计算机组成原理郑秋梅习题Word文件下载.docx
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0000000、1001111、0010111、1011000中哪些是发生了错误的？
A（x）=1111和1100
左移r=3位后A（x）·
x3=1111000和1100000
g（x）=x3+x2+1=1101
（r+1=4位）
A（x）·
x3/g（x）=1011+111/1101和1001+101/1101
x3+R（x）=1111111和1100101-----这就是2个CRC码
接收到的CRC码除以生成多项式余数不为0的出错：
1001111、1011000。
第三章
9．用原码一位乘法和原码两位乘法分别计算X×
Y：
a.X=-0.11011，Y=0.11101
a原码一位乘|X|=00.11011→寄存器B，|Y|=0.11101→寄存器C，0→寄存器A。
部分积A
乘数C
运算过程
00.00000
1
C5=1，+|X|
+
00.11011
部分积右移一位
→
00.01101
C4=0，+0
+
00.00000
部分积右移一位
→
00.00110
C3=1，+|X|
01.00001
00.10000
C2=1，+|X|
01.01011
00.10101
C1=1，+|X|
+
01.10000
00.11000
由于两数异号，所以得X×
Y
=-0.1100001111
10．用补码一位乘法和补码两位乘法分别计算X×
a补码一位乘部分积0→寄存器A，[X]补=11.00101→寄存器B，[Y]补=0.11101→寄存器C。
用Booth法求解过程如下：
乘数C
附加位说明
0．
10
C5C6=10，+[-X]补
[-X]补
右移一位
0015011.01101
01
C5C6=01，+[X]补
[X]补
11.00101
11.10010
11.11001
00.10100
00.01010
11
C5C6=11，+0
00.00101
C5C6=11，+0
右移一位
00.00010
11.00101
11.00111
最后一步不移位
所以[X×
Y]补=11.0011110010，X×
Y=-0.1100001111
12用原码加减交替法和补码加减交替法计算X÷
Y。
a.X=-0.1001Y=0.1101
a加减交替法|X|=00.1001，|Y|=00.1101，|Y|变补=11.0011
被除数/部分余数A
商C
0
0
0.1
0.11
0.110
0.1101
说明
00.1001
-|Y|
+|Y|变补
11.0011
11.1100
余数＜0，商0，左移一位
←
11.1000
+|Y|
00.1101
00.0101
余数＞0，商1，左移一位
00.1010
1．
11.0011
11.1101
11.1010
00.1101
00.0111
00.1110
00.0001
余数＞0，商1
所以商Q=-0.1011，余数r=-0.0001×
2-4。
a补码加减交替法[X]补=11.0111，[Y]补=00.1101，[-Y]补=11.0011
被除数/余数A
11.0111
[X]补和[Y]补异号，加除数
+[Y]补
00.0100
余数和除数同号，商1
00.1000
，左移一位下次减除数
+[-Y]补
11.1011
余数和除数异号，商0
11.0110
左移一位，下次加除数
00.0011
00.0110
左移一位，下次减除数
11.1001
11.0010
11.1111
11.1111
末尾恒置1
商[Q]补=1.0101，余数[r]补=11.1111×
第四章
12．某机器的16位单字长访内指令的格式如下：
4
2
8
操作码
Mode
@
I
D
其中，D为立即数或形式地址，补码表示；
Mode为寻址模式，0表示立即寻址，1表示直接寻址，2表示基地址寻址，3表示相对寻址；
@为间址标志，@=1表示间接寻址，@=0表示直接寻址；
I为变址标志，I=1表示变址寻址，I=0表示非变址寻址。
设PC、Rx、Rb分别为指令计数器、变址寄存器、基址寄存器，EA为有效地址，试解答下列问题：
（1）该指令格式能定义多少种不同的操作？
（2）试写出立即寻址、直接寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址方式中计算有效地址EA的表达式。
（3）设基址寄存器为16位，在基址寻址时，可寻址的主存地址范围是多少？
（4）间接寻址时，可寻址的主存地址范围是多少？
若采用多重间址，可寻址的主存地址范围又是多少？
（1）24=16。
（2）立即寻址：
无EA
直接寻址：
EA=D；
D为指令中给出偏移量
基址寻址：
EA=（Rb）+D；
变址寻址：
EA=（Rx）+D；
相对寻址：
EA=（PC）+D；
PC为程序计数器，D为偏移量
（3）0~216-1
（4）间接寻址可寻址的主存地址范围为0~216-1，多重间址可寻址的主存地址范围为0~215-1。
13．某机的指令格式如下：
1510
98
70
Mode为寻址模式，0表示直接寻址，1表示用变址寄存器Rx1进行寻址，2表示用变址寄存器Rx2进行寻址，3表示相对寻址。
