ：-y 补补=1.00111 9 x 补补 11.10001 x 补补 11.10001 +y 补补 00.11001 +-y 补补 11.00111 x+y 补补 00.01010 x-y 补补 10.11000 所以：所以：x+y=+0.01010 因为符号位相异，结果发生溢出因为符号位相异，结果发生溢出 12.（9 分）已知：分）已知：x=0.1011，y=-0.0101，求，求：21x补补，41 x补补，-x 补补

33、，21y补补，41y补补，-y 补补，x+y=?,x y=?解：解：x 补补=0.1011 ，y 补补=1.1011 21x 补补=0.01011 ，21y 补补=1.11011 41x 补补=0.001011，41 y 补补=1.111011 -x 补补=1.0101 ，-y 补补=0.0101 x 补补=00.1011 x 补补=00.1011+-y 补补=00.0101 +y 补补=11.1011 01.0000 00.0110 符号位相异符号位相异 x y 溢出溢出 x+y=0.0110 13.（10 分）分）设设X补补=01111，Y补补=11101，用带求补器的补码阵列乘法器求出乘

34、积，用带求补器的补码阵列乘法器求出乘积 XY=？并用？并用十进制数乘法验证。十进制数乘法验证。解：设最高位为符号位，输入数据为解：设最高位为符号位，输入数据为 x 补补=01111 y 原原=11101 y 补补=10011 算前求补器输出后：算前求补器输出后：x=1111 y=1101 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 乘积符号位运算：乘积符号位运算：1 1 1 1 x0y0=01=1 +1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 算后求补级输出为算后求补级输出为 00111101，加上乘积符号位，加上乘积符号位 1，最后得补码乘积值为，最后得补码乘积值为

35、10011101 。利用补码与真值的换算公式，补码二进制数的真值是：利用补码与真值的换算公式，补码二进制数的真值是：xy=-128+125+124+123+122+120=-195 十进制数乘法验证：十进制数乘法验证：xy=（+15）（-13）=-195 10 14.（9 分）设分）设 A=anan-1a1a0 是已知的（是已知的（n+1=5）位的二进制原码，其中最高字位为符）位的二进制原码，其中最高字位为符号位，画号位，画出 原 码出 原 码转 换 为转 换 为补 码 的补 码 的电路图。电路图。解：逻辑图如解：逻辑图如图图 B12.2：15.（9 分）分）某 加 法某 加 法器进位链小组信

36、号为器进位链小组信号为 C4C3C2C1，低位来的信号为，低位来的信号为 C0，请分别按下述两种方式写出，请分别按下述两种方式写出C4C3C2C1的逻辑表达式。的逻辑表达式。（1）串行进位方式串行进位方式 （2）并行进位方式并行进位方式 解解：（：（1）串行进位方式：）串行进位方式：C1=G1+P1 C0 其中：其中：G1=A1 B1，P1=A1B1 C2=G2+P2 C1 G2=A2 B2，P2=A2B2 C3=G3+P3 C2 G3=A3 B3,P3=A3B3 C4=G4+P4 C3 G4=A4 B4,P4=A4B4 (2)并行进位方式：并行进位方式：C1=G1+P1 C0 C2=G2+P

37、2 G1+P2 P1 C0 C3=G3+P3 G2+P3 P2 G1+P3 P2 P1 C0 C4=G4+P4 G3+P4 P3 G2+P4P3 P2 G1+P4 P3 P2 P1 C0 其中其中 G1G4，P1P4 表达式与串行进位方式相同。表达式与串行进位方式相同。16.（10分）设有两个浮点数分）设有两个浮点数x=2ExSx，y=2EySy，Ex=(-10)2,Sx=(+0.1001)2,Ey=(+10)2,Sy=(+0.1011)2。若尾数。若尾数 4 位，数符位，数符 1 位，阶码位，阶码 2 位，阶符位，阶符 1位，求位，求 x+y=？并写出运算步骤及结果。？并写出运算步骤及结果。

38、解：因为解：因为 X+Y=2Ex（Sx+Sy）（Ex=Ey），所以求），所以求 X+Y 要经过对阶、尾数求和及规格化等步要经过对阶、尾数求和及规格化等步骤。骤。（1）对阶：对阶：J=ExEY=（-10）2（+10）2=（-100）2 所以所以 Ex=m,以保证启动某模快后经过以保证启动某模快后经过 m 时间后再次启动该模快时，它的上时间后再次启动该模快时，它的上次存取操作已经完成。这样连续读取次存取操作已经完成。这样连续读取 m 个字所需要时间为个字所需要时间为 t1=T+(m 1)=m+m =(2m 1)(2)故交叉存储器带宽为故交叉存储器带宽为 W1=1/t1=1/(2m-1)(3)而顺序

