计算机组成与体系结构(lindanull)第五章课后习题讲解

1、第五章课后题答案地址10112ie%大端456789A1小端A1896745bjOOOOOSSA地址1%Hie%1316大端0000058A小端8A05000014148898地址%1九大端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=1111 1110 0090 ML原码为:01FE=-51Li小端格式:%0000 0001 1111

2、1110 .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+)=

3、(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

4、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 xxxx001 xxxx xxxx010 xxxx xxxx 5011 xxxx xxxx100 xxxx xxxx45个一地址指令：101 0000 xxxx 16101 1111 xxxx110 0000 xxxx 16110 1111 xxxx111 0000 xxxx111 1100 xxxx32个0地址指令111111111111个二地址指令、13条1110 00001110 1111

5、1111 00001111 111116条16条操作码地址码一地址码二一地址：操作码地址码b)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:零地址:操作码 假000 xxxx xxxx 6 个101 xxxx xxxx“0地址指令：-24=3*8111 1111 1 000 1 81111111 1 111 J111 1111 0 000 1 8 个111 1111 01111111110 1 000 X 8 个111 1110 1 111一地址前三位110:110 0000 xxx

6、x I 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： 存储器R1200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F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

7、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。Load1000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：存储器R1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

8、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 = 4.91 Max 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

9、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220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？20204162/16 = 2 / 2 =2b）从高速

10、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2 20字，需要20位的地址块域：32 = 255位4字域：16 = 24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0DB6316=1101 101 1 olio 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216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？216/32 = 216/ 2

11、5 = 211b）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216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

12、 = 211*23 = 214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)如果一个程序执行三次从主存储器单元810到5110的循环操作，请计算其命中率。这里可以使用分数的形式来表示命中率。访问的数据在高速缓存中即为一次命中！第一次：没有命中：& 16、24、32、40、48 共6次命中：(51-8+1)-6=38第二次：命中：5*8 + 4 = 44次第三次：命中：5*8 + 4 = 44次 命中率：(38+44+44)/(44*3)=126/132出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志

13、之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚 以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也； 亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。 先帝在时, 每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、 灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣， 愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也 PF臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于 败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