计算机组成与体系结构(linda null) 第五章课后习题讲解.doc

第五章课后题答案2、a)456789A116 地址1016111612161316大端456789A1小端A1896745 b)0000058A16地址1016111612161316大端0000058A小端8A050000 c)1414888816地址1016111612161316大端14148888小端888814143、已知2M*16的主存储器的前两个字节中有如下的十六进制数值：字节0处为FE字节1处为01，如果这些字节保存的是一个16位2补整数，问如果按照如下的方式存储数据，那么实际存放的十进制数值分别是多少？a) 存储器是大端格式b) 存储器是小端格式答案：大端格式：FE01 FE0116补=1111 1110 0000 00012补 原码为：1111 1110 0000 00012原=-5112 小端格式：01FE01FE16补=0000 0001 1111 1110 2补原码为：0000 0001 1111 1110 2原=5102 8、将下列表达式由中缀表示法变换成反向逆波兰（后缀）表示法：a)X*Y+W*Z+V*Ub)W*X+W*(U*V+Z)c)（W*(X+Y*(U*V)）/(U*(X+Y)答案：a)X*Y + W*Z + V*U=XY* + WZ* + VU*=XY* WZ* + + VU*=XY* WZ*+VU*+b)W*X + W*(U*V + Z)=WX* + W*(UV* + Z)=WX* + W*(UV*Z +)=WX* + WUV*Z + *=WX* WUV*Z+*+c)（W*(X + Y*(U*V)）/(U*(X + Y)=(W*(X + Y*(UV*)/(U*(XY+)=(W*(X + YUV*)/UXY+*=(W*(XYUV*+)/UXY+*=(WXYUV*+*)/UXY+*=WXYUV*+*UXY+*/ 9、将下列反向逆波兰式（后缀）表示法转换成中缀表示法：a)WXYZ-+*=WXY-Z+*=WX+Y-Z*=W*(X+Y-Z)b)UVWXYZ+*+*+=UVWXY+Z*+*+=UVWX*(Y+Z)+*+=UVW+X*(Y+Z)*+=UV*(W+X*(Y+Z)+=U+V*(W+X*(Y+Z)c)XYZ+VW-*Z+=XY+ZV-W*Z+=X(Y+Z)*(V-W)Z+=X(Y+Z)*(V-W)+Z+=X+(Y+Z)*(V-W)+Z)11、如果某台计算机的指令格式为：指令的长度共11位，而地址域的大小占4位，试证明采用这种指令格式的计算机是否可能有如下的指令形式，并验证你的答案：5个二地址指令45个一地址指令32个零地址指令000 xxxx xxxx 001 xxxx xxxx010 xxxx xxxx 5个二地址指令011 xxxx xxxx100 xxxx xxxx45个一地址指令：101 0000 xxxx 16条101 1111 xxxx110 0000 xxxx 16条110 1111 xxxx111 0000 xxxx 13条111 1100 xxxx32个0地址指令111 1110 0000 16条111 1110 1111111 1111 0000 16条111 1111 1111b)假如某台采用上述指令格式的计算机体系结构，并设计了6个2地址指令和24个0地址指令，试问可以在该指令系统中添加的1地址指令的最大数目是多少？二地址：操作码地址码一地址码二一地址：操作码地址码零地址：操作码假设2地址这样用： 000 xxxx xxxx 6个 101 xxxx xxxx 0地址指令：24=3*8 111 1111 1000 8个 111 1111 1111 111 1111 0000 8个 111 1111 0111 111 1110 1000 8个111 1110 1111一地址前三位110：110 0000 xxxx 共16条110 1111 xxxx 一地址前三位111：111 0000 xxxx 共14条111 1101 xxxx 最大数目是3013、如果有指令Load 1000，并且已知存储器和寄存器RI中包含如下数值：200存储器 R1 1400 400 100011001300 10001100 1200 1300 1400假设R1隐含在变址寻址方式中，试确定指令嵌入到累加器中实际数值，并填写下表：寻址方式装入AC的值立即寻址1000直接寻址1400间接寻址1300变址寻址1000立即寻址：要操作的数据本身是指令的一部分，指令Load 1000的操作就是将数值1000直接装入AC中。