计算机组成原理作业答案

第二章习题第二章习题 2 2 设机器字长为 设机器字长为 8 8 位 含一位字符位在内 写出对应下列各真值位 含一位字符位在内 写出对应下列各真值 的原码 反码和补码 的原码 反码和补码 1011010B 1011010B 87 168 87 168 解 1011010B 1011010B 87 87168168 原码 1 101 10101 101 0111 反码 1 010 01011 010 1000 补码 1 010 01101 010 1001 原码 最高位为符号位 数值部分是真值的绝对值 反码 正数的反码与原码相同 负数的反码符号位不变 数值部分 各位取反 补码 正数的反码与原码相同 负数的补码符号位不变 数值部分 各位取反后再加 1 由于 8 位有符号的数表示范围 128 127 所以 168 溢出 4 4 已知 已知 X 66X 66 Y 99Y 99 设机器字长为 设机器字长为 8 8 位 用补码运算规则计算位 用补码运算规则计算 X YX Y 和和 X YX Y 解 X 原 1 100 0010 X 补 1 011 1110 Y 原 0 110 0011 Y 补 0 110 0011 Y 补 1 001 1101 X Y 补 X 补 Y 补 1 011 1110 0 110 0011 00 010 0001 X Y 补 X 补 Y 补 1 011 1110 1 001 1101 10 101 1011 溢 出 5 5 已知 已知 X 19X 19 Y 35Y 35 用布思算法计算 用布思算法计算 X X Y Y 和和 X X Y Y 解 无符号数乘法的规则 Q0 1 A A M 然后 C A Q 右移 Q0 0 C A Q 直接右移 其中 C 为进位标识符 辅助寄存器 A 的初始值为 0 乘积的高 n 位 存放在辅助寄存器 A 中 乘积的低 n 位存放在寄存器 Q 中 移位时 C 标识符用 0 扩充 X 原 010011 Y 原 100011 X Y 010011 100011 的运算过程和结果 Q CA Qn 1 Q1Q0 M 初值 0000000100011010011 A A M 0010011100011 C A Q 右移 0001001110001 A A M 0011100110001 C A Q 右移 0001110011000 C A Q 右移 0000111001100 C A Q 右移 0000011100110 C A Q 右移 0000001110011 A A M 0010100110011 C A Q 右移 0001010011001 结果为 001010011001B 665 有符号数乘法的规则 Q0Q 1 01 A A M A Q Q 1算术右移 Q0Q 1 10 A A M A Q Q 1算术右移 Q0Q 1 00 或 11 A Q Q 1算术右移 其中 辅助寄存器 A Q 1的初始值为 0 乘积的高 n 位存放在辅助寄 存器 A 中 乘积的低 n 位存放在寄存器 Q 中 移位使用算术移位 高位采用符合扩展 X 补 0 010011 X 补 1 101101 Y 补 1 011101 X Y 0010011 1011101 的运算过程和结果 AQQ 1M 初值 0000000101110100010011 A A M 110110110111010 A Q Q 1右 移 111011011011101 A A M 000100111011100 A Q Q 1右 移 000010011101110 A A M 111000111101110 A Q Q 1右 移 111100011110111 A Q Q 1右 移 111110001111011 A Q Q 1右 移 111111000111101 A A M 001000100111101 A Q Q 1右 移 000100010011110 A A M 111010110011110 A Q Q 1右 移 111101011001111 结果为 11 110101100111B 665 6 6 使用 使用 IEEEIEEE 754754 标准格式表示浮点数 标准格式表示浮点数 5 5 1 5 1 5 1 161 16 6 6 384384 1 321 32 解 最高位表示尾符 后续 k 位表示阶码 在原数基础上加偏移值 2k 1 1 尾数为纯小数表示时 小数点后面的值 5 101B 1 01 210 尾符 1 位阶码 8 位尾数 23 位 11000 000101 1 5 1 1B 1 1 20 尾符 1 位阶码 8 位尾数 23 位 10111 111110 1 16 2 4 1 0 2 100 尾符 1 位阶码 8 位尾数 23 位 00111 101100 6 110B 1 1 210 尾符 1 位阶码 8 位尾数 23 位 11000 000110 384 1 1000 0000 1 1 21000 尾符 1 位阶码 8 位尾数 23 位 01000 011110 1 32 2 5 1 0 2 101 尾符 1 位阶码 8 位尾数 23 位 10111 101000 10 10 求有效信息位为求有效信息位为 01100110 11101110 的汉明码校验码 