计算机组成原理和系统结构课后答案.docx

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资源描述

1、1.1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代?各代的基本特征是什么? 略。1.2 你学习计算机知识后,准备做哪方面的应用? 略。1.3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。略。1.4 计算机通常有哪些分类方法?你比较了解的有哪些类型的计算机? 略。1.5 计算机硬件系统的主要指标有哪些?答:机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。答:计算机硬件系统的主要指标有:机器字长、存储容量、运算速度等。1.6 什么是机器字长?它对计算机性能有哪些影响?答: 指 CPU 一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度,硬件成本、指令系统功能,数据处理精度等。1.7 什么是存储容量?什么是主存?什么是辅存?

2、答:存储容量指的是存储器可以存放数据的数量(如字节数)。它包括主存容量和辅存容量。主存指的是CPU 能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。辅存指的是 CPU 不能直接访问,必须通过 I/O 接口和地址变换等方法才能访问的存储器,如硬盘,u 盘等。1.8 根据下列题目的描述,找出最匹配的词或短语,每个词或短语只能使用一次。(1) 为个人使用而设计的计算机,通常有图形显示器、键盘和鼠标。(2) 计算机中的核心部件,它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。(3) 计算机的一个组成部分,运行态的程序和相关数据置于其中。(4) 处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O 设备

3、做什么的部件。(5) 嵌入在其他设备中的计算机,运行设计好的应用程序实现相应功能。(6) 在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。(7) 管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。(8) 将高级语言翻译成机器语言的程序。(9) 将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。(10) 计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。供选择的词或短语:1、汇编器 2、嵌入式系统 3、中央处理器(CPU) 4、编译器5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机9、主存储器10、VLSI答:(1)8,(2)3,(3)9,(4)6,(5)2,(6)10,(7)5,(8)4,(9)1,(10)72

4、4计算机系统有哪些部分组成?硬件由哪些构成? 答:计算机系统硬件系统和软件系统组成。硬件由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部件构成1.9 冯诺伊曼 Von Neumann 计算机的主要设计思想是什么? 略。1.10 计算机硬件有哪些部件,各部件的作用是什么? 略。1.11 计算机软件包括哪几类?说明它们的用途。略。1.12 简述计算机系统的多级层次结构的分层理由及各层的功能。略。1.13 通过计算机系统的层次结构学习,你对计算机系统有了怎样的了解? 略。第二章2.1 数字信号和模拟信号的主要区别是什么?与模拟电路相比,数字电路有何特点? 略。2.2 二极管两端需要加多大的电压才使

5、二极管导通?r答:大于二极管的正向特性存在死区电压V(硅二极管约为 0.7V,锗二极管约为 0.2V)2.3 三极管何时处于截止状态,何时处于饱和状态?r答:当输入电压 Vi0,且 Vi 死区电压 V ,三极管处于截止状态。C CCEiBCCECC当输入电压 V 增大,基极电流 I 、集电极电流 I 随之增大,输入电压 V V I R 不断下降,当 V 降到 0.7V 以下时,发射结仍正向偏置,集电结则由反向偏置转为正向偏置,此时三极管进入饱和状态。2.4 双极型逻辑门和单极型逻辑分别是怎样形成的?它们各有何特点? 略.2.5 实现逻辑代数的基本运算有哪几种逻辑门? 答:与,或,非。2.6 分

6、析图 241 所示的逻辑电路图,写出表达式并进行化简。F = AB(b) F=AD+C + BD2.7 请用代数化简法将下列各逻辑表达式化成最简式。(1) F = AB + BC + BC + AB答: F = AB + AC + BC(2) F = AD + AD + AB + AC + BD + ACEF + BEF + DEFG答: F = A + C + BD + BEF2.8 分析图 242 所示的逻辑电路,列出真值表,说明其逻辑功能。FFF2X0AX1B1X2CX3AA10图242 习题2. 8图图243 习题2.9 图2.8ABCF1F2A1A0X0X1X2X3F3答:00XXX

