完整word版計算機組成原理課后習(xí)題答案第五版白中英

（完整word版）計算機組成原理課后習(xí)題答案（第五版一白中英）親愛的讀者:本文內(nèi)容由我和我的同事精心收集整理后編輯發(fā)布到文 庫，發(fā)布Z前我們對文屮內(nèi)容進行詳細(xì)的校對，但難免 會有錯誤的地方，如果有錯誤的地方請您評論區(qū)留言， 我們予以糾正，如果本文檔對您有幫助，請您下載收藏以便隨時調(diào)用。下面是本文詳細(xì)內(nèi)容。最后最您生活愉快"o（n_n）o計算機組成原理第五版習(xí)題答案1計算機組成原理第五版習(xí)題答案第一章I第二章3第三章14第四章19計算機組成原理第五版習(xí)題答案第一章1.模擬計算機的特點是數(shù)值由連續(xù)量來表示，運算過程也是連續(xù)的。數(shù)字計算機 的主要特點是按位運算，并且不連續(xù)地跳動計算。模擬計算機用電壓表示數(shù) 據(jù)，釆用電壓組合和 測量值的計算方式，盤上連線的控制方式，而數(shù)字計算機 用數(shù)字0和1表示數(shù)據(jù)，采用 數(shù)字計數(shù)的計算方式，程序控制的控制方式。數(shù) 字計算機與模擬計算機相比，精度高，數(shù)據(jù)存儲量大，邏輯判斷能力強。2.3.4.數(shù)字計算機可分為專用計算機和通用計算機，是根據(jù)計算機的效率、速度、價 格、運行的經(jīng)濟性和適應(yīng)性來劃分的。科學(xué)計算、自動控制、測量和測試、信息處理、教育和衛(wèi)生、家用電工智能。主要設(shè)計思想是：采用存儲程序的方式，編制好的程序和數(shù)據(jù)存方工儲器中，計算機可以在無人干預(yù)的情況下自動完成逐條取出指令和執(zhí)衍指令的 任務(wù)：在機器內(nèi)部，指令利數(shù)據(jù)均以二進制碼表示，指令在存按執(zhí)行順序存放。主要組成部分有：運 算器、邏輯器、存儲器 輸押殳備和輸出設(shè)備。存儲器所有存儲單元的總數(shù)稱為存儲器的存儲容量廠每務(wù)存儲單元都有編號， 稱為單元地址。如果某字代表要處理的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)字。如果某字為一條 指令，稱為指令字。計算機硬件可直接執(zhí)行的每一個基本的算術(shù)運算或邏輯運算操作稱為一條指 令，而解算某一問題的一串指令序列，稱為程取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流息流是數(shù)據(jù)流。半導(dǎo)體存儲器稱為內(nèi)存，存儲容量內(nèi)存和外 存共同用來保存二進制數(shù)據(jù)？理器，簡稱CPU,它用來控制 與主機聯(lián)系的橋梁，它的作斥 地工作。計算機的系統(tǒng)軟件包：化使用方法， 用程序是用戶； 10.在早期的訐算機屮，人們是直接用機器語言來編寫程序的，這種程序稱為手編程序程序；后來，為了編寫程序方便利提高使用效率，人們使用匯編語寫程序，稱為匯編程序；為了進一步實現(xiàn)程序自動化和便于程序交流， 悉具體計算機的人 也能很方便地使用計算機，人們又創(chuàng)造了算法語言，用 算済語言編寫的程序稱為源程序，源程序通過編譯系統(tǒng)產(chǎn)生編譯程序，也可通 過解釋系統(tǒng)進行解釋執(zhí)行；隨著計算機技術(shù)的日益發(fā)展，人們又創(chuàng)造出操作系5.6.7.8.9.行器周期中從內(nèi)存讀出的信盤存儲器和光盤存儲器稱為外存， 運算器和控制器合在一起稱為中央處 及進行算術(shù)邏輯運算。適配器是外闈設(shè)備 出于-個轉(zhuǎn)換器，使主機和外圉設(shè)備并行協(xié)調(diào)程序和應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序用來簡化程序設(shè)計，簡 :機的使用效率，發(fā)揮和擴大計算機的功能用用途：應(yīng) 算機來解決某些問題而編制的程序。統(tǒng)：隨著計算機在信息處理、情報檢索及各種管理系 統(tǒng)中應(yīng)用的發(fā)展，要求大 量處理某些數(shù)據(jù)，建立和檢索大量的表格，于是產(chǎn)生了數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng)。