的汉明码校验码 解 海明码 Ci排放在第 2i位 数据位依次从低到高的顺序填在剩余 的空格里 其中 H3 H5 H7 H9 H11二进制编码的最低位都包含 1 可 以确定 C1 H3 H6 H7 H10 H11二进制编码的倒数第 2 位都包含 1 可 以确定 C2 其余类推 排列位置 H H12H11H10H9H8H7H6H5H4H3H2H1 数据位 D D8D7D6D5D4D3D2D1 海明码 C C4C3C2C1 C1 H1 H3H5H7H9H11 01101 1 C2 H2 H3H6H7H10H11 01111 0 C3 H4 H5H6H7H12 1110 1 C4 H8 H9H10H11H12 0110 0 汉明码为 0101 第五章习题 4 4 一个容量为 一个容量为 16K16K 3232 位的存储器 其地址线和数据线的总和是多位的存储器 其地址线和数据线的总和是多 少 用下列存储芯片时 各需要多少片 少 用下列存储芯片时 各需要多少片 1K1K 4 4 位 位 2K2K 8 8 位 位 4K4K 4 4 位 位 16K16K 1 1 位 位 4K4K 8 8 位 位 8K8K 8 8 位位 解 由于 214 16K 地址线为 14 位 32 位的字宽需要 32 根数据线 所以地址线和数据线的总和为 46 位 组成 16K 32 位的存储器需要以下芯片 1K 4 位的片数 128 1632 14 K K 位 位 2K 8 位的片数 32 1632 28 K K 位 位 4K 4 位的片数 32 1632 44 K K 位 位 16K 1 位的片数 32 1632 161 K K 位 位 4K 8 位的片数 16 1632 48 K K 位 位 8K 8 位的片数 8 1632 88 K K 位 位 5 5 现有 现有 10241024 1 1 的存储芯片 若用它组成容量为的存储芯片 若用它组成容量为 16K16K 8 8 的存储器 的存储器 则则 1 1 实现该存储器所需的芯片数量多少 实现该存储器所需的芯片数量多少 2 2 若将这些芯片分装在若干块板上 每块板的容量为 若将这些芯片分装在若干块板上 每块板的容量为 4K4K 8 8 该 该 存储器所需的地址线总数是多少 几位用于片选 几位用作片内地存储器所需的地址线总数是多少 几位用于片选 几位用作片内地 址 址 3 3 画出各芯片的连接逻辑图 画出各芯片的连接逻辑图 解 1 所需的芯片数 128 168 1024 1 K 位 位 2 由于 214 16K 地址线为 14 位 存储器所需的块板数 4 需要 2 位用于片选 14 2 12 位用于片内地址 168 48 K K 位 位 3 7 7 设某主机主存容量为 设某主机主存容量为 4MB4MB CacheCache 容量为容量为 16KB16KB 每块包含 每块包含 8 8 个字 个字 每字每字 3232 位 设计一个位 设计一个 4 4 路组相连映射 即路组相连映射 即 CacheCache 每组内共有每组内共有 4 4 个块 个块 的的 CacheCache 组织 要求 组织 要求 1 1 画出主存地址字段中各段的位数 画出主存地址字段中各段的位数 2 2 设 设 CacheCache 的初态为空 的初态为空 CPUCPU 依次从主存第依次从主存第 0 1 20 1 2 99 99 号单元号单元 读出读出 100100 个字 主存一次读出一个字 并重复按此次序读个字 主存一次读出一个字 并重复按此次序读 8 8 次 次 问命中率是多少 问命中率是多少 3 3 若 若 CacheCache 的速度是主存的的速度是主存的 6 6 倍 试问有倍 试问有 CacheCache 和无和无 CacheCache 相比 相比 速度提高多少倍 速度提高多少倍 解 1 每块的大小 8 字 32 位 8 位 32B 所以页内地址用 5 位表示 Cache 中每组有四个块 需要 2 位表示 Cache 的块数为 16KB 32B 512 块 每组包含 4 块 所以总共有 128 组 需 7 位表示 主存的页数 4MB 222 内存地址为 22 位 剩余的 8 位 前三位段用于主存页的标记 后三个位段表示 Cache 的地址 2 第一次访问时 100 个字都不能命中 由于它们能同时存放在 Cache 中 以后的 7 次访问都能命中 命中率为 7 100 8 100 87 5 3 设访问 Cache 的时间为 t 则访问主存的时间为 6t 无 Cache 时 访问的时间为 800 6t 4800t 有 Cache 时 访问的时间为 100 6t 700 t 1300t 速度提高的倍数为 4800t 1300t 3 69 第八章习题第八章习题 2 2 某机指令字长 某机指令字长 1616 位 每个操作数的地址为位 每个操作数的地址为 6 6 位 指令分为零地位 指令分为零地 址 一地址 二地址址 一地址 二地址 3 3 种格式 若两地址指令有种格式 若两地址指令有 K K 种 零地址指令种 零地址指令 有有 L L 种 则一地址指令最多有几种 种 则一地址指令最多有几种 解 扩展操作码技术 使操作码的长度随着地址数的减小而增加 不同地址数的指令可以具有不同长度的操作码 二地址指令 若设计 K 种二