7、XX001XXXXX110XXXXX211XXXXX图 242 是一个四选一电路2.9 分析图 243 所示的逻辑电路图,列出真值表,说明其逻辑功能。答:0000000110010100110110010101011100111111图 243 是一个一位全加器,A, B 为加数和被加数,C 为低位进位,F1 为和,F2 为产生的进位。(图中有错误,第 4 个与门的输入少了 A )2.10 请用卡诺图法将下列各逻辑表达式化成最简式。(1) F = AB + ABD + AC + BCD(2) F = AC + AB + BCD + BCE + CDE答:(1) F = AC + AB(2) F

8、 = AB + BD + CE + AC2.11 简述组合逻辑电路的设计过程。略:2.12 用与非门设计实现下列函数的组合逻辑电路。(1) F ( A, B, C, D) = m(0,2,6,7,10,13,14,15) ;(2) F ( A, B, C, D) = m(2,4,5,6,7,10) + j (0,3,8,15) 。答:(1)F = ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + ABCDBC + CD + ABD + ABD = BCCDABDABD图略。(2) F = ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + A

9、BCD + ABCD +j( ABCD + ABCD + ABCD + ABCD )= AC + AB + BCD = AC ABBCD图略。2.13 用一位全加器组成 4 位并行进位加法器,其并行进位电路应该如何实现?略。2.14 请画出 74LS273 的典型用法的接线图。2.15 什么是三态门?一般应用在什么场合? 略2.16 计算机中常用的寄存器有哪些?请说明如何使用? 略2.17 请说明 74LS299 的功能及使用方法。略2.18 请说明 74LS161 的功能及使用方法。略移码(8 位) 11111111 10000000补码(8 位) 01111111 00000000对应的真

10、值+1270编码对应的+255+128无符号数值3.1 求下列各数的十进制数值:习题 301111111 0000000011111111 100000001128+12708162(1)(2673)(2)(BDC)(3)(1011011101)答:.(1 )183.375, (2)189.75,(3 )91.6253.2 将下列十进制数转化为二进制、八进制和十六进制数据(小数取四位二进制有效数据):(1)-28275(2)12346(3)-115/512(4)449375 答:2.序号十进制十六进制二进制八进制(1)-282.75-11A.C-100011010.1100-432.6(2)1

11、23.467B.71111011.0111173.34(3)-115/512-0.3980.001110011-0.163(4)44.93752C.F101100.111154.743.3 写出下列各数的原码、反码和补码,机器数长度为8 位:(1)0(2)-127(3)-0.5(4)-19/128(5)100(6)23/64序号真值原码补码反码(1)000000000000000000000000010000000111111110.00000000.00000000.00000001.00000001.1111111(2)127111111111000000110000000(3)0.51.

12、10000001.10000001.0111111(4)19/1281.00100111.11011011.1101100(5)100011001000110010001100100(6)23/640.01011100.01011100.01011103.4 写出下列各机器数的二进制真值X:(1)X =0.1001 (2)X =1.1001(3)X =0.1101(4)X=1.1101补补原原(5)X =0.1011 (6)X =1.1011(7)X =0,1001(8)X =1,1001反反移移(9)X =1,0000000(10)X=1,0000000(11)X=1,0000000补反原(

13、12)X =1,0000000移答:(1)0.1001(7)- 0111(2)-0. 0111(8)1001(3)+0.1101(9)- 1000 0000(4)-0.1101(10)- 01111111(5)+0.1011(11)- 00000000(6)-0.0100(12)000000003.5 设某机器数字长为 8 位,有两个数的 16 进制表示形式为 9CH 和 FFH,问:若它们分别表示为下列格式的机器数时,其对应的十进制真值是多少?(1) 无符号整数;(2) 原码表示的定点整数;(3) 原码表示的定点小数;(4) 补码表示的定点整数;(5) 补码表示的定点小数;(6) 反码表示的

