1、計算機組成原理,習(xí)題課_1,第一章,計算機系統(tǒng)有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件有運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。 機器字長是指CPU一次能直接處理的二進制數(shù)的位數(shù)，它決定了寄存器、運算部件、數(shù)據(jù)總線的位數(shù)，字長越長，數(shù)的表示范圍也越大，精度越高，但其相應(yīng)的硬件成本也越高。,第二章,第三章,P61 第5題,、設(shè)浮點數(shù)的格式為：階碼6位移碼，包含一位符號位，尾數(shù)6位原碼，包含一位符號位，排列順序為： 則按上述浮點數(shù)的格式： 1、若數(shù)Z的浮點數(shù)的16進制形式為9F4H，求Z的十進制的真值。 2、若X =-25/64，Y =2.875，則求 X和Y的規(guī)格化浮點數(shù)表示形式。,P61

2、 第5題,1、若數(shù)Z的浮點數(shù)的16進制形式為0C15DH，求Z的十進制的真值。,100111,1 10100 B,EZ移= 1，00111B MZ原= 1.101000B EZ = 00111B=7 MZ= -0.101000B 所以，Z= MZ2 Ez = -0.101000B 2 7 = -101000B=-80,9F4H=,若X =-25/64，Y =2.875 ，則求 X和Y的規(guī)格化浮點數(shù)表示形式。,EX = -1 EX補= 1,11111B EX移= 0,11111B MX=- 0.11001B MX原= 1.11001B 所以， X浮= 0,11111 1.11001B = 7F9

3、H,X =-25/64=-（16+8+1） 2 -6 =-11001B 2 -6 =-0.11001B 2 -1,EY = 2 EY移=1,00010B MY= 0.10111B MY原= 0.10111B 所以， Y浮= 1,00010 0.10111B = 897H,Y = 2.875 =2+0.5+0.25+0.125 =10.111=0.1011122,P61 第6題 機器字長16位，求個機器數(shù)的十進制真值表示范圍。,1）無符號整數(shù) 0 216-1 2）原碼定點整數(shù) -（215-1） 215-1 3）補碼定點整數(shù)-215 215-1 4）補碼定點小數(shù) -1 1-2-15,解：,如果階碼

4、為移碼，尾數(shù)用原碼表示呢？ 如果階碼為原碼，尾數(shù)為補碼呢？,第四章,1、X=0.1101，Y=-0.0110 2、已知X和Y，用變形補碼計算X+Y，X-Y，并判溢 （1）X=0.11011，Y=0.11111 （2）X=-0.1101，Y=0.0110 5.1）X=0.011111，Y=-0.11101 原碼一位乘、BOOTH算法,運算器 概念題 證明題 計算題 分析題 存儲器 第一題,目 錄,某機器字長16位，采用兩位比較法進行補碼乘法運算，此時并行加法器應(yīng)該是（ 17）位加法器，應(yīng)該進行（16）次相加移位操作。 （多選題）在下面每小題所列出的若干個答案中，選取所有的正確答案（可能沒有，也可

5、能有一個或多個） 補碼加法規(guī)則是（） A、所有的操作數(shù)都用補碼表示，結(jié)果也用補碼表示 B、若兩數(shù)相同則做加法，異號則做減法。 C、符號位和操作數(shù)一樣參與運算 D、結(jié)果的符號為1，表示溢出,某浮點機，采用規(guī)格化浮點數(shù)表示，階碼用移碼表示（最高位代表符號位），尾數(shù)用原碼表示，下列的表示中不是規(guī)格化的浮點數(shù)是（） A、階碼：1111111 尾數(shù)：1.100000 B、階碼：0011111 尾數(shù)：1.011101 C、階碼：1000001 尾數(shù)：0.111101 D、階碼：0111111 尾數(shù)：0.100010,（填空題）設(shè)階碼8位（含1位符號位），用移碼表示，尾數(shù)24位（1位符號位），用規(guī)格化補碼表

6、示，則它所能表示的最大正數(shù)的階碼的十進制真值為（A ），尾數(shù)的十進制真值為（B ）；絕對值最小的負數(shù)的階碼的二進制移碼表示為（C），尾數(shù)的二進制補碼表示為（ D）。,返回目錄,A127 B C00000000 D1.01111111111111111111111,1、設(shè) 求證： 根據(jù)定點小數(shù)補碼的定義證明,證明題,證明題,2、以定點小數(shù)為例證明： 3、以定點小數(shù)為例證明： 0補=y-y補,返回目錄,已知 x = - 0.01111 ，y = +0.11001， 用變形補碼求 x 補 ， -x 補 ， 2x 補 ， x/2補， y 補 ， -y 補 ， 2y 補 ，y/4補， x + y = ？

