组成原理68分题目

1.已知x=0.1001，y=-0.0101求[-x]补，[y]补，[-y]补，[x+y]补，[x-y]补码运算第四章[-x]补=[-0.1001]补=1.0111，[y]补=[-0.0101]补=1.1011[-y]补=[0.0101]补=0.0101，[x+y]补=[0.1001-0.0101]补=[0.0100]补=0.0100[x-y]补=[0.1001+0.0101]补码=0.11102.已知cache的存储周期为40ns，主存存储周期为200ns，cache的命中率为95%，求Cache/主存系统的平均访问时间？Cache/主存平均访问时间为95%*40+（1-95%）*200=48ns3.设一个由4个模块组成的四体存储器结构，每个存储体存储字长为32位，存取周期为200ns。假设数据总线的宽度是32位，总线传输周期是50ns，试求顺序存储和交叉存储的存储宽带。（存储器的宽带单位为bps）顺序存储（高位交叉编址）和交叉存储（低位交叉编址）连续读出4个字的信息量是32×4=128位。顺序存储存储器连续读出4个字的时间是200ns×4=800ns=8×10-7s交叉存储存储器连续读出4个字的时间是200ns＋50ns×(4-1)=350ns=3.5×10-7s顺序存储器的带宽是128/(8×10-7)=16×107bps交叉存储器的带宽是128/(3.5×10-7)=37×107bps4计算波特率一个帧是包括1+7+1+1=10位故波特率为120*（1+7+1+1）=1200bps=1200波特5.冯诺依曼计算机相关特点：计算机由运算器，存储器，控制器，输入设备和输出设备五大部分组成。指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。指令和数据均用二进制数表示指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器的位置。指令在存储器内按地址存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。冯诺依曼计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备。功能：运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。存储器用来存放数据和程序。控制器用来控制，指挥程序和数据的输入，运行以及处理运算结果。输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式，常见的有键盘，鼠标等输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式。如打印机输出，显示器输出等。运算器和控制器统称中央处理器、CPU，I/O设备及主存储器，cpu与主存储器合起来又称主机，I/O设备又称外部设备。6.简述指令周期、机器周期、时钟周期的概念及它们的联系？答：CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周期；机器周期是在同步控制的机器中，执行指令周期中一步相对完整的操作（指令步）所需时间，通常安排机器周期长度等于主存周期；时钟周期是指计算机主时钟的周期时间，它是计算机运行时最基本的时序单位，对应完成一个微操作所需时间，通常时钟周期等于计算机主频的倒数。7.MAR，MDR，IR，PC等概念MAR：存储器地址寄存器，用于存放将被访问的存储单元的地址。MDR：存储器数据寄存器，用于存放欲存入存储器中的数据或最近从存储器中读出的数据。IR：指令寄存器，存放当前欲执行的指令。PC：程序计数器，存放现行指令的地址，通常具有计数功能。当遇到转移类指令时，PC的值可被修改。8.流水计算机的数据相关主要分为写后读（RAW）、读后写（WAR）、写后写（WAW）。请指出下面三组指令中各存在哪种类型的数据相关(1)I1LADR1，A；M（A）→R1，M（A）是存储器单元I2ADDR2，R1；（R2）+（R1）→R2(2)I3ADDR3，R4；（R3）+（R4）→R3I4MULR4，R5；（R4）×（R5）→R4(3)I5LADR6，B；M（B）→R6，M（B）是存储器单元I6MULR6，R7；（R6）×（R7）→R6解：（1）写后读（RAW）相关；（2）读后写（WAR）相关，但不会引起相关冲突；（3）写后读（RAW）相关、写后写（WAW）相关9．某机的主存容量为16MB，缓存的容量为16KB。主存和缓存分成大小相同的块，每块有8个字，每个字为4个字节，按字节编址。设计一个四路组相联（即缓存每组内有四块）的缓存组织，（1）画出主存地址字段各字段的名称和位数。（2）设缓存初态为空，CPU依次从主存第0，1,2，…，99号单元读出100个字（主存一次读出一个字），并重复此次序读8次，问命中率为？（1）根据每个字块有8个字，每个字32位，得出主存地址字段中字块内地址为5位。主存字块标记组地址字块内地址12位7位5位（2）命中率为（100*8-13）/（100*8）=98.375%（5分）10.一种二进制RS（寄存器-存储器）型32位的指令结构一种二进制RS型32位的指令结构如下：其中OP为操作码字段，X为寻址模式字段，D为偏移量字段，其寻址模式定义为有效地址E算法及说明列表如下：请写出6种寻址方式的名称。解：1.直接寻址方式2.相对寻址方式3.变址寻址方式4.基址寻址方式5.间接寻址方式6.寄存器间接寻址方式2.对存储器的要求是速度高，容量大，价位低3.一个浮点数，对其尾数右移时，欲使其值不变，阶码必须增加，尾数右移一位，阶码，加14.Risc的中文含义是精简指令系统计算机，cisc的中文含义是复杂指令系统计算机5．在CPU中保存当前正在执行指令的寄存器是___IR___，保存下一条指令地址的寄存器是_PC_____。