39、方而顺序方式存储器连续读取式存储器连续读取 m 个字所需时间为个字所需时间为 t2=mT=m2 (4)存储器带宽为存储器带宽为 W2=1/t2=1/m2 (5)比较比较(3)和和(2)式可知，交叉存储器带宽式可知，交叉存储器带宽 顺序存储器带宽。顺序存储器带宽。12.（9 分）分）已知已知 cache 命中率命中率 H=0.98，主存比，主存比 cache 慢慢 4 倍，以知主存存取周期为倍，以知主存存取周期为 200ns，求求 cache/主存的效率和平均访问时间。主存的效率和平均访问时间。解解：R=Tm/Tc=4；Tc=Tm/4=50ns E=1/R+（1-R）H=1/4+（1-4）0.9

40、8=0.94 Ta=Tc/E=Tc4-30.98=501.06=53ns。13.（9 分）分）CPU 执行一段程序时，执行一段程序时，cache 完成存取的次数为完成存取的次数为 3800 次，主存完成存取的次数为次，主存完成存取的次数为200 次，已知次，已知 cache 存取周期为存取周期为 50ns,主存为主存为 250ns,求求cache/主存系统的效率和平均访主存系统的效率和平均访问时间。问时间。解：命中率解：命中率 H=Ne/（NC.+Nm）=3800/(3800 +200)=0.95 主存慢于主存慢于 cache 的倍率的倍率：r=tm/tC.=250ns/50ns=5 访问效率

41、访问效率：e=1/r+(1 r)H=1/5+(1 5)0.95=83.3%平均访问时间平均访问时间：ta=tC./e=50ns/0.833=60ns 14.（9 分）分）CPU 执行一段程序时，执行一段程序时，cache 完成存取的次数为完成存取的次数为 5000 次，主存完成存取的次数为次，主存完成存取的次数为200 次。已知次。已知 cache 存取周期为存取周期为 40ns，主存存取周期为，主存存取周期为 160ns。求：。求：1Cache 命中率命中率 H。2Cache/主存系统的访问效率主存系统的访问效率 e。3平均访问时间平均访问时间 Ta。解：解：命中率命中率 H=Nc/（Nc+

42、Nm）=5000/（5000+2000）=5000/5200=0.96 主存慢于主存慢于 cache 的倍率的倍率 R=Tm/Tc=160ns/40ns=4 访问效率：访问效率：（）（）+（）（）.平均访问时间平均访问时间 .n 15.(9 分分)已知已知 cache/主存系统效率为主存系统效率为 85%，平均访问时间为，平均访问时间为 60ns，cache 比主存快比主存快 4 倍，倍，22 求主存储器周期是多少？求主存储器周期是多少？cache 命中率是多少？命中率是多少？解：因为：解：因为：ta=tC./e 所以所以：tC.=tae=600.85=510ns(cache 存取周期存取周期

43、)tm=tcr=510 4=204ns(主存存取周期主存存取周期)因为：因为：e=1/r+(1 r)H 所以：所以：H=2.4/2.55=0.94 16.（9 分）某计算机系统的内存储器由分）某计算机系统的内存储器由 cache 和主存构成，和主存构成，cache 的存取周期为的存取周期为 45 纳秒，主纳秒，主存的存取周期为存的存取周期为 200 纳秒。已知在一段给定的时间内，纳秒。已知在一段给定的时间内，CPU 共访问内存共访问内存 4500 次，其中次，其中 340次访问主存。问：次访问主存。问：(1)cache 的命中率是多少？的命中率是多少？(2)CPU 访问内存的平均时间是多少纳秒

44、？访问内存的平均时间是多少纳秒？(3)Cache-主存系统的效率是多少？主存系统的效率是多少？解解：（1）cache 的命中率的命中率 H=NmNcNc+=45003404500=0.92（2）CPU 访存的平均时间访存的平均时间 Ta=HTc+(1-H)Tm=0.9245+(1-0.92)200=57.4ns（3）Cache-主存系统的效率主存系统的效率 e=TaTc=4.5745=0.78=78%17.（9 分）如图分）如图 B2.1 表示使用快表（页表）的虚实地址转换条件，快表存放在相联存贮器中，表示使用快表（页表）的虚实地址转换条件，快表存放在相联存贮器中，其中容量为其中容量为 8 个