7、 ，x y = ？,解： x 原 = 11.01111 x 補 = 11.10001 -x 補 = 00.01111 2x補=01.00010 x/2補=01.11000 y 原 =00.11001 y 補 =00.11001 -y 補 =1 1.00111 y/4補=00.001100 x 補 11.10001 x 補 11.10001 + y 補 00.11001 + -y 補 11.00111 x + y 補 00.01010 x - y 補 10.11000 x + y = +0.01010 符號位相異，結(jié)果溢出 x y=-1.01000,設(shè)32位字長的浮點數(shù)，其中階符1位，階碼7位，

8、數(shù)符1位，尾數(shù)23位。分別寫出機器數(shù)采用原碼和補碼表示時，所對應(yīng)的最接近0的十進制負數(shù)。 分析：最接近0的十進制負數(shù)表示最大負數(shù)，即絕對值最小的負數(shù)，因此階碼取最小值，尾數(shù)為絕對值最小的非0負數(shù)。,解：1）原碼表示：階碼范圍 -127127 尾數(shù)24位，絕對值最小的非0負數(shù)為 -0.0001B(非規(guī)格化)=-2-23 最接近0的十進制負數(shù)為 2）補碼表示：階碼范圍 -128127 尾數(shù)24位，絕對值最小的非0負數(shù)為 -0.0001B(非規(guī)格化)=-2-23 最接近0的十進制負數(shù)為,某機器字長為32位，浮點表示時，指數(shù)部分（即階碼）占8位補碼（含1位符號位），尾數(shù)24位補碼（1位符號位），問：

9、1）帶符號定點小數(shù)的最大表示范圍是多少？（補碼小數(shù)） -1 2）帶符號定點整數(shù)的最大表示范圍是多少？（補碼整數(shù)） 3）浮點表示最大正數(shù)是多少？MAX+= 4）浮點表示最大負數(shù)是多少？ 5）浮點表示最小的規(guī)格化正數(shù)是多少？ 6）浮點表示最小負數(shù)是多少？MAX-= 浮點表示最小正數(shù),已知浮點數(shù)運算的中間結(jié)果如下： 階碼 ：1，010 尾數(shù)：1.0011101 其中，階碼是4位補碼 1） 如果尾數(shù)是8位原碼，求其規(guī)格化的浮點數(shù)表示 2) 如果尾數(shù)是8位補碼，求其規(guī)格化的浮點數(shù)表示 解：1）尾數(shù)為原碼，則不是規(guī)格化表示形式，要左規(guī)：尾數(shù)左移2位，尾數(shù)低位補0，階碼減2，E補=1000， 變換后的規(guī)格化

10、浮點數(shù)為1，0001.1110100 2) 如尾數(shù)為補碼，已經(jīng)是規(guī)格化浮點數(shù) 1，01001.0011101,用32位表示一個數(shù)，階碼部分占8位（含一位符號位），尾數(shù)部分占24位（含1位符號位）。設(shè)， 試寫出補碼浮點數(shù)表示格式（規(guī)格化）。 0000100011.01111111110000000000000 =9BFE000H 111111110.11111110000000000000000 =0FF7F0000H,計算題,一、設(shè)浮點數(shù)的格式為：階碼5位，包含一位符號位，尾數(shù)5位，包含一位符號位，階碼和尾數(shù)均用補碼表示，排列順序為： 則按上述浮點數(shù)的格式： 1、若數(shù)Z的浮點數(shù)的16進制形式為

11、0EDH，求Z的十進制的真值。 2、若（X）10 =13/64，（Y）10 = 275，則求 X和Y的規(guī)格化浮點數(shù)表示形式。 3、求 X+Y?。ㄒ笥醚a碼計算，列出計算步驟）。 4、求 XY?。ㄒ笥醚a碼計算，列出計算步驟）。 5、求 X*Y?。ㄒ箅A碼用補碼計算，尾數(shù)用補碼Booth算法計算，列出計算過程和算式）。,1、若數(shù)Z的浮點數(shù)的16進制形式為0EDH，求Z的十進制的真值。,解： 1、0EDH=0011101101B， Z浮=0，0111 0.1101， 則EZ補=0，0111 =+7 MZ補= 0.1101 MZ= +13/16 所以，Z= MZ2 Ez = +13/162 7=+1

