计算机原理整理原版110汇编Word文档下载推荐.docx

1、 xy补x补+-y补=10.0110 负向溢出 3） x补=11.0001 y补=11.0100 x+y补 x补+y补=10.0101 负向溢出 x补=11.0001 -y补=00.1100 xy补x补+-y补=11.1101 无溢出 Xy=0.00112.9 用原码一位乘法和补码一位乘法计算x*y。1）原码一位乘法 |x|=00.1111 |y|=0.1110 部分积 乘数 yn 00.0000 0.1110+00.0000 00.0000 00.00000 0.111+00.1111 00.11110 00.011110 0.11 01.011010 00.1011010 0.1 01.1

2、010010 00.11010010Pf=xfyf=1 |p|=|x|y|=0.11010010所以xy原=1.11010010补码一位乘法 x补=11.0001 y补=0.1110 -x补=11.0001部分积 yn yn+100.0000 0.1110000.00000 0.1110 00.011110 0.11100.0011110 0.1100.00011110 0.1 +11.0001 11.00101110xy补=11.001011102）原码一位乘法 |x|=00.110 |y|=0.010 00.000 0.010+00.000 00.000 00.0000 0.01+00.1

3、10 00.1100 00.01100 0.0 00.01100 000.001100Pf=xfyf=0 |p|=|x|y|=0.001100y原=0.001100补码一位乘法 x补=11.010 y补=1.110 -x补=00.11000.000 1.110000.0000 1.110 00.01100 1.1100.001100 1.1y补=0.0011002.10用原码两位乘法和补码两位乘法计算x*y1）原码两位乘法 |x|=000.1011 |y|=00.0001 2|x|=001.0110 部分积 乘数 c 000.0000 00.00010+000.1011 000.1011 00

4、0.001011 0.000 000.00001011 00.0|y|=0.00001011y原=1.00001011 补码两位乘法 x补=000.1011 y补=11.1111 -x补=111.0101 部分积 乘数 yn+1 000.0000 11.11110+111.0101 111.0101 111.110101 11.111 111.11110101 11.1 所以xy补=111.11110101 xy=-0.000010112）原码两位乘法 |x|=000.101 |y|=0.111 2|x|=001.010 -|x| 补=111.011 000.000 0.1110+111.01

5、1 111.011 111.11011 0.11+001.010 001.00011 000.100011 Pf=xyf=0 |p|=|x|y|=0.100011y原=0.100011 补码两位乘法 x补=111.011 y补=1.001 -x补=000.101 2-x补=001.010 000.000 1.0010 111.111011 1.00 001.00011 000.100011y补=0.1000112.11用原码不恢复余数法和补码不恢复余数法计算xy。（1）原码不恢复余数法 |x|=00.1010 |y|=00.1101 -|y| 补=11.0011 部分积 商数 00.1010

6、+11.0011 1101101 0 11.1010 +00.1101 00.0111 0.1 00.1110 00.0001 0.11 00.001011.0101 0.110 01.1010 11.0111 0.1100 00.0100所以x/y原=0.1100 余数r原=0.010024补码不恢复余数法 x补=00.1010 y补=00.1101 -y补=11.001111.1101 0 10.1010 所以x/y补=0.1100 余数r补=0.0100（2）原码不恢复余数法 |x|=00.101 |y|=00.110 -|y| 补=11.010 00.101 +11.010 11.11

7、1 0 11.110 00.100 0.1 01.000 00.010 0.11 00.10011.110 0.110 00. 100所以x/y原=1.110 余数r原=1.10023补码不恢复余数法 x补=11.011 y补=00.110 -y补=11.010 11.011 00.001 1 00.010 11.100 1.0 11.000 11.110 1.00 11.10000.010 1.001 +11.010 11.100所以x/y补=1.001+23=1.010 余数r补=1.1002.12设数的阶码为4位，尾数为7位，（均含符号位）按机器补码浮点运算步骤，完成下列xy补运算。1）

8、x补=2110100.100100 y补=2111011.100110小阶向大阶看齐： x补=2111000.010010 求和：x+y补=21110（00.01001011.100110）2111011.111000x-y补=21110（00.01001000.011010）2111000.101100规格化：x+y补=2101111.000000 浮点表示：1011，11.00000000.101100 浮点表示：1110，0.1011002）x补=2010111.011110 y补=2010000.010110y补=2010100.001011 x+y补=20101（11.0111100

