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1、第一页，共二十三页。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?各部各部分的作用是什么分的作用是什么?各部分之间是怎样联系各部分之间是怎样联系的的? 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(cngc)?说说明各层次的特点及其相互联系。明各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?第二页，共二十三页。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，
2、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的机器的机器(j q)数。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。 第三页，共二十三页。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，符号位，符号位位1位；浮点表示时，阶码位；浮点表示时，阶码6位，其中阶符位，其中阶符1位；尾位；尾数数10位，其中，数符
3、位，其中，数符1位；阶码底为位；阶码底为2。试求：。试求： (1) 定点原码整数表示时，最大正数定点原码整数表示时，最大正数(zhngsh)，最小负数，最小负数各是多少各是多少? (2) 定点原码小数表示时，最大正数，最小负数各是定点原码小数表示时，最大正数，最小负数各是多少多少? (3) 浮点原码表示时，最大浮点数和最小浮点数各是多少浮点原码表示时，最大浮点数和最小浮点数各是多少? 绝对值最小的呢绝对值最小的呢(非非0)?第四页，共二十三页。3.13 用压缩十进制数串表示用压缩十进制数串表示(biosh)法表示法表示(biosh)下下列十进制数：列十进制数： +66， -78， +254，
4、-396， +1980， -1992。第五页，共二十三页。3.18,3.19 3.18 用原码用原码(yun m)一位乘计算一位乘计算X=0.1101,Y=-0.1011的积的积X*Y 3.19 用补码一位乘计算用补码一位乘计算X=0.1010,Y=-0.0110的积的积X*Y第六页，共二十三页。3.20,3.21,3.22 3.20 X=-0.10110,Y=0.11111用加减用加减(ji jin)交替法原码一位除计算交替法原码一位除计算X/Y的商及的商及余数。余数。 3.21 X=0.10110,Y=0.11111用加减用加减交替法补码一位除计算交替法补码一位除计算X/Y的商。的商。 3
5、.22 X=-0.0100，Y=0.1000,用补码用补码一位除，求一位除，求X/Y的商。的商。第七页，共二十三页。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型边沿型边沿(binyn)寄存器组成，寄存器组成，A，B均均可接收加法器输出，可接收加法器输出，A还还可接收外部数据，如图。可接收外部数据，如图。问：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?第八页，共二十三页。3.29 如果采用偶校验如果采用偶校验(xio yn)，下述两个数据的，下述两个数据的校验校验(xio yn)位的值是什么位的
6、值是什么? (1) 0101010 (2) 0011011第九页，共二十三页。3.30 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， 至少需要设置至少需要设置(shzh)多少个校验位多少个校验位?应放在应放在哪些位置上哪些位置上?第十页，共二十三页。3.31 设有设有8位有效信息，试为之编制海明校位有效信息，试为之编制海明校验验(xio yn)线路。说明编码方法，并分析所线路。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。若选方案具有怎样的检错与纠错能力。若8位信息为位信息为01101101，海明码是何值，海明码是何值?第十一页，共二十三页。4.5 有一个有一
7、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结构结构(jigu)。(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?第十二页，共二十三页。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，
8、现在再用区域，现在再用RAM芯片芯片(8K4)形形成一个成一个16K8的的RAM区域，起始地址为区域，起始地址为2000H，假设假设RAM芯片有芯片有#CS和和#WE信号控制端。信号控制端。CPU地址总线为地址总线为A15A0，数据总线为，数据总线为D7D0，控，控制信号为制信号为R/#W(读读/写写)，#MREQ(当存储器进行当存储器进行读或写操作读或写操作(cozu)时，该信号指示地址总线上的地时，该信号指示地址总线上的地址是有效的址是有效的)。要求画出逻辑图。要求画出逻辑图。第十三页，共二十三页。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
9、6位，指令分为位，指令分为(fn wi)无操作数、无操作数、单操作数和双操作数三类。若双操作数单操作数和双操作数三类。若双操作数指令有指令有K条，无操作数指令有条，无操作数指令有L条，问单条，问单操作数指令最多可能有多少条操作数指令最多可能有多少条?第十四页，共二十三页。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(考虑考虑(kol)基址基址)和相对编址两种情况和
10、相对编址两种情况的访存有效地址的访存有效地址(即实际地址即实际地址)。第十五页，共二十三页。6.1 CPU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，各部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，箭头分之间的连线表示数据通路，箭头(jintu)表示信表示信息传送方向。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
11、主存之间进行存/取访取访问的数据通路。问的数据通路。第十六页，共二十三页。第十七页，共二十三页。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，指令格式和微指令格式如下：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位代表位代表(dibio)的的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
12、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，最后再写出编码提示：先列出各指令执行步骤和每步所需控制信号，最后再写出编码第十八页，共二十三页。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，微程位，微程序可在整个控制存储器中实现转移，可控制微序可在整个控制存储器中实现
13、转移，可控制微程序转移的条件共程序转移的条件共4个个(直接控制直接控制)，微指令采用水，微指令采用水平型格式，如图所示。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) 画出围绕画出围绕(wiro)这种微指令格式的微程序控制器逻这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。辑框图。第十九页，共二十三页。6.15 设有主频为设有主频为16MHz的微处理器，平均每条指令的微处理器，平均每条指令的执行时间为两个机器周期，每个机器周期由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。两个时钟脉冲组成。 问：问：(1)存储器为存储器为“0等待等待
14、”，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，需假如每两个机器周期中有一个是访存周期，需插入插入(ch r)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读表示存储器可在一个机器周期完成读/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)第二十页，共二十三页。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，已知路组相联映像，已知cache容量为容量为16KB，主存容量为，主存容量为2MB，每个字块有，每个字块有8个字，每个字有个字，每个字有32位。请回答：位
15、。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)，各字段如何划分，各字段如何划分(各需各需多少位多少位)? (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，并重复按此次序数读次序数读11次，问命中率为多少次，问命中率为多少?若若cache速度速度(sd)是主是主存的存的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?第二十一页，共二十三页。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
16、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，循环循环(xnhun)执行执行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。第二十二页，共二十三页。内容(nirng)总结计算机组成原理。写出阶码和尾数均用原码表示的Y的机器数。(3) 浮点原码表示时，最大浮点数和最小浮点数各是多少。用压缩十进制数串表示法表示下列十进制数：。如果采用(ciyng)偶校验，下述两个数据的校验位的值是什么。(2) 采用(ciyng)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。(3) 如采用(ciyng)集中刷新方式，设读/写周期T=0.1s，存储器刷新一遍最少用多少时间第二十三页，共二十三页。