45、存贮单元。问：个存贮单元。问：（1）当当 CPU 按虚拟地址按虚拟地址 1 去访问主存时，主存的实地址码是多少？去访问主存时，主存的实地址码是多少？（2）当当 CPU 按虚拟地址按虚拟地址 2 去访问主存时，主存的实地址码是多少？去访问主存时，主存的实地址码是多少？（3）当当 CPU 按虚拟地址按虚拟地址 3 去访问主存时，主存的实地址码是多少？去访问主存时，主存的实地址码是多少？图图 B2.1 解：（解：（1）用虚拟地址为用虚拟地址为 1 的页号的页号 15 作为快表检索项，查得页号为作为快表检索项，查得页号为 15 的页在主存中的起始地的页在主存中的起始地址为址为 80000，故将，故将

46、80000 与虚拟地址中的页内地址码与虚拟地址中的页内地址码 0324 相加，求得主存实地址码为相加，求得主存实地址码为 80324。（2）主存实地址码）主存实地址码=96000+0128=96128（3）虚拟地址）虚拟地址 3 的页号为的页号为 48，当用，当用 48 作检索项在快表中检索时，没有检索到页号为作检索项在快表中检索时，没有检索到页号为48 的页面，此时操作系统暂停用户作业程序的执行，转去执行查页表程序。如该页面在主存的页面，此时操作系统暂停用户作业程序的执行，转去执行查页表程序。如该页面在主存中，则将该页号及该页在主存中的起始地址写入主存；如该页面不存在，则操作系统要将该中，则

47、将该页号及该页在主存中的起始地址写入主存；如该页面不存在，则操作系统要将该页面从外存调入主存，然后将页号及其在主存中的起始地址写入快表。页面从外存调入主存，然后将页号及其在主存中的起始地址写入快表。虚拟地址 页号 页内地址 33 25 7 6 4 15 5 30 42000 38000 96000 60000 40000 80000 54000 70000 页号 该页在主存中的起始地址 15 0324 7 0128 48 0516 1 2 3 23 第四章第四章 习题集习题集 一一 选择题选择题(每小题每小题 1 分分)1.二地址指令中，操作数的物理位置可安排在二地址指令中，操作数的物理位置可

48、安排在（）。A.栈顶和次栈顶栈顶和次栈顶 B.两个主存单元两个主存单元 C.一个主存单元和一个寄存器一个主存单元和一个寄存器 D.两个寄存器两个寄存器 2.指令系统采用不同寻址方式的目的是指令系统采用不同寻址方式的目的是（）。A 实现存贮程序和程序控制；实现存贮程序和程序控制；B.缩短指令缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性；长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性；C.可直接访问外存；可直接访问外存；D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码的难度；提供扩展操作码的可能并降低指令译码的难度；3.指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式，采用跳跃寻址方式，可以实现指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式，采用

49、跳跃寻址方式，可以实现（）。A.堆栈寻址；堆栈寻址；B.程序的条件转移；程序的条件转移；C.程序的无条件转移；程序的无条件转移；D.程序的条件转移或无条件转移；程序的条件转移或无条件转移；4.单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常需采单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常需采用用（）。A.堆栈寻址方式堆栈寻址方式 B.立即寻址方式立即寻址方式 C.隐含寻址方式隐含寻址方式 D.间接寻址方式间接寻址方式 5.用某个寄存器中操作数的寻址方式称为用某个寄存器中操作数的寻址方式称为（）寻址。寻址。A 直接直接 B.间接间接 C.寄

50、存器直接寄存器直接 D.寄存器间接寄存器间接 6.寄存器间接寻址方式中，操作数处在寄存器间接寻址方式中，操作数处在（）。A.通用寄存器通用寄存器 B.主存单元主存单元 C.程序计数器程序计数器 D.堆栈堆栈 7.变址寻址方式中，操作数的有效地址等于变址寻址方式中，操作数的有效地址等于（）。A.基值寄存器内容加上形式地址（位移量）基值寄存器内容加上形式地址（位移量）B.堆栈指示器内容加上形式地址（位移量）堆栈指示器内容加上形式地址（位移量）C.变址寄存器内容加上形式地址（位移量）变址寄存器内容加上形式地址（位移量）D.程序记数器内容加上形式地址（位移量）程序记数器内容加上形式地址（位移量）8.堆