9、0.001011）2010111.101001x-y补=20101（11.01111011.110101）2010100.010011x+y补=2101011.010010 浮点表示：1010，11. 010010x-y补=2101000.100110 浮点表示：1010，00.1001102.16利用SN74181芯片和SN74182芯片设计下列两种方式的64位字长的ALU（框图）1）二重并行进位2）三重并行进位第三章3.5已知某16位机主存采用半导体存储器，其地址码为20位，若使用16K*8位的SRAM组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式，问：（1）若每个模块板为128K*1

10、6位，共需几个模块板？（22016）/（21716）=23=8 每个模块板内共有多少SRAM芯片？（128k16）/（16k8）=8216（3）主存共需多少SRAM芯片？CPU如何选择各模块板？ 168=128 ，CPU通过译码与片选方式选择模块板。（4）画出该存储器的组成逻辑框图？ 3.6有一个16K*16位的存储器，由1K*4位的DRAM芯片构成（芯片内部是64*64结构）。问：（1）总共需要多少DRAM芯片？芯片1K4位，片内地址线10位（A9-A0 ），数据线4位。芯片总数为：（16K16）/（1K4）=16464片（2）设计此存储器组成框图（要考虑刷新电路部分）。 存储器容量为16K

11、，故地址线总数为14位（A13A0），其中A13A12A11A10通过 4：16译码器产生片选信号CS0CS15 。若采用异步刷新方式，且刷新间隔不超过2ms，则刷新信号周期是多少？刷新信号周期为：2ms/64=31.3us。若采用集中刷新方式，存储器刷新一遍最少用多少读/写周期？设读/写周期T=0.1s，那么死时间率是多少？若用集中式刷新，则刷新一遍用64个读/写周期。死时间率为：640.1/21000=0.32%。3.7某机器中，已知ROM区域的地址空间为0000H3FFFH（用8K*8位的ROM芯片构成），RAM的起始地址为6000H，地址空间为40K*16位（用8K*8位的RAM芯片构

12、成）。假设RAM芯片有和信号控制端，CPU的地址总线为A15A0，数据总线为D15D0.控制信号为R/（读/写），（访存），要求：（1）画出地址译码方案：（2）将ROM与RAM同CPU连接。第四章4.1 名词解释：1）指令：是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。2）指令系统：是一台计算机的指令集合，其性能取决了这台计算机的基本功能机器语言：是一种用二进制码表示的、由一系列指令组成的汇编语言：采用文字方式（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，但不能被计算机的硬件直接

13、识别。指令字形式地址；机器字长；8）等长指令与变长指令；9）寻址方式：对指令的地址码进行编码，以得到操作数在存储器中的地址的方式。10）堆栈：按先进后出（也就是后进先出）顺序存取的存储的存储组织（区）。4.2填空（根据操作数所在位置，指出相应的寻址方式）1.操作数在寄存器中，称为寄存器直接寻址方式。2.操作数地址在寄存器中，称为寄存器间接寻址方式。3操作数在指令字中，称为立即数寻址方式。4.主存中操作数的地址在指令字中，称为直接寻址方式。操作数的地址，为某一寄存器内容与位置之和，可以是相对、基址与变址寻址方式4.3寻址方式分为哪几类？操作数基本寻址方式有哪几种？每种基本寻址方式有效地址的数学形

14、式如何表达？寻址方式分为：指令寻址方式和操作数寻址方式操作数寻址方式可分为：（1）隐含寻址（2）立即寻址 Data=D（3）寄存器寻址 Data=（R）（4）寄存器直接寻址 EA=R（5）存储器直接寻址 EA=A（6）寄存器间接寻址 EA=（R）（7）存储器间接寻址 EA=（D）（8）相对寻址 EA=（PC）+D（9）基址寻址 EA=（R）基址+D（10）变址寻址 EA=（R）变址+D复合寻址方式1）相对间接寻址 EA=（RC）+D）2）间接相对寻址 EA=（PC）+（D）3）变址间接寻址 EA=（R）+D）4）间接变址寻址 EA=（R）+（D）5）基址+变址寻址 EA=（R）基址+（R）变址

