组成原理答案.doc

第四次1、（1）由于芯片有128K=217个寻址单位，需要17位地址。（2）末地址为：BFFFFH2、（1）4KB的ROM用2K*8位的芯片，需要ROM芯片2片完成字扩展；4KB的RAM用4K*2位的芯片，需要RAM芯片4片完成位扩展。（2）ROM的地址范围0000H0FFFH，RAM的地址范围4000H4FFFH，展开为二进制：0000 0000 0000 00000000 1111 1111 11110100 0000 0000 00000100 1111 1111 1111其中ROM芯片2K容量需低11位地址片内寻址，此时片选信号为00000和00001而RAM芯片4K容量需低12位地址片内寻址，此时片选信号为0100，据此设计其连接：第五次1、（1）Cache容量 64KB，每个数据块为256字节，所以Cache分为64KB/256B=28 =256个块，两路组相联结构是两块构成1组，所以Cache分为27=128个组。主存容量1MB，需20位地址，按Cache结构情况可得主存地址格式为：Cache容量64KB，需16位地址，其地址格式为：（2）20124H展开为二进制：0010 0000 0001 0010 0100，其所在块应在第000 0001组，其地址标记为00100，Cache命中，实际Cache地址为：0000 0010 0010 0100，即0224H。58100H展开为二进制：0101 1000 0001 0000 0000，其所在块应在第000 0001组，其地址标记为01011，Cache命中，实际Cache地址为：0000 0011 0000 0000，即0300H。60140H展开为二进制：0110 0000 0001 0100 0000，其所在块应在第000 0001组，其地址标记为01100，Cache不命中，发生替换，按照LRU替换算法，替换掉1组的0块，同时置其标记为0110060138H展开为二进制：0110 0000 0001 0011 1000，其所在块应在第000 0001组，其地址标记为01100，Cache命中，实际Cache地址为：0000 0010 0011 1000，即0238H。最后其地址标记阵列为：2、（1）Cache容量32KB，需15位地址，块大小为64B，Cache分为29块，其地址格式为：主存容量1MB，需20位地址，其地址格式为：（此题缓存分8组，使得每组包含64块，可能并不符合实际机器情况。）（2） TM加速=h*TC+(1-h)(TC+TM)（其中TC为Cache存取周期，TM为主存存取周期，h为命中率）在TC为20us，命中率h为 0.95，且要求加速大于10的条件下，可得TM应大于400 us。第六次1、（1）此时可得I1操作码为01；I2操作码为110；I3操作码为000；I4操作码为100；I8操作码为101；I9操作码为001；I5操作码为1110；I6操作码为11110；I7操作码为111110；I10操作码为111111。此时操作码的平均长度为：2*20%+3*（12%+11%+15%+18%+10%）+4*8%+5*3%+6*（1%+2%）=3.03（此题具体编码可有多种情况，但每条指令的位数分配应与解答一样，计算出平均操作码位数也都是3.03）（2）假设对使用频率达到10%以上的6条指令分配3位操作码，此时剩余两个扩展标志，对OP增加1位扩展到4位即可表示剩余4条指令。操作码分配可如下：000：表示I1， 001：表示I2， 010：表示I3， 011：表示I4,100：表示I8， 101：表示I9， 1100：表示I5， 1101：表示I6， 1110：表示I7， 1111：表示I10。此时平均操作码位数=3*86%+4*14%=3.14位（此题也还有别的解决方案）2、（直接寻址空间128字，需7位直接地址；变址位移量为- 64+63，需地址7位，补码表示；16个通用寄存器，需4位寄存器地址。）（1）此时需两个7位地址，OP位数剩余2位，可用其中00，01，10表示3条指令的操作码，剩余11编码作为扩展标志。（2）此时需一个7位的位移量和一个4位的变址寄存器地址，共11位，剩余5位做OP，但其前两位必须是11，此时可用1100011101表示6条指令的操作码，剩余两个扩展标志。（3）此时需两个4位寄存器地址，OP部分为8位，但其前5位只能取11110和11111。此时可用1111000011110111表示8条指令的操作码。（4）此时需一个7位地址，剩余OP部分为9位，但其前5位需用11111，此时可用11111 000011111 1011表示12条指令的操作码。（5）此时16位指令代码全做操作码，可用11111 1100 000000011111 1100 0011111表示32条指令的操作码。此时没有用的代码还有在11111 1100下的96个和在11111 1101与11111 1110与11111 1111下