11第一級是微程序設(shè)計級，這是i個實在的硬件級，它由機器硬件直接執(zhí)行微指令；第二級是-般機器級，也稱為機器語言級，它由程序解釋機器指令系計算機組成原理第五版習(xí)題答案 統(tǒng)：第三級是操作 系統(tǒng)級，它|打操作系統(tǒng)實現(xiàn)；第四級是匯編語言級，它給程 序人員提供一種符號形式語 言，以減少程序編寫的復(fù)雜性；第五級是高級語言 級，它是面向用戶的，為方便用戶編 寫應(yīng)用程序而設(shè)置的。用一系列的級來組 成計算機的接口對于掌握計算機是如何組成的提供了i種好的結(jié)構(gòu)利體制，而 且用這種分級的觀點來設(shè)計計算機對保證產(chǎn)生一個良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也是很有幫 助的。1計算機組成原理第五版習(xí)題答案12. 因為任何操作可以由軟件來實現(xiàn)，也可以由硬件來實現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行 可以由硬件完成，也可以由軟件來完成。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的媒介是軟件與硬件的 邏輯等價性。13. 計算機應(yīng)用和應(yīng)用計算機在概念上是不等價的。計算機應(yīng)用是計算機學(xué)科 與其他學(xué)科相結(jié)合的交叉學(xué)科，是計算機學(xué)科的組成部分，分為數(shù)值計算利非 數(shù)值應(yīng)用兩大領(lǐng)域。應(yīng)用計算機是借助計算機為實現(xiàn)特定的信息系統(tǒng)功能的手 段。在計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用計算機是多級計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的最終 目標(biāo)，是高級語言級之上的服務(wù)層次。10第二章1(1) 一35 =( 400011),一35原= 10100011-35# = 11011100-35反= 11011101(2)127原1反= 111111102x補二 ao aia2-a6解法一、(1)若ao二0,則x>0,也滿足x >-0.5 此時ai*a6可任意(2)若 ao= 1,則 x <= 0,要滿足 x > -0.5,需 ai 二 1 即 ao = 1, ai = 1, a2*a6 有一個不為 0解法二、-0.5 = -0.1(2)二0.100000= L 100000(1) 若x>=0,則a0二0,綱如任意即可xR卜二 x 二 ao aia2eeea6(2) 若 xvO,則 x>-0.5只需x < 0.5, -x > 0x補二-x, 0.5R卜=01000000 即卜x補 <01000000無水萬兀2 乙6 + 1 V 01000000無*萬*a2a6 <00111111dodg d6 > 11oooooo即aoai二11理一細(xì)不全為0或至少有一個為1 （但不是“其啜3.字長32位浮點數(shù)，階碼8位，用移碼表示，尾數(shù)23位，用補,二二卜碼表方卍基為EsEi-*E8MsM21Mq(1)(2)(3)最大的數(shù)的二進制表示E= 11111111Ms = O.M= 11-1 (全 1)1 11111111 0111111111111111111最小的二進制數(shù)E= 11111111Ms= l.M = 00-0 (全 0)1 11111111 100000000000規(guī)格化范圍-正最大E =448Ms = 0Ms = O三111,22個2-*><(1-222)f M= 100-0, 8個21個即：2- *2大 E = 00-0, M 二 011-1, 8個21個Ms 二 1（最接近0的負(fù)數(shù)）即：_2-2xQ 壽2）負(fù)最小 E二111,21二000, Ms二18個22個即：2? 3x(1)規(guī)格化所表示的范圉用集合表示為：«7 ' 27顯 X 2-2 X (1 - 22) U 227-1 X (-1), _2? x(2-1 + 2-22)4.在IEEE754標(biāo)準(zhǔn)屮，一個規(guī)格化的32位浮點數(shù)x的真值表示為:（七x (1.M) 2E-127(1) 27/64二0.011011二 1.101E= -2+127 = 125=0111 1101 S 二 0M= 1011 0000 0000 0000 0000 000最后表示為：001111101 10110000000000000(X)0000(2)27/64=0.011011 二1 101£E=-2+127 二 125二 0111 1101 S二 1M= 10110000最后表示為：101111101 10110000000000000000000 5. (1)用變形補碼進行計算：xj 補=00 11011 y補二 0000011x補二00 11011y補二+00 00011x+y補00 111106.