14、定点整数;(7) 移码表示的定点整数。无符号整数156255原码表示的定点整数-28-127原码表示的定点小数-(2-3+2-4+2-5) = 0.21875-(1-2-7)补码表示的定点整数-100-1补码表示的定点小数-(2-1+2-2+2-5)=-0.78325-2-7反码表示的定点整数-99-0移码表示的定点整数28127答:数9CH (10011100)FFH(11111111)n3.6 假设某规格化浮点数的尾数表示形式为M0.M1 M ,选择正确的答案写在横线上:(1)若尾数用原码表示,则尾数必须满足。(2)若尾数用补码表示,则尾数必须满足。AM0=0BM0=1CM1=0DM1=1

15、 EM0.M1=0.0FM0.M1=1.1GM0.M1=0.1 或 M0.M1=1.0HM0.M1=1.0答:(1)D;(2)G3.7 浮点数的表示范围取决于的位数,浮点数的表示精度取决于的位数,浮点数的正负取决于,在浮点数的表示中是隐含规定的。A数符B阶符C尾数D阶码E阶码的底答:D, C, A, E3.8 设一浮点数格式为:字长 12 位,阶码 6 位,用移码表示,尾数 6 位,用原码表示, 阶码在前,尾数(包括数符)在后,则按照该格式:(1) 已知X=-25/64,Y=2.875,求数据X、Y 的规格化的浮点数形式。(2) 已知 Z 的浮点数以十六进制表示为 9F4H,则求Z 的十进制真

16、值。答:(1)X=0.110012-1,X 1.110012011111浮X 0,11111 1.11001浮Y=0.1011122 ,Y 0.101112100010浮Y 1,000100.10111浮(2)Z = 0.101002100111浮Z= 803.9 设一机器数字长 16 位,求下列各机器数的表示范围:(1) 无符号整数;(2) 原码表示的定点整数;(3) 补码表示的定点整数;(4) 补码表示的定点小数;(5) 非规格化浮点表示,格式为:阶码8 位,用移码表示,尾数8 位,用补码表示(要求写出最大数、最小数、最大负数、最小正数);(6) 上述浮点格式的规格化浮点表示范围(要求写出

17、最大数、最小数、最大负数、最小正数)。6 答:机器字长 16 位,下列各术的表示范围(1)无符号整数0216-1(2)原码定点整数(215-1) +2151(3)补码定点整数215 +2151(4)补码定点小数1 + 12-15(5)、(6)阶码八位,移码表示,尾数 8 位,补码表示非规格化最大数最小数最大负数最小正数浮点数(1-2-7)2+127-12+127-2-72-1282-7 2-128规格化浮点数(1-2-7) 2+127-1 2+127-(0.52-7 ) 2-1280.5 2-1283.10 将下列十进制数转换为IEEE754 单精度浮点数格式:(1)3675(2)35/256

18、 答:3.11 求下列各IEEE754 单精度浮点数的十进制真值:(1)43990000H(2)00000000H答:(1) X=(-1)0(1.0011001) 2135-127=(100110000)2=(304)10(2) X=(-1)0(1.0000000) 20-127=(2-127)103.12 在汉字系统中,有哪几种编码?它们各自有什么作用? 略。3.13 汉字库中存放的是汉字的哪一种编码?汉字库的容量如何计算? 答:汉字库中存放的是汉字字模码。汉字库的容量可按下列:存储每个汉字字模点阵所需的字节数汉字数点阵方法数。3.14 在一个应用系统中,需要构造一个包含了 100 个汉字的