直接寻址：是指在指令中直接指定要引用的数值的存储器地址，指令Load 1000：就是将存储器地址为1000的存储单元中的数值装入累加器AC中。间接寻址：地址域中的二进制数用来指定一个寄存器地址，该地址中的内容将被用作一个指针。操作数的有效地址是通过访问这个存储器地址来获得的。Load 1000中的1400实际上是所要求的操作数的有效地址。变址寻址：用变址寄存器RI来存储一个偏移量，将偏移量和操作数相加，就产生了指令所要求的数据的有效地址：1000+200 = 1214、如果有指令Load 500，已知存储器和寄存器RI中包含如下数值：200存储器 R1600 300 100500800 100400 500 600 700假设R1隐含在变址寻址方式中，试确定指令嵌入到累加器中实际数值，并填写下表：寻址方式装入AC的值立即寻址500直接寻址100间接寻址600变址寻址80015. 已知在某个非流水线系统中处理一项任务需要200ns.现在将相同的任务放到一个始终周期为40ns的5级流水线体系结构上进行处理。求出对于处理200项任务该流水线可以获得的加速比。比较非流水线单元，该流水线单元可以提升的最大加速比是多少？Ans.SpeedUp = (200ns x 200)/(200+5-1)(40ns) = 40000/8160 = 4.91Max SpeedUp = 519、已知一台计算机的存储器为256KB字，每个字字长为32位。计算机的指令格式具有4个区域：代码域、模式域，指定第1到第7种寻址方式；寄存器域，指定第1到第60个寄存器；存储器地址域。假定一条指令的长度为32位。试回答下列问题：a)模式域必须有多大？b)寄存器域必须有多大？c)地址域必须有多大？d)操作码域必须有多大？a) 模式域，指定第1到第7种寻址方式：23=87，3位b) 寄存器域，指定第1到第60个寄存器；26=6460，6位c)存储器为256KB =218,因此需要18位d)32-（3+6+18）=5位第六章1、 假设某台计算机使用直接映射的高速缓存。计算机的主存储器的容量为字，高速缓存有32个存储空间块，且每个高速缓存块包含16个字。问：a) 主存储器可以划分为多少个信息块？ /16 = /=b) 从高速缓存的角度来看，存储器地址采用的是什么格式？即分别说明地址中的标记域，块域和字域的大小主存储器的容量为字，需要20位的地址块域：32 = 5位字域：16 = 4位标记域: 11位c) 存储器引用时，地址将会被映射到高速缓存中的那个空间块？直接映射方式的主存储器地址格式： 11位 5位 4位 标记块字 = 1101 1011 0110 0011 块域：10110 即块号为223、 假设某台计算机使用全关联高速缓存，其主存储器的容量为字，高速缓存中有64个存储空间块，每个高速缓存块包含有32个字，问：a) 主存储器中有多少个信息块？/32 =/=b)高速缓存可以看到的存储器地址格式是什么样的？即分别说明地址的标记域、块域和字域的大小。主存储器的容量为字，需要16位地址，每个块是32个字，字域：5位，标记：11位关联式映射的主存储器的地址格式11位 5位标记字c)存储器引用时，地址F8C916将会被映射到高速缓存的那个存储空间块？全关联高速缓存，允许主存储器中的数据块映射到高速缓存的任意位置。6、 一个由4个块组构成的2路的组关联高速缓存。主存储器有2KB块，每块包含8个字。a) 说明主存储器的地址格式，可以利用这种格式将主存储器地址映射到高速缓存存储器，并确定地址中的各个域的大小。主存储器容量：2KB*8 = *= 需14位地址，每块8个字，字域：3位高速缓存由4个组组成，组域：2位标记：9位b)如果一个程序执行