結(jié)果沒有溢出，x+y二11110x補二00 11011 y補二 11 01011x補二00 11011y補 二 + 11 01011 x+y補二 00 00110(3) x補二 11 01010 y結(jié)果沒有溢出，x+y二00111II11x補二0001010yR卜二 + (X) 11111x+y補二11 01001“ IV結(jié)出，x+y二T01110-游中補+卜y補 (扌曙辟卜 no 11011 y補二 00 11111x補二00 11011補二+00 11111xy補01 11010結(jié)果有正溢出，x-11010(2) x補二00 10111y補二 11 00101x補補00 10111 + 11 00101xy補二 11 11100結(jié)果沒有溢出，x-y=4)0100(3) xj補=00 11011 卜y補=00 10011x補二00 11011補二+00 10011xy補01 OHIO結(jié)果有正溢出，XT二100107. (1)用原碼陣列乘法器：x原=0 11011 y原二 1 11111因符號位單獨考慮,1x1=11011 lyl=l 1111X)10111111100110111X)110 11110 11110 111 1 6 i1計算機組成原理第五版習(xí)題答案110 111 1 0 1 0 0 0 1 0 1 xXy補二 1 0010111011 (2)用原碼陣列乘法器：xj 原二 1 11111 y原二 1 11011因符號位單獨考慮,1x1=11111 lyb=l 1011X) 1101111111計算機組成原理第五版習(xí)題答案111111 1 0 1 0 0 0 1 0 1xXy補二0 11010001018. (I) x原二x補二0 11000I- | y | 補二 1 00001被除數(shù)X 0 11000+ylj 補 1 00001余數(shù)為負(fù)1 11001 ->q0=0 左移1 10010+lyl補0 11111余數(shù)為正0 10001 ->ql=l 左移100010101 01101 ->q4=00 110100 11111余數(shù)為負(fù) 左移+lyl補為+yl補 1 00001余數(shù)為正0 00011 ->q2=l 左移0 00110余數(shù)為負(fù)1 11001 ->q5=0+lyl補0 11111移 I補余數(shù)0 11000+lyl補 1 00001故x-ry原二1. 11000 即 xFy= 4). 11000 余數(shù)為0 11000(2) |x|補二001011卜 | y 門補二 1 00111被除數(shù)X 001011+yl補 1 0011113計算機組成原理第五版習(xí)題答案余數(shù)為負(fù)1 10010->qO=O計算機組成原理第五版習(xí)題答案16左移1 00100+lyl補0 11001余數(shù)為負(fù)1 11101 ->ql=0 左移1 11010+lyl補0 11001余數(shù)為正0 10011 ->q2=l 左移100110+yl補 1 00111余數(shù)為正0 01101 -q3=l 左移0 11010+Jyl補 1 00111余數(shù)為正0 00001 ->q4=l 左移0 00010余數(shù)0 00010x4-y= 4). OHIO 余數(shù)為0 00010余數(shù)為負(fù)101001>q5=0 +lyl補 0 11001+yl補 1 001119. (1) x 二 2叫0.1001010.011110)瑜=11101.0.100101y浮炭1110,紿011110Ex-喙"01他0心11111x浮=11110,0.010010(1)0 0.0 1 00 1 0(1)+1 1. 1 000 1 01 1. 1 1 0 1 00(1)規(guī)格化處理：1.010010 階碼 11100x+y= 1.010010*2-4 = 2-4*-0.101110x-y0 0.0 1 00 1 0(1)+ 0 0.0 1 1 1 1 000 1 1 0000(1)規(guī)格化處理：0.110000 階碼11110 x-y=2-2*0.110001(2) x = 2叫G0.010110), y 二 2叫0.010110x>= 11011,-0.010110y浮二 11I00A010110規(guī)格化處理:xy0 110 1000000000000000= 0.111100* 0.1001I)LUU001110101Ex-Ey = 11011+00100= 11111x= 11100,1.110101(0)x+y1 1. 