19、汉字库,假设采用 1616 的汉字字形,问:该汉字库所占存储容量是多少字节?一篇由50 个汉字构成的短文, 需要占用多少字节的存储容量来存储其纯文本?答: 1621003200 字节;2 50100 字节。3.15 汉字系统的几种编码中,对于某个汉字来说,是惟一的。A. 输入码B. 字模码C. 机内码答:C。3.16 若下面的奇偶校验码均正确,请指出哪些是奇校验码,哪些是偶校验码。(1)10110110(2)01111110 (3)11011000(4)10100001答:奇校验码:(1)、(4);偶校验码:(2),(3)。3.17 在 7 位的ASCII 码的最高位前面添加一位奇(偶)校验位

20、后,即可构成 8 位的ASCII 码的奇(偶)校验码。假设字符“A”的这样的奇(偶)校验码为41H,则它是(1);字符“C”的这样的(1)是(2)。(1):A.奇校验码B. 偶校验码(2):A.43HB. 87HC. C3HD.86H答:(1)B;(2)C。318对于 3.6.2 节所介绍的k=8,r=4 的能纠错一位的海明码,若编码为 100110111100, 试判断该海明码是否有误,若有,请纠正,并写出其8 位正确的有效信息。答:100001113.19 试设计有效信息为 10 位的能纠错一位的海明码的编码和译码方案,并写出有效信息 0110111001 的海明码。答:k=10,r=4

21、的海明码的排列如下:编码:P = D D D D D DH1413HH12H11H10H9H HH876H5HH43H2H1D109DD8D7D6D5P DD443DP23D1P2P141098765P = D D D D D D310210P = D9876 D D432431 D D DP = D D D D D D1975421 D译码:44109S =P D33 D109S =P D S =P D D D D8874 D D D D D D6352 D D D D2211S =P10797 D D D64315421 D D D4 3 2 1指误字:S S S S效信息 0110111

22、001 的海明码: 011011010011103.20 在 3.6.2 节所介绍有效信息为 8 位的能纠错一位的海明码基础上,思考如何改进, 使其能够达到检错两位并能纠错一位的校验能力。答:略设生成多项式为X3+X+1(即 1011B),请计算有效数据 10101 的 CRC 编码。答:1010101013.21 试分析 3.3 节介绍的三种奇偶校验、海明校验和CRC 校验三种校验码的检错纠错能力,它们的码距各为多少?答:奇偶校验码只能检错,可检单个、奇数个错,码距;海明校验可以纠一位错。CRC 校验可以纠一位错。3.22 在 Motorola 系列的微处理器中,数据存放在内存的规则是高位字

23、节存放在低地址单元的,对照图 3.10 写出各数据在这种情况下的存储方式。略习题 4323设 X=0.1101,Y= -0.0110,求:(1)X(2)-X(3)2X(4)-2X补补补补(5)X/2(6)-X/2(7)Y(8)-Y补补补补(9)2Y(10)-2Y(11)Y/2(12)-Y/2补补补补(13)-Y/4补1.(1) X = 0.1101补(2) -X = 1.0011补(3) 2X = 1.1010溢出补(4) -2X = 0.0110溢出补(5)X/2 = 0.0110补(6)-X/2 = 1.1001补(7)Y = 1.1010补(8) -Y = 0.0110补(9) 2Y =

24、1.0100补(10)-2Y =0.1100补(11)Y/2 =1.1101补(12)-Y/2 = 0.0010补(13)-Y/4 = 0.0001补3.24 已知X 和 Y,用变形补码计算X+Y 和X-Y,并指出运算结果是否溢出:(1)X=0.11011,Y=0.11111(2)X=-0.1101,Y=0.0110答:.(1)X+Y补: 溢出XY补= 1.11100() X+Y补=1.1001XY溢出补:3.25 试使用两个 4 位二进制加法器和若干逻辑门电路,设计一位余3 码编码的十进制加法器。(提示:余 3 码加法的校正规则为:当余 3 码编码的两个数直接相加后,若结果有进位,则和数加