12、38= +104,2、若（X）10 =13/64，（Y）10 = 275，則求 X和Y的規(guī)格化浮點數(shù)表示形式。,解： 2、（X）10 =13/64 （X）2 =0.001101 = 0.11012-10 EX=-10 ，則EX補=1，1110 MX=0.1101 ，則MX補=0.1101 則X浮=1，1110 0.1101 （Y）10 = -2.75， （Y）2 = - 10.11 = - 0.10112+10 EY=+10 ，則EY補=0，0010 MY=-0.1011 ， 則MY補=1.0101 則Y浮=0，0010 1.0101,3、求 X+Y?。ㄒ笥醚a碼計算，列出計算步驟）,解： 對

13、階 E=EX-EY=EX補+-EY補 = 11，1110 + 11，1110 = 11，1100 E=-40，則EX小，將MX右移4位，EX加4： X浮 = 0，0010 0.0000(1101) 尾數(shù)相加,結(jié)果規(guī)格化：結(jié)果已規(guī)格化 舍入。 0舍1入：MX+Y補=1.0110 。 X+Y浮=0，0010 1.0110,4、求 XY浮（要求用補碼計算，列出計算步驟）。,解： 對階：同上。 尾數(shù)相減。 結(jié)果規(guī)格化：結(jié)果已規(guī)格化 舍入。 0舍1入：MX-Y補=0.1100 。 XY浮=0，0010 0.1100,5、求 X*Y浮（要求階碼用補碼計算，尾數(shù)用補碼Booth算法計算，列出計算過程和算式）

14、。,解： 階碼相加。 EZ補 = EX補+EY補= 11，1110 + 00，0010 = 00，0000 尾數(shù)相乘。 MX補=0.1101 -MX補=1.0011 MY補=1.0101,MX*Y補=1.01110001 結(jié)果規(guī)格化：已規(guī)格化。 舍入。 舍去：MX*Y補=1.0111 X*Y浮=0，0000 1.0111,返回目錄,某加法器進位鏈小組信號為C4C3C2C1 ，低位來的信號為C0 ，請分別按下述兩種方式寫出C4C3C2C1的邏輯表達式。（1） 串行進位方式 （2） 并行進位方式,解 ：（1）串行進位方式： C1 = G1 + P1 C0 其中： G1 = A1 B1 ，P1 =

15、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) 并行進位方式： C1 = G1 + P1 C0 C2 = G2 + P2 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 G1G4 ，P1P4 表達式與串行進位方式相同

16、。,返回目錄,存儲器,一、某機字長16 位，CPU地址總線18位，數(shù)據(jù)總線16位，存儲器按字編址，CPU 的控制信號線有：MREQ#（存儲器訪問請求，低電平有效），R/W#（讀寫控制，低電平為寫信號，高電平為讀信號）。試問： 1、該機最大主存容量為多少？ 2、若該機主存采用64K1bit的DRAM芯片（內(nèi)部為4個128128陣列）構(gòu)成最大主存空間，則共需多少個芯片？若采用分散刷新方式，單元刷新間隔為2ms，則刷新信號的周期為多少時間？ 3、若為該機配備16K16位的Cache，每字塊16字，采用4路組相聯(lián)映象，試寫出對主存地址各個字段的劃分（標出各個字段的位數(shù)）；若主存地址為12345H，則該

17、地址映象到的Cache的哪一組？ 4、若現(xiàn)在用若干個32K8位的SRAM芯片形成96K16位的RAM存儲區(qū)域，起始地址為00000H，假設(shè)SRAM芯片有CS#（片選，低電平有效）和WE#（寫使能，低電平有效）信號控制端；試寫出RAM的地址范圍，并畫出SRAM與CPU的連接圖，請標明SRAM芯片個數(shù)、譯碼器的輸入輸出線、地址線、數(shù)據(jù)線、控制線及其連接。,1、該機最大主存容量為多少？2、若該機主存采用64K1bit的DRAM芯片（內(nèi)部為4個128128陣列）構(gòu)成最大主存空間，則共需多少個芯片？若采用分散刷新方式，單元刷新間隔為2ms，則刷新信號的周期為多少時間？,解： 1、該機最大主存容量為218

18、16位=512KB。 2、若該機主存采用64K1bit的DRAM芯片（內(nèi)部為4個128128陣列）構(gòu)成最大主存空間，則共需 個芯片。 刷新信號的間隔為,3、若為該機配備16K16位的Cache，每字塊16字，采用4路組相聯(lián)映象，試寫出對主存地址各個字段的劃分（標出各個字段的位數(shù)）；若主存地址為12345H，則該地址映象到的Cache的哪一組？,解： 若為該機配備16K16位的Cache，每字塊16字，采用4路組相聯(lián)映象，則： Cache共有 塊，可以分為 組。 所以，對主存18位地址劃分如下： 若主存地址為12345H，則該地址映象到的Cache的第34H組。,4、若現(xiàn)在用若干個32K8位的S