若已知（PC）=1000H，Rx1=0005H，Rx2=1005H，请计算出下列指令的有效地址：
①8442H②4545H
①8442H=1000010001000010
因为Mode=0，所以为直接寻址，EA=D=0042H
②4545H=0100010101000101
因为Mode=1，所以用变址寄存器Rx1寻址，EA=（Rx1）+D=0005H+45H=004AH
16．某机字长32位，CPU的寻址范围为1MB，14个通用寄存器，共30条单字长双地址指令，要求有立即、直接、间接、寄存器、基址、相对寻址方式。
试设计其指令格式。
14个通用寄存器需要4位来表示，30条单字长指令需要5位来表示，7种寻址方式需要3位来表示，剩下的20位用来表示操作数。
指令格式为：
5位操作码+3位寻址方式设置+4位寄存器操作数+20存储器操作数
第五章
9．用16K×
1位的DRAM芯片组成64K×
8位的存储器，要求：
（1）画出该存储器组成的逻辑图。
（2）设存储器读、写周期均为0.5μs，CPU在1μs内至少要访存一次。
试问采用哪种刷新方式比较合适？
两次刷新的最大时间间隔是多少？
由题意知，存储器的总容量为64KB，故共需16条地址线（A0~A15），需要16K×
1位DRAM芯片的个数为：
（64K×
8位）/（16K×
1位）=32片，芯片地址线占14位（A0~A13），高2位的地址线（A14~A15）作为2：
4译码器的输入端，4个输出端分别与4个DRAM芯片的片选信号端相连接。
其组成逻辑框图如下：
由已知条件可知，CPU在1μs内至少访存一次，故整个存储器的平均读/写周期与单个DRAM芯片的读/写周期基本相同，采用异步式刷新方式较合适。
动态MOS存储器两次刷新的最大时间间隔为2ms/128=15.625us，应该取15.5us比较合适（取存取周期的整数倍）。
16.某存储器容量为16M字，字长32位，模块数m=4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。
若存取周期T=200ns，数据总线宽度为32位，总线传送周期τ=40ns。
问：
顺序存储器和交叉存储器的平均存取时间、带宽各是多少？
顺序存储器和交叉存储器连续读出4个字的信息总量都是：
q=32位×
4=128位
顺序存储器连续读出4个字所需的时间是：
t1=m×
T=4×
200ns=800ns=8×
10-7s;
交叉存储器连续读出4个字所需的时间是：
t2=T+（m-1）τ=200ns+3×
40ns=320ns=3.2×
10-7s
因此，顺序存储器和交叉存储器的带宽分别为：
W1=q/t1=128÷
（8×
10-7）=16×
107（b/s）
W2=q/t2=128÷
（3.2×
10-7）=40×
107（b/s）
19．容量为64块的cache采用组相联映像方式，字块大小为128个字，每4块为一组。
若主存容量为4096块，且以字编址。
（1）给出主存地址字段的组成及各段的长度；
（2）设Cache的初始状态为空，CPU从主存的第0号单元顺序读出500个字（一次读出一个字），重复读取上述数据10次，Cache的命中率为多少？
（3）若Cache的速度是主存速度的5倍，则增加Cache后比没有Cache时速度提高多少倍？
（1）由每字块有128个字可得：
主存地址字段中字块内地址字段的长度w应为7位。
Cache容量为64块，每4块为一组，则Cache共有24个组，表示Cache组号的位数为4，表示组中块号的位数为2。
主存容量为4096块，Cache容量为64块，主存共分为4096/64=26个区，故地址字段中主存区号地址位数为6。
主存地址字段格式为：
区号地址（6位）
组地址（4位）
组内块号（2位）
字块内字地址（7位）
（2）Cache初始状态为空，每个字块中有128个字，故CPU第一次读500个字时，第0、128、256、384号单元，共有4次未命中，后9次重复读这500个字均命中，故命中率为：
[（500×
10-4）/500×
10]×
100%=99.92%
（3）设Cache的存取周期为t，则主存存取周期为5t，没有Cache时，访问时间为5t×
5000，有Cache后访问时间为t×
（5000-4）+5t×
4，故有Cache后速度提高的倍数为：
5t×
5000/[t×
4]-1=3.98
第六章
8．某机主要部件如图6-32所示。
⑴请补充各部件间的主要连接线，并注明数据流动方向。
⑵拟出指令ADD（R1），（R2）＋的执行流程（含取指过程与确定后继指令地址）。
该指令的含义是进行加法操作，源操作数地址和目的操作数地址分别在寄存器R1和R2
中，目的操作数寻址方式为自增型寄存器间址。
其中：
LA—A输入选择器；
LB—B输入选择器；
C、D一暂存器。
（1）各部件间的主要连线补充完成后如图所示：
（2）指令ADD（R1），（R2）+的含义为：
（（R1））+（（R2））->
（R2）
（R2）+1->
R2
指令的执行流程如下：
（PC）->
MAR;
取指令
Read
M（MAR）->
MDR->
IR
（PC）+1->
PC
（R1）->
取被加数
C
（R2）->
取加数
（11）（C）+（D）->
