计算机组成原理复习题2016

计算机组成原理一、（共15分）浮点数基数为2，阶码为5位移码（含1个符号位），尾数为7位补码（含1个符号位）。X=+2.5625，Y=—61/64。（1）求X和Y的规格化浮点机器数。（2）浮点数如上，用浮点运算方法计算X+Y（3）该浮点数能表示的最大正数是，非零最小正数是，绝对值最大负数是，绝对值最小负数是。二、（8分）某计算机的指令字长为17位。要求有零地址指令16条，一地址指令31条，两地址指令14条及三地址指令31条。每个地址码字段为4位。请用指令操作码扩展技术设计指令系统。三、（8分）某计算机采用9位定长指令操作码和微程序控制。共有82个微指令，微程序可在整个控制存储器中实现转移。若每条机器指令需要3条微指令解释执行，采用字段直接编码，每个字段为4位。分析控制存储器的容量应该为多少？四、（共14分）设CPU字长32位，有8条数据线，16条地址线，，等控制线。存储器按字节编址。要求用16K×4bit的RAM芯片和16K×8bit的ROM芯片组成32KB的ROM和16KB的RAM，ROM的起始地址0000H。①说明该计算机的地址空间、实存容量、ROM和RAM的地址范围分别是多少？②该CPU内部的程序计数器PC、ALU、存储器数据寄存器MDR、存储器地址寄存器MAR和累加器AC各为多少位？为什么？③计算ROM和RAM的芯片数，选择地址译码器，画出CPU和存储系统的电路连接图。得分得分标准答案及评分标准A(√)/B()卷一、（共15分）（1）（5分）X=（+2.5625）10=（+10.1001）2=+0.101001×2+010（0.5分）[EX]补=00010[EX]移=10010[MX]补=0.101001（1分）Y=（-61/64）10=（-0.111101）2=-0.111101×20，（0.5分）[EY]补=00000[EY]移=10000[MY]补=1.000011（1分）设浮点数格式为：126712（1分）浮点机器数：[X]浮点=010010101001[Y]浮点=110000000011（1分）（或者：设浮点数格式为：15612浮点机器数：[X]浮点=100100101001[Y]浮点=100001000011）（有2种格式可选，浮点机器数必须与所选的浮点数格式一致，否则不得分。不给出格式写的浮点机器数不得分）（2）（共8分）必须正确写出5个步骤的名称。①对阶（2分）[-EY]补=00000取双符号位运算，[ΔE]移=[EX]移+[-EY]补=010010+000000=010010ΔE=+2，应将EY加2，MY右移2位：[EX+Y]移=010010[MY]补=1.11000001②尾数相加（2分）取双符号位运算[MX+Y]补=[MX]补-[MY]补=00.1010010-11.1100000=00.01100111③规格化（2分）尾数的符号位与最高数值位相同，应进行左规。尾数左移1位，阶码减1：[MX+Y]补=0.1100111[EX+Y]移=010001④舍入（1分）用0舍1入法：[MX+Y]补=0.110100⑤判断溢出（1分）阶码（移码）的符号位为01，没有溢出。结果：X+Y=+0.110100×2+001（3）（2分）,,,二、（共8分）要求三地址指令有31条，3125，基本操作码字段的长度为5位。（1分）指令格式为：16121187430ＯＰA1A2A3包括1个基本操作码字段（5位）和3个地址码字段（4位）。（1分）尾符尾数阶码00.101001-11.11000000.011001尾数阶码010010+0000000100101562)21(15211612216612)22(5位基本操作码，共有32个码位。其中00000～11110作为31条三地址指令的操作码，11111用于把操作码扩展到A1。（1分）14条二地址指令操作码由111110000～111111101给出，留下2个码号111111111和111111110用于把操作码扩展到A2。（2分）31条一地址指令的操作码,由1111111110000～1111111111110和1111111100000～1111111101111给出，留下一个码号1111111111111用于把操作码扩展到A3。（2分）16条零地址指令的操作码由11111111111110000～11111111111111111给出。（1分）三、（共8分）（1）由条件计算机采用9位定长指令操作码和微程序控制,可得机器指令的条数最多可为2的9次方为512条。（3分）（2）因为每条机器指令需要3条微指令解释执行,可得微指令的条数最多可为3*512=1536条。即下地址字段的位数应为11位(102415362048,2的11次方为2048)。（3分）（3）又因为共有82条微指令,即82条微指令完成了上述1536条微指令的工作,操作控制字段的字段数为：(82/15)向上取整得7段(每个字段为4位,即0—15共16条。但0为不执行指令操作标志,所以真正的微指令条数应为15条)。操作控制字段的位数为4*7=28位。（3分）（4）控制存储器的容量为：2048(2的11次方,即下地址字段位数)*(28+11)=2048*39bit位（2分）四、（共14分）①（3分）CPU有16条地址线，∴虚存空间=216=64K实存容量=ROM容量+RAM容量=32KB+16KB=48KB32KB的ROM区的地址范围是0000H~7FFFH。RAM区的地址范围是8000H~0BFFFH。②（3分）必须给出正确的理由，否则不得分。程序计数器PC和存储器地址寄存器MAR是16位，因为CPU有16条地址线。存储器数据寄存器MDR是8位，因为CPU有8条数据线。ALU和累加器AC是32位，因为CPU字长32位。③CPU和存储系统的电路连接图。（8分A15A14A13…A0D0…D7MREQA0~A1316K×8ROMD0~D7CSWR/A0~A1316K×8ROMD0~D7CSA0~A1316K×4RAMD0~D3CSWR/A0~A1316K×4RAMD0~D3CSWR/2-4译B码A器0Y2Y1YOEOES