25、3 校正;否则和数减 3 校正)图在下不好画:略:4.4 使用原码一位乘法计算X*Y:(1)X=0.11101,Y=0.01111(2)X=-0.10011,Y=0.11010答: ()X*Y0.0110110011原()X*Y 1.0111101110原4.5 使用补码Booth 乘法计算X*Y:(3)X=0.01111,Y=-0.11101(4)X=-0.10011,Y=-0.11010答:()X*Y1.1001001101补()X*Y0.0111101110补4.6 分别使用原码恢复余数除法和原码加减交替除法计算X/Y:(5)X=0.0111,Y=0.1101(6)X=0.1011,Y=

26、-0.1110答:()原码恢复余数除法:Qs原= 0.1000 ;R原=0.00001000原码加减交替除法:Qs = 0.1000;R =0.00001000原原()原码恢复余数除法:Qs = 1.1100 ;R =0.00001000原原原码加减交替除法:Qs = 1.1100 ;R =0.00001000原原4.7 使用补码不恢复余数除法计算X/Y:(7)X=0.0111,Y=0.1101(8)X=0.1011,Y=-0.1110答:()Qs = 0.1001;R =0.00001110补补()Qs = 1.0011 ;R =0.00001100补补4.8 设浮点数的格式为:阶码 5 位

27、,尾数 6 位,均用补码表示,请计算X+Y 和 X-Y。(阶码和尾数均用补码计算)。(9)X= -1.625,Y=5.25(10) X=15/64,Y= -29/256答:()X=0.1101020001, Y=0.1010120011XY0,00100.11101;X+Y=0.1110120010补XY0,00111.00101;X-Y=0.1101120011补() X=0.11112 - 0010, Y=0.111012 - 0011XY1,11010.11111; X+Y=0.111112 - 0011补XY1,11110.10110;X-Y=0.101102 - 0001补4.9 设

28、浮点数的格式为:阶码5 位,用移码表示,尾数6 位,用补码表示,请计算X*Y 和X/Y(阶码用移码计算,尾数用任何一种机器数的串行乘除算法计算)。(11) X=5.25,Y= -1.625(12) X= -29/256,Y=15/64答:() XY浮=1,01001.01111;X*Y=0.1000120100X/Y浮= 1,00101.00111;X/Y=0.1100120010() XY浮=0,10111.00101;X*Y=0.110112-0101X/Y浮= 0,11111.00001;X/Y=0.111112-00013.26 假设浮点数加减运算时,尾数采用变形补码(模4 补码)进行

29、运算,运算结果形式为:MS1 MS2.M1 Mn,选择正确的答案写在横线上:(1) 若尾数运算结果形式满足条件时,结果需要左规;(2) 若尾数运算结果形式满足条件时,结果需要右规(1 次);(3) 若尾数运算结果形式满足条件时,结果不需要规格化; AMS1MS2.M1=00.0BMS1MS2.M1=00.1CMS1MS2.M1=01.0 DMS1MS2.M1=01.1EMS1MS2.M1=10.0FMS1MS2.M1=10.1 GMS1MS2.M1=11.0HMS1MS2.M1=11.1答:()A, H()D,E,F()B3.27 浮点数运算的溢出判断,取决于。A尾数是否上溢B尾数是否下溢C阶

30、码是否上溢D阶码是否下溢答:C328设X =X0.X1X ,X 必须满足条件时,X 左移一位求 2X 时,才不补n会发生溢出。AX0.X1=0.0BX0.X1=1.1CX0.X1=0.1DX0.X1=1.0答:A, B3.29 设机器字长 8 位,若机器数 DAH 为补码,则算术左移一位后为 ,算术右移 一 位 后 为 。AB4HBB5HCF4HD6DHEEDH答:A, E3.30 在计算机内,减法一般用来实现。A二进制减法器B十进制减法器C二进制加法器D十进制加法器答:C3.31 设某运算器由一个加法器、两个暂存器 A 和 B(D 型边沿寄存器)、一个状态寄存器、一个二选一多路选择器构成,如