19、RAM芯片形成96K16位的RAM存儲區(qū)域，起始地址為00000H，假設(shè)SRAM芯片有CS#（片選，低電平有效）和WE#（寫使能，低電平有效）信號控制端；試寫出RAM的地址范圍，并畫出SRAM與CPU的連接圖，請標明SRAM芯片個數(shù)、譯碼器的輸入輸出線、地址線、數(shù)據(jù)線、控制線及其連接。,解：需用6個32K8位的SRAM芯片形成96K16位的RAM存儲區(qū)域，地址范圍為00000H5FFFFH，兩片一組，共3組。,返回目錄,P167 3（4）,1、求芯片數(shù) SRAM 128K 16/（16K 8） =8*2=16片 ，8組，每組2片 ROM 1片 8K 16位 2、確定芯片的AB、DB位數(shù) SRA

20、M 16K 8位 AB14位，DB8位 ROM AB13位，DB16位 3、分析芯片的地址范圍,A17 A16 A15 A14 A13 A12 A0 00000h-03Fffh 0 0 0 0 0 0-0 1 1-1 04000h-07Fffh 0 0 0 1 0 0-0 1 1-1 08000h-0BFffh 0 0 1 0 0 0-0 1 1-1 0C000h-0FFffh 0 0 1 1 0 0-0 1 1-1 10000h-13Fffh 0 1 0 0 0 0-0 1 1-1 14000h-17Fffh 0 1 0 1 0 0-0 1 1-1 18000h-1BFffh 0 1 1 0

21、 0 0-0 1 1-1 1C000h-1FFffh 0 1 1 1 0 0-0 1 1-1 3e000h-3ffffh 1 1 1 1 1 0-0 1-1,作業(yè)：除了HALT指令為單字指令外，其他指令均為雙字指令；其中， SR為源寄存器號， DR為目的寄存器號，指令第二字為地址、數(shù)據(jù)或偏移量。,若（PC）1EH，變址寄存器（SI）10H，則此時啟動程序執(zhí)行，問執(zhí)行了幾條指令程序停止？寫出每條指令的助記符、尋址方式、操作數(shù)和執(zhí)行結(jié)果。,地址 內(nèi)容 1CH： 10H 1DH： 27H 1EH： 01H 1FH： 23H 20H：81H 21H：1DH 22H：C0H 23H：02H 24H：91

22、H 25H：0CH 26H：F0H 27H：20H,PC IR 助記符 尋址方式 EA 操作數(shù) 結(jié)果 1EH 01H MOV1 R1，#23H 立即 23H R1=23H 23H 20H 81H ADD R1，1DH 間接尋址 27H 20H R1=43H 1DH 22H C0H JC 02H 相對尋址 24H 02H 24H 91H SUB R1，SI+0CH 變址尋址 1CH 10H R0=33H 0CH 26H F0H HLT,寫出上述JMP指令的微程序流程圖 某條指令的微程序流程如圖1，寫出該指令的功能、指令格式和尋址方式及指令第二字的含義，并分析第二個機器周期的微操作信號。,611

23、設(shè)某機寄存器字長16位，用16進制表示，已知：變址寄存器內(nèi)容為0004H，PC的內(nèi)容為0003H，內(nèi)存中部分單元內(nèi)容如下： 地址：內(nèi)容 地址：內(nèi)容 0002H：000AH 0007H：000AH 0003H：0002H 0008H：0002H 0004H：0007H 0009H：0003H 0005H：0004H 000AH：0009H 0006H：0005H 000BH：0008H 指令為雙字長指令，格式如下：,第7章 11,浮點數(shù)表示及計算,1、設(shè)浮點數(shù)的格式為：階碼4位，包含一位符號位，尾數(shù)6位，包含一位符號位，階碼用移碼表示，尾數(shù)用補碼表示，排列順序為： 階符（1位）階碼（3位）數(shù)符（1位）尾數(shù)（5位） 則按上述浮點數(shù)的格式： （1） 若（X）10 = 12.5，則求 X的規(guī)格化浮點數(shù)表示形式。 （2）已知Y的規(guī)格化浮點表示為 3 9AH，求Y的十進制真值。 （3）浮點數(shù)表示范圍？ （4）求X+Y浮,Cache計算,某機字長32 位，CPU地址總線16位，數(shù)據(jù)總線32位，存儲器按字編址。 若為該機配備51216位的Cache，每塊4字節(jié)，采用2路組相聯(lián)映象，求主存塊數(shù)、Cache組數(shù)、寫出主存地址各個字段的劃分（標出各個字段的位數(shù)）；若主存地址為3280H，則該地址可映象到的Cache的哪些行？ 假設(shè)CPU總是從Cache取得