MDR;
求和并保存结果
（12）Write
（13）MDR->
MM
（14）（R2）+1->
R2；
修改目的地址
14．某计算机共有操作控制命令62个，为了压缩整个控制字段长度，采用分组译码方法表示不同微命令，把互斥型微命令分在一个字段中，各字段中分别表示4个、10个、8个、15个、25个微命令，已知微指令字长28位，求：
⑴各个控制字段分别用几位二进制数编码。
⑵控制存储器最大容量是多少？
第一个控制字段表示4个微命令，再增加1个不发出任何微命令的编码，共需表示5种情况，第1个控制字段需用3位二进制数编码，同理第2个控制器字段需用4位，第3个控制字段需用4位，第5个控制字段需用4位，第6个控制字段需用5位二进制数表示。
6个控制字段共需20位二进制数表示。
微指令字长28位，其余8位表示顺序控制字段，即下条微指令地址。
28=256，因此控存最大容量256个单元,每个单元28位。
第一章习题
1.1本章需要掌握以下一些术语：
主机、ＣＰＵ、运算器、寄存器、ＡＬＵ、存储器、外围设备、数据、指令、透明、位、字、字节、字长、地址、存储器的访问、总线、硬件、软件、兼容、操作系统、汇编程序、编译程序、解释程序、系统软件、接口、应用软件、指令流、数据流、机器语言、高级语言、等价性、虚拟机
主机--CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。
CPU--中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成.
运算器--计算机中完成运算功能的部件，由ALU和寄存器等构成。
ALU--算术逻辑运算单元，执行种种自述运算和逻辑运算。
外围设备--计算机的输入输出设备，包括输入设备、输出设备和外存储设备。
数据--编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。
指令--构成计算机软件的基本元素，表示成二进制数编码的操作命令。
透明--在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性。
字--数据运算和存储单位，其位数取决于具体的计算机。
字节--衡量数据量以及存储器容量的基本单位。
1字节等于8位二进制信息。
字长--一个数据字中包含的位数。
一般为8位16位32位64位等。
地址--给主存储器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。
存储器--计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存两种。
存储器的访问--对存储器中数据的读操作和写操作的统称。
总线--计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合。
硬件--由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。
软件
--由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件两种。
兼容--计算机部件的通用性。
操作系统--主要的系统软件，控制其他程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。
汇编程序--将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。
汇编语言--采用文字等助记符表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应。
编译语言--将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。
解释程序--解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并执行源程序的语句。
系统软件--计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件。
应用软件--完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。
指令流--在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。
数据流--在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的数据序列
接口--部件之间的连接电路，如输入输出接口是主机与外围设备之间传递数据与控制信息的电路。
1.…2电子计算机是什么时候诞生的?
为什么说它是人类长期研究的结果?
1946年，世界上第一台计算机在美国诞生取名为ENIAC.在电子计算机出现之前，人们已经研制出中各种计算工具，包括机械式计算机系统和机电式计算机系统，因此说电子计算机的出现是人类长期研究的结果。
1.3电子计算机一般分成哪些组成部分？
为什么要分成这
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