15、+D4.6假设某计算机指令字长度为32位，具有二地址、一地址、零地址3种指令格式，每个操作数地址规定用8位表示。若操作数字段固定为8位，现已设计出K条二地址指令，L条零地址指令，那么这台计算机最多能设计出多少条单地址指令？ 256-K-L 条4.7指令系统指令字长为20 位，具有双操作数，单操作数和无操作数3种指令格式，每个操作数地址规定用6位表示，当双操作数指令条数取最大值，而单操作数指令条数也取最大值时，这3种指令最多可能拥有的指令数各是多少？ 双操作数最多可拥有的指令数为255条，单操作数最多可拥有的指令数为63条，无操作数最多可拥有的指令数为64条。4.8基址寄存器的内容是3000H（

16、其中H表示十六进制），变址寄存器的内容是02B0H，指令地址码为1FH，当前正在执行的指令地址是3A00H，请问：变址寻址方式的访存有效地址是多少？相对寻址方式访存有效地址又是多少？变址寻址方式的访存有效地址是：02B0H+001FH=02CFH 变址寻址方式的访存有效地址是：3A00H+001FH=3A1FH4.10指令格式结构如下所示，其中611位指定源地址，05位指定目标地址。试分析指令格式及寻址方式特点。15 12 11 9 8 6 5 3 2 0OPCODE寻址方式寄存器4.12某计算机字长为16位，主存容量为640kB，采用单字长单地址指令，共有80条指令。试用直接，间接，变址，相

17、对四种寻址方式设计指令格式。某计算机字长为16位，主存容量为640K字，采用单字长单地址指令，共有80条指令。试用直接、间接、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。解：80条指令需占用操作码字段（OP）7位，寻址模式（X）2位，形式地址（D）7位。其指令格式如下： 15 9 8 7 6 0OP XD寻址模式模式定义如下： X=00 直接寻址 有效地址为：EA=D（27） X=01 间接寻址 有效地址为：EA=（D）（64K） X=10 变址寻址 有效地址为：EA=（R）+ D（27） X=11 相对寻址 有效地址为：EA=（PC）+D（27） 其中R为变址寄存器（16位），PC为程序计数器（16

18、位），在变址和相对寻址时，可采用交错相加的方式来产生有效地址。其最大的寻址空间可达216+7=223220640K，故满足题目要求。第五章5.2填空1. 由LSI/VLSI制作的具有运算器和控制器功能，分析、控制并执行指令的部件称作控制器。2. 保存当前栈顶地址的寄存器称为栈顶指示器3. 保存当前正在执行的指令地址的寄存器称为指令寄存器4. 指示当前正在执行的指令地址的寄存器称为指令计数器5. 微指令分为水平和垂直型微指令6. 可同时执行若干个微操作的微指令是水平，其执行速度取决于垂直型微指令7. 微程序通常存放在控制存储器中 ，用户可改写的控制存储器由EPROM组成8. 在微程序控制器中，时

19、序信号比较简单，一般采用同步控制9. 在同样的半导体工艺条件下，硬布线控制逻辑比微程序控制逻辑复杂，但硬布线控制速度比微程序控制速度快，因此，现代新型RISC机中多采用组合逻辑控制器10. 若采用两级流水线，第一级为取指级，第二级为执行级。设第一级完成取指译码操作时间是200ns；第二级执行周期，大部分指令180ns内完成，只有两条复杂指令需要360ns才能完成，问：机器周期应该选定200ns时间，两条复杂指令应该采用延长机器周期或局部控制方法解决5.3下面个操作可以使用哪些寄存器？1. 加法和减法运算（加法寄存器通用寄存器）2. 乘法和除法运算（AX或AL）3. 表示运算结果为零（状态寄存器

