计算机组成原理非典型例题讲解

1、计算机组成原理非典型例题讲解（二）主讲人：另一个助教提纲 存储器和CPU的连接 原码一位乘 补码一位乘 原码一位除 若干考研选择题存储器和cpu的连接 设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ作为访存控制信号，用WR作为读写控制信号。现有芯片及门电路，画出CPU与存储器连接图，要求： 存储芯片地址空间分配为：最小4K地址为系统程序区；相邻的4K地址空间为系统程序工作区；再相邻的24K为用户程序区ROMCSPD/ProgrAmA0DnD0RAMCSPD/ProgrAkA0DnD0ABCG1G2AG2BY7Y0 CPU共有16根地址线，8根数据线最小4K地址为系统程序区；相邻的4K地址空

2、间为系统程序工作区；再相邻的24K为用户程序区2K*8bit4K*8bit8K*8bit32K*8bit1K*4bit2K*8bit8K*8bit16K*1bit4K*4bitROMCSPD/ProgrAmA0DnD0RAMCSPD/ProgrAkA0DnD0ABCG1G2AG2BY7Y0 CPU共有16根地址线，8根数据线最小4K地址为系统程序区；相邻的4K地址空间为系统程序工作区；再相邻的24K为用户程序区2K*8bit1*4K*8bit8K*8bit32K*8bit1K*4bit2K*8bit3*8K*8bit16K*1bit2*4K*4bit提问：用ABCG1G2AG2BY7Y0 WR

3、D0D3D4D74K*8bitROM4K*4bitRAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMABCG1G2AG2BY7Y0 WRD0D3D4D74K*8bitROM4K*4bitRAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMABCG1G2AG2BY7Y0 WRD0D3D4D74K*8bitROM4K*4bitRAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00000000000000000000011

4、111111111100010000000000000001111111111111001000000000000000111111111111110100000000000000010111111111111101100000000000000111111111111111最小4K地址为系统程序区；相邻的4K地址空间为系统程序工作区；再相邻的24K为用户程序区4K*8bitROM4K*4bitRAM*28K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00000000000000000000011111111

5、111100010000000000000001111111111111001000000000000000111111111111110100000000000000010111111111111101100000000000000111111111111111最小4K地址为系统程序区；相邻的4K地址空间为系统程序工作区；再相邻的24K为用户程序区4K*8bitROM4K*4bitRAM*28K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMABCG1G2AG2BY7Y0 WRD0D3D4D74K*8bitROM4K*4bitRAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bi

6、tRAM8K*8bitRAMABCG1G2AG2BY7Y0 WRD0D3D4D74K*8bitROM4K*4bitRAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMA0A11A12A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00000000000000000000011111111111100010000000000000001111111111111001000000000000000111111111111110100000000000000010111111111111101100000000000000111111111

7、111111最小4K地址为系统程序区；相邻的4K地址空间为系统程序工作区；再相邻的24K为用户程序区4K*8bitROM4K*4bitRAM*28K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMABCG1G2AG2BY7Y0 WRD0D3D4D74K*8bitROM4K*4bitRAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMA0A11A12ABCG1G2AG2BY3Y0WRD0D3D4D74K*8bitROM4K*4bitRAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMA0A11A12A13A14A15Y1

8、Y2&1&ABCG1G2AG2BY3Y0WRD0D3D4D74K*8bitROM4K*4bitRAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMA0A11A12A13A14A15Y1Y2&1&MREQABCG1G2AG2BY3Y0WRD0D3D4D74K*8bitROM4K*4bitRAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMA0A11A12A13A14A15Y1Y2&1&MREQVCCABCG1G2AG2BY3Y0WRD0D3D4D74K*8bitROM4K*4bit

9、RAM4K*4bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAM8K*8bitRAMA0A11A12A13A14A15Y1Y2&1&MREQVCC注意事项 地址线如何确定片选信号的控制 在字扩展的时候，注意题目中是否要求使用低位交叉，如果要求了，那么片选信号将使用地址低位进行选择。（如习题4.23）原码一位乘 已知二进制数x=-0.11111, y=0.10111，求xy原并还原成真值。4. 原码乘法(1) 原码一位乘运算规则以小数为例设x原 = x0. x1x2 xn y原 = y0. y1y2 yn= (x0 y0). x*y*x y原 = (x0 y0).(0. x1x

10、2 xn)(0.y1y2 yn)式中 x*= 0. x1x2 xn 为 x 的绝对值 y*= 0. y1y2 yn 为 y 的绝对值 乘积的符号位单独处理 x0 y0数值部分为绝对值相乘 x* y*(2) 原码一位乘递推公式x* y* = x*(0.y1y2 yn)= x*(y12-1+y22-2+ + yn2-n)= 2-1(y1x*+2-1(y2x*+ 2-1(ynx* + 0) ) z1znz0 = 0z1 = 2-1(ynx*+z0)z2 = 2-1(yn-1x*+z1)zn = 2-1(y1x*+zn-1)z0 x=-0.11111, y=0.10111 所以x原=1.11111，y

11、原=0.10111。 x*=0.11111，y*=0.10111，x0=1，y0=0 符号位为x0 y0=1x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.11111x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 10111x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011x*=0.11111，y*=0.101

