华师网络学院作业答案-计算机组成原理计算题

800MHzCPU43CPU周期，问：MIPS（百万条指令每秒）？若主频提高到1000MHz，每个CPU21.2CPUMIPS？答案:解：（1）因为机器主频为f＝800MHz，所以主频周期T＝1/(800×106)＝0.00125(μs)，每个CPU周期平均包含4个主频周期，所以CPU周期T ＝4T＝4×0.00125(μs)＝0.005(μs)指令周期T

＝3T

CPU＝3×0.005＝0.015(μs)指令 CPU1则指令的执行速度V＝1/T ＝1/0.015(μs)＝66.7(MIPS)1指令（800÷（4×3）=66.7(MIPS)）（2）1000÷（2×1.2）=416.7(MIPS)8位（9位），X＝－101101，Y＝100110X＋YX－Y的值，要求写出计算机中的运算步骤，并指出是否有溢出。答案:[X]

=111010011

=000100110

=111011010补[X]补

补 补111010011+ [Y] 000100110补111111001 （无溢出）[X]=111010011补+ [-Y]=111011010补所以[X-Y]

110101101=111111001 X+Y=-000111补=110101101 X-Y=-1010011补32位的微处理器，它有1640MHz，假定一个总线事务的最短周期是432率提高到多少？这种措施与加倍外部总线时钟频率的措施相比，哪种更好？一种单地址指令格式如下所示，其中I为间接特征，X为寻址模式，D为形式地址。I，X，D组成该指令的操作数有效地址E。设R1为变址寄存器，R2为基址寄存器，PC为程序计数器，请写出下表中各种寻址方式名称。OPOPIXD寻址方式名称IX有效地址E立即寻址000E=D相对寻址001E=（PC）+D变址寻址010E=（R）+D寄存寻址011E=（R）+D，D=0直接寻址100E=（D）相对间接寻址101E=（（PC）+D）变址间接式110E=（（R）+D）寄存器间接寻址111E=（（R）+D），D=0立即寻址相对寻址变址寻址寄存寻址直接寻址寄存器间接寻址415ns，17ns，16ns，15ns。请问：流水线操作的时钟周期应设计为多少？1)流水线的操作时钟周期t应按四步操作中最长时间来考虑,所以t=100ns3 5 1 3 3 5 1 3 II+1是：ADDR，RSUBR，R(R)+(R)→R的操作；后者完成(R)-(R)→RI+13 5 1 3 3 5 1 3 如果在硬件设计上加以改进，至少需推迟多少时间？(3)),这样只需推迟1个操作时钟周期就能得到所需数据，即t=100ns解：(1)17ns。I+134ns进行。上加以改进，例如采取内部向前技术，则可不需推迟。有一个具有20位地址和32位字长的存储器，由256K×8位DRAM芯片构成。问该存储器能存储多少个字节的信息？DRAM芯片？需要多少位地址作芯片选择？画出该存储器的组成逻辑框图。64M64位，模块数m=8，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T100ns,64τ20ns.问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？答案:解：信息总量：q=64位×8=512位8t2=mT=8×100ns=8×10-7(s)t1=T+(m-1)τ=100+7×20=2.4×10(s)顺序存储器带宽是：W2=q/t2=512÷（8×10-7）=64×107（位/S）交叉存储器带宽是：W1=q/t1=512÷（2.4×10-7）=213×107（位/S）8表示；若为整数，则用定点整数表示。(1)25/128 (2)－38/64答案:解：(1)设X=(25/128)10=(11001×2-111)2=(0.0011001)2所以[X]=[X]=[X]=0.0011001，[X]=20+0.0011001=1.0011001原 反 补 移2(2)设X=(－38/64)10=(－100110×2-110)2=(－0.100110)2所以[X]

=1.1001100原=1.0110011[X][X]

反=1.0110100补=0.0110100移X=2-101×(-0.1001011)，Y=2-011×0.01010114位（1位阶符），8位（1位数符），用补码表示，按浮点运算方法，求X-Y1入法。答案:解：阶和尾数都采用双符号位[x]浮=11011，11.0110101[y]浮=11101，00.0101011①对阶[ΔE]

=[Ex]

+[-Ey]

=11011+00011=11110补 补 补ΔE=-2

2

＝11101，11.1101101(01)x 浮②尾数进行减运算相减11.1101101(01)+11.101010111.1000010(01)③结果规格化并进行舍入处理[x-y]浮=11101,11.1000010(01)左规[x-y]浮=11100,11.0000100(1)④溢出检查11，01，x-y=2-100×(-0.1111011)x＝－0.1011，y＝0.1101x×y答案:解：[x]

=0.1101原 原计算过程如下：∴P4=0.10001111,zs=1⊕0=1故 [x×y]=1.10001111原所以：x×y=－0.10001111X=2－010×0.101011，Y=2－011×(－0.110101)5位（2位阶符），8位（2位尾符），X+Y均用双符号进行。要求写出机器的运算步骤。答案:解：x和y的浮点机器数（阶和尾数均用补码表示）[x]＝11110，00.101011

＝11101，11.001011浮 浮①求阶差[△E]

＝[E]x补x

+[-E]y补 y＝11110＋00011＝00001My1②尾数相加。

＝11110，11.100101(1)浮x[M]x补

00.101011y+ [M]y补

11.100101(1)00.010000(1)③

应左规，阶码减1。补即 [x＋y]＝11101，00.100001补④溢出检查运算结果的阶小于所能表示的最大阶，所以无溢出。所以x＋y＝2-11×(0.100001)有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：该存储器能存储多少个字节的信息？256K×8SRAM芯片组成，需要多少芯片？答案:解：1）∵220=1M1M×32/8=4MB。2）（1024K/256K）×（32/8）=16（片）；3）1024K/256K=4，故需要2位地址作为芯片选择。I1I2I3I4I5I6664ns5ns3ns7ns6ns8ns，在程序出现的频度（概率）15%12%30%8%20%15%，ns，MIPS（百万条指令每秒）？答案:解：平均运算时间：T=4×15%+5×12%+3×30%+7×8%+6×20%+8×15%=5.06(ns)平均运算速度：v=1/T=1/[(5.06×10-9)÷10-3]=197.6(MIPS)X=0.1001Y=－0.1111,X+YX-Y,答案:解：x=0.1001 y=－0.1111[X]＝00.1001,[Y]＝11.0001,[-Y]

＝00.1111补 补 补[X+Y]＝00.1001+11.0001＝11.1010无溢出补X+Y＝-0.0110[X-Y]＝00.1001+00.1111＝01.1000溢出补X-Y＝+1.1000>1某指令流水线有取指（IF）、译码、执行、访存（MEM）和写回寄存器堆120ns、80ns、90ns、100ns60ns40条指令流过此流水线，试求流水线的时钟周期和加速比。答案:解：流水线的时钟周期T=max{120，80，90，100，60}=120ns加速比C=40*（120+80+90+100+60）/[(5+40-1）*120]=3.413210位（1位阶符），22位（1位尾符），R＝2。求规格化数的表数范围。答案:解：规格化数的表数范围：(R=2)正数为：2-512×2-1～2511×(1－2-21)负数为：2511×(-1)～