31、图 4.29 所示。加法器具有 F=A、F=B 和 F=A+B 这 3 种功能;A、B 均可接收加法器的输出,A 还可以接收外部输入数据D。问:(1) 描述外部数据D 传送到暂存器B 的过程,写出发送的信号序列。(2) 如何实现操作A+BA 和A+BB?写出发送的信号序列。(3) 可以实现操作D+AA 和D+BB 吗?如果可以,请写出发送的信号序列。(4) 若 A、B 均为锁存器(电平触发的寄存器),那么实现操作 A+BA 和 A+BBFLAGS加法器F=A F=B F=A+BCPF时有问题吗?为什么?ABCPAABCPBS D二选一4.29 习题 4.15 图示答:()传送过程:,。控制信号

32、:0(选),CPA, A,F=A,S=1(选)()A,B,F=A+B,S=(选),CPAA,B,F=A+B,CPB()S=0(选D),CPA,A,B,F=A+B,S=(选),CPAS=0(选D),CPA,A,B,F=A+B,CPB()结果不对。加法器会多次运算。3.32 如果将例 4.12 中的两条指令修改如下,试写出运算结果及其标志位,并分析各标志的意义。MOVAL,7FHADDAL,80H答:(AL)=FFH; ZF=0:因为运算结果非零; CF=0:因为加法运算的最高位没产生进位,OF=0:因为C1C =0,表明有符号数运算发生没溢出,fSF=1:因为运算结果的最高位为 1, PF=1:

33、结果中“1”的个数为偶数个,所以PF=1。3.33 如果将例 4.12 中的两条指令修改如下,试写出运算结果及其标志位,并分析各标志的意义。MOVAL,7FHSUBAL,1答:(AL)=7EH; ZF=0:因为运算结果非零; CF=0:因为加法运算的最高位没产生借位,OF=0:因为C1C =0,表明有符号数运算发生没溢出,fSF=0:因为运算结果的最高位为 0,PF=0:结果中“1”的个数为奇数个,所以PF=0。第五章5.1 说明主存储器的组成,并比较 SRAM 和DRAM 有什么不同之处?为什么DRAM的地址一般要分两次接收? 略。5.2 有一个 64K16 位的存储器,由 16K1 位的

34、DRAM 芯片(芯片内是 128128 结构)构成,存储器读/写周期为 500ns,问:(1) 需要多少片DRAM 芯片?(2) 采用异步刷新方式,如单元刷新间隔不超过2ms,则刷新信号周期是多少?(3) 如果用集中刷新方式,存储器刷新一遍最少用多少时间? 答:()64;()15.625 微秒()64 微秒5.3 某机字长 16 位,CPU 地址总线 18 位,数据总线 16 位,存储器按字编址,CPU 的控制信号线有:MREQ#(存储器访问请求,低电平有效),R/W#(读写控制,低电平为写信号,高电平为读信号)。试问:(1) 该机可以配备的最大主存容量为。(2) 该机主存采用 64K1bit

35、 的 DRAM 芯片(内部为 4 个 128128 阵列)构成最大主存空间,则共需 个芯片;若采用异步刷新方式,单元刷新间隔为2ms,则刷新信 号 的 周 期 为 。(3) 若为该机配备 2K16 位的Cache,每块 8 字节,采用 2 路组相联映象,试写出对主存地址各个字段的划分(标出各个字段的位数);若主存地址为 462EH,则该地址可映象到Cache 的哪一组?(4) 已知该机已有 8K16 位的ROM 存储器,地址处于主存的最高端;现在再用若干个 16K8 位的SRAM 芯片形成 128K16 位的RAM 存储区域,起始地址为 00000H, 假设 SRAM 芯片有CS#(片选,低电