12、11部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.11111x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111.01110 11011x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111.01110 110110.10111 01101x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.0

13、0000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111.01110 110110.10111 01101+0.11111x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111.01110 110110.10111 01101+0.111111.10110 01101x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111

14、.01110 110110.10111 01101+0.111111.10110 011010.11011 00110 x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111.01110 110110.10111 01101+0.111111.10110 011010.11011 00110+0.00000 x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111.011

15、10 110110.10111 01101+0.111111.10110 011010.11011 00110+0.000000.11011 00110 x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111.01110 110110.10111 01101+0.111111.10110 011010.11011 00110+0.000000.11011 001100.01101 10011x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.11

16、1110.11111 101110.01111 11011+0.111111.01110 110110.10111 01101+0.111111.10110 011010.11011 00110+0.000000.11011 001100.01101 10011+0.11111x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111.01110 110110.10111 01101+0.111111.10110 011010.11011 00110+0.000000.11011 00

17、1100.01101 10011+0.111111.01100 10011x*=0.11111，y*=0.10111部分积 乘数 0.00000 10111+0.111110.11111 101110.01111 11011+0.111111.01110 110110.10111 01101+0.111111.10110 011010.11011 00110+0.000000.11011 001100.01101 10011+0.111111.01100 100110.10110 01001 x=-0.11111, y=0.10111 所以x原=1.11111，y原=0.10111。 x*=0

18、.11111，y*=0.10111，x0=1，y0=0 符号位为x0 y0=1 而x*y*= 0.1011001001 所以xy原=1.1011001001 其真值为-0.1011001001原码一位乘 根据乘数的最后一位确定是否要加被乘数 向右算数移1位 直到将乘数的位数移完为止Booth算法（补码一位乘） 已知二进制数x=-0.1111，y=0.1101，用补码一位乘Booth算法计算xy。 x补=1.0001 y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 011010 x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.1111x补=1.0001

19、y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 01101x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111 101101x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111 10110111.0001x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111 10110111.000111.1000 1

20、0110 x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111 10110111.000111.1000 1011011.1100 010110 x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111 10110111.000111.1000 1011011.1100 01011000.1111x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111

21、10110111.000111.1000 1011011.1100 01011000.111100.1011 01011x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111 10110111.000111.1000 1011011.1100 01011000.111100.1011 0101100.0101 101011x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111 10110111.000111.1000 1011011

22、.1100 01011000.111100.1011 0101100.0101 10101100.0010 110101x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111 10110111.000111.1000 1011011.1100 01011000.111100.1011 0101100.0101 10101100.0010 11010111.0001x补=1.0001y补=0.1101部分积 乘数附加位00.0000 01101000.111100.1111 0110100.0111 1011011

23、1.000111.1000 1011011.1100 01011000.111100.1011 0101100.0101 10101100.0010 11010111.000111.0011 1101x补=1.0001y补=0.1101Booth算法（补码一位乘） 已知二进制数x=-0.1111，y=0.1101，用补码一位乘Booth算法计算xy。 x补=1.0001 y补=0.1101 xy补 =1.00111101 xy = -0.11000011Booth算法 符号位要有两位，符号位自然获得。 移位时，是逻辑移位。 记清楚什么时候加x补，什么时候加-x补。 最后一次不用移位。原码一位除

24、法 已知二进制数x=0.10101，y=-0.11011，求xy原，并还原成真值。原码一位除法 已知二进制数x=0.10101，y=-0.11011，求xy原，并还原成真值。 x*=0.10101 y*=y*补=0.11011 -y*补=1.00101(2) 不恢复余数法余数 Ri0 上商 “1”，2Ri y* 余数 Ri0 上商 “0”， Ri + y* 恢复余数 2( Ri+y*) y* = 2Ri + y* 加减交替 恢复余数法运算规则 不恢复余数法运算规则上商“1” 2Ri y* 上商“0” 2Ri + y* （加减交替法） 余数商0.10101x*=0.10101y*=y*补=0.1

25、1011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.00101x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 000000 x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000 x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.11011x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y

26、*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.110110.01111 000001x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.110110.01111 0000010.11110 00001x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.110110.01111 0000010.11

27、110 00001+1.00101x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.110110.01111 0000010.11110 00001+1.001010.00011 000011x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.110110.01111 0000010.11110 00001+1.001010.00011 0000110.00110

28、 00011x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.110110.01111 0000010.11110 00001+1.001010.00011 0000110.00110 00011+1.00101x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.110110.01111 0000010.11110 00001+1.001010.00011 000

29、0110.00110 00011+1.001011.01011 000110 x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.110110.01111 0000010.11110 00001+1.001010.00011 0000110.00110 00011+1.001011.01011 0001100.10110 00110 x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.1010

30、0 00000+0.110110.01111 0000010.11110 00001+1.001010.00011 0000110.00110 00011+1.001011.01011 0001100.10110 00110+0.11011x*=0.10101y*=y*补=0.11011-y*补=1.00101余数商0.10101+1.001011.11010 0000001.10100 00000+0.110110.01111 0000010.11110 00001+1.001010.00011 0000110.00110 00011+1.001011.01011 0001100.10110

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