20、中的ZF）4. 表示操作数超出了机器表示的范围（状态寄存器中的OF）5. 循环计数（CX）6. 当前正在运行的指令地址（IP）7. 向堆栈存放数据的地址（SP）8. 保存当前正在运行的指令字代码（IR）9. 识别指令操作码的规定（指令译码器）10. 暂时存放参加ALU运算操作数和结果（AC） 5.4控制器有哪些主要组成部件？有何作用？运算器又是由哪几部件组成的？主要作用是什么？5.5CPU常用的控制方式有哪几种？如何实现？ 指令控制，操作控制，时间控制，数据加工，中断处理5.7 设R1，R2，R3，R4是CPU中的通用寄存器，试用方框图语言表示出：1）读取指令“LDA（R1），R2”；2）存数

21、指令“STA R3，（R4）”的指令流程图。5.10 设微处理器主频是66MHz，平均每条指令的执行时间是2个机器周期，每个机器周期由2个时钟脉冲构成，请问：1）若储存器为零等待时间，即储存器可在一个周期内完成读写操作，无需插入等待周期，平均每秒钟执行多少条指令？（1）主频为66MHz，所以，主频周期=1/66MHz=0.015us， 故一条指令执行时间=0.015us22=0.061us， 故每秒执行的指令条数=1/0.061us=16.4MIPS。1） 若每两个机器周期中有一个是访问储存器周期，而且需要插入2个机器周期的等待时间，平均每秒钟执行多少条指令？由题意，一条指令执行时间=0.01

22、5us（2+2）=0.12us，故每秒执行的指令条数=1/0.12us=8.3MIPS。第六章6.2判别总线使用权的优先级别有几种方法？各有什么特点？ 根据总线控制部件的位置,判别总线使用权有限级别可分为集中式和分散式控制.集中式控制分为链式查询,计数器查询,和独立请求方式.1. 链式查询方式的主要特征是总线同意信号BG的传送方式;它串行地从一个I/O接口传送到另一个I/O接口.显然,在查询链中离总线控制器最近的设备具与最高优先权,离总线最远,优先权最低.2. 计数器定时方式:总线上的任一设备要求使用总线时,都通过BR线发出总线请求.总线控制器接到请求信号后,在BS线为0的情况下让计数器开始计

23、数,计数值通过一组地址线发向各设备.每个设备接口都有一个地址判别电路,当地质线上的计数值与请求总线的接口的地址相一致时,该设备后的总线使用权.每次计数值可以从开始,也可以从终止点开始计数,如果从 开始,则各设备的优先次序与链式查询相同.如果从中止点开始,则各设备的优先级都相同.3. 独立请求方式 :每一个共享总线的设备均有一对总线请求和总线同意线.总线控制部件中有一个排队电路,根据一定的优先次序决定首先响应哪一个设备,并对该设备发出同意信号.独立请求方式的优点是响应时间快,并且对优先次序的控制也很灵活.6.3比较单总线、双总线、三总线结构的性能特点。 单总线采用统一编址方法，省去了I/O指令，

24、简化了指令系统。单总线结构简单，使用灵活，易扩充。然而，由于主存的部分地址空间要用于外部设备接口寄存器寻址，故主存实际空间要小于地址空间。此外，所有的部件均通过一条总线进行通信，分时使用总线，因此，通信速度比较慢。通常，单总线结构适用于小型或微型计算机的系统总线。 双总线结构保持了单总线系统简单、易扩充的优点，但又在CPU和内存之间专门设置了一组高速的存储总线，使CPU可通过专用总线和存储器交换信息，并减轻了系统总线的负担，同时内存仍可通过系统总线直接与外设之间实现DMA操作，而不必经过CPU。这种双总线系统以增加硬件为代价。当前高档微型机中广泛采用这种总线结构。 三总线结构是在双总线系统的基础上增加I/O总线形成的。其中系统总线是CPU、内存和通道（IOP）进行数据传送的公共通路，而I/O总线是多个外部设备与通道之间进行数据传送的公共通路，再DMA方式中，外设与存储器直接交换数据而不经过CPU，从而减轻CPU对数据I/O的控制，而“通道”方式进一步提高了CPU的效率。由于增加了IOP，整个系统的效率将大大提高，然而这是以增加更多的硬件为代价换来的。三总线系统通常用于中、大型计算机中。6.4什么是同步通信和异步通信？ 同步通信:总线上的部件通过总线进行信息传送时,用一个公共的时钟信号来实现同步定时,这种方式称为同