36、平有效)和WE#(写使能,低电平有效)信号控制端;试写出 RAM、ROM 的地址范围,并画出 SRAM、ROM 与 CPU 的连接图,请标明SRAM 芯片个数、译码器的输入输出线、地址线、数据线、控制线及其连接。答:()256KW()64,15.625 微秒高位字块标记(位)组地址(位)块内地址(位)()()略5.4 设有一个 4 体交叉存储器,在使用时经常遇到连续访问同一个存储体的情况,会产生怎样的结果?答:存储器带宽降低。5.5 某计算机的存储系统由 Cache、主存和用于虚拟存储的磁盘组成。CPU 总是从Cache 中获取数据。若所访问的字在Cache 中,则存取它只需要20ns,将所访

37、问的字从主存装入 Cache 需要 60ns,而将它从磁盘装入主存则需要 1200ms。假定 Cache 的命中率为90%,主存的命中率为 60%,计算该系统访问一个字的平均存取时间。答:48.0098ms5.6 CPU 执行一段时间时,cache 完成存取的次数为 3900 次,主存完成的存取次数为100 次,已知 cache 的存储周期为 40ns,主存的存储周期为 240ns。求 cache/主存系统的效率和平均访问时间?答:e=3900/4000=97.5%Ta=45ns5.7 某处理器包含一片内Cache,容量为 8K 字节,且采用 4 路组相联结构,块的大小为 4 个 32 位字。

38、当 Cache 未命中时,以分组方式从主存读取 4 个字到 Cache,假定主存容量为 16M 字节。请说明:(1) Cache 共分多少组?高位字块标记(13 位)组地址(7 位)块内地址(4 位)(2) 写出主存的字节地址的格式,并说明地址格式中的不同字段的作用和位数; 答:(1) 128 组;(2)5.8 计算机主存容量为 256K 字,Cache 为 8K 字。主存与Cache 之间按组相联映射, Cache 的每组有 4 个行,每行有 64 个字。假设开始时Cache 为空,CPU 按顺序从主存地址为 0,1,2, ,8447 单元执行“取“操作(不命中时,采用将主存中含有该字的块送

39、入 Cache 后,再从Cache 中把需要的字读出送CPU 的方法),然后又重复执行 20 次。设 Cache 存取时间为主存的 1/10。替换使用LRU 算法,请计算上述操作总的存取时间与不用Cache 相比,速度提高多少倍?答:约 4.965 倍5.9 简述虚拟存储器的含义和作用。略。习题六6.1 指令包括哪几部分?各表示什么含意? 略。6.2 在一地址指令、二地址指令中,如何指定二个操作数地址?如何存放操作结果? 略。6.3 简述指令操作码的扩展技术的基本方法。略。6.4 某机器字长 16 位,采用单字长指令,每个地址码6 位。试采用操作码扩展技术, 设计 14 条二地址指令,80 条

40、一地址指令,60 条零地址指令。请给出指令编码示意图。1(7 分)l 14 条双地址指令:操作码(4 位) 地址码A1(6 位)地址码A2(6 位)操作码: 000000001101l 80 条单地址指令:操作码(10 位)地址码 A(6 位)操作码:1110(64 条中可选择前 63 条) 1111(64 条中可选择前 17 条)60 条零地址指令:操作码(16 位)操作码: 1111111111(64 条中选择 60 个编码即可) 其他编码方案,只要符合操作码扩展技术都可以6.5 什么是指令字长?什么是机器字长?它们之间有何关系? 略:6.6 确定寻址方式的目的是什么? 略6.7 请说明间接寻址和直接寻址的不同。略。6.8 简述变址寻址和基址寻址的主要区别。略。6.9 单项选择题(1) 寄存器间接寻址方式中,操作数在()中。A. 程序计算器B. 堆栈C. 寄存器D. 主存答:D(2) 堆栈常用于()。A. 数据移位 B. 程序转移C. 保护程序现场D. 输入、输出答:C(3) 单地址指令中,为了完成两个数的算术运算,除

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