1 1 0 1 0 1+ 0 0. 0 1 0 1 1 00 0. 0 0 1 0 1 1 o.ionoo m 11010x+y= 0.101100*2'61 11 0 1 01+ 1 1.1 0 1 0 1 01 1.0 1 1 1 1 1規(guī)格化處理：1.011111 階碼11100x-y=-000001*2仝10 .(1) Ex = 0011, Mx =0.110100 Ey = 0100, My二(1100100 Ez = Ex+Ey =0111Mx字My規(guī)格化：26*0.111011 (2)1110,0.011010Ey 二妙 1.Eay= 1110+1101 = 1011 Mx補二 00.0110101 My# =00.111100. -My補二 11.000100A計算機組成原理第五版習(xí)題答案00.00.010.01100111 000000 1 1 0 10+-My1 1000 1 00110 1111010111100+MyJ00111100111110001 1 1 1 0000+MyJ0011110000101 1000 10 11 000+-My1 1000 1 00000 1 1 100+-My1 1 000 1 001 1111100 0.0110 11111 000+MyJ001111000011 0100 0.0110 0 110 1 000+-My1 1 000 1 0000 1 01 100 0.01101商二 0.110110*2巴 余數(shù)二001100字2'Ci*i l; A <CiCi*i F A<CiCi-iF A CiCi-i < F A <Ci1TTT4位加鏈虜如上圖，寸'BiTAiTTBiAiTBi=州傷 +(A ® bjGt dj單行進位方式C| = Gi+PiCo其屮:Gi =AiBiPl 二 Al B：(A1+B1 也對)C:二 Gz+PzCiG:二 A:B:P2 = A2 B:C3 二 G3+P3C2Gs = AsBsPs = As BsCi = G1+P1C3Gt = A1B1P4 = Ai Bi(2)并行進位方式C| = G1+P1C0C2 = G2+P2G1+P2P1 CoC3 = G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G)計算機組成原理第五版習(xí)題答案3312. (1)組成最低四位的74181進位輸出為：C4 = Cn+4 = G+PCn = G+PCo，Co 為向第 0 位進 位 其中,G = y3+y2X3+yiX2X3+yox 1X2X3, P =X()X 1X2X3,所以C5 二 Y4+X4C4C（）二 Y5+X5C5 = Y5+X5Y4+X5X4C4設(shè)標(biāo)準(zhǔn)門延遲時間為T, “與或非”門延遲時間為1.5T,則進位信號C（”由 最低位傳送至C6需經(jīng)一個反相器、兩級“與或非”門，故產(chǎn)生C（）的最長延 遲時間為T+2* 1.5T = 4T（3）最長求和時間應(yīng)從施加操作數(shù)到ALU算起：第-片74181有3級“與或 非”門（產(chǎn) 生控制參數(shù)xo, yo, Cn+4）,第二、三片74181共2級反相器和2 級"與或非”門（進位鏈），第四片74181求和邏輯（1級與或非I'遊虬匚級 半加器，設(shè)其延遲時間為3T）,故總的加法吋間為：亠to = 3* 1.5T+2T+2* 1.5T+1.5T+3T = 14T13設(shè)余三碼編碼的兩個運算數(shù)為&利第一次用二進制加法s/,進 位為c+門 校正后所得的余三碼和數(shù)為s“進位；&二心曲必。£ 二 YishYiiYioSi，=Si3'Si2Si|'Sio'F3< > 1 "|fa、FAFAFAFAi3，i34 Yi2紜YnX】。X3算的和數(shù)為二進加法Y10當(dāng) er二 1 時，& 二 sr+oon并產(chǎn)生Ci+i當(dāng) Ci+r二o 時，& 二sr+iioi根據(jù)以上分析，可畫出余三碼編碼的十進制加法器單元電路如圖所示。14一 一Si 二 AiBiCi+ AiBiCi+ AiBiCi+ AiBiCi圖如下：&Ml&U完成定點加減法運算和邏輯運算，專用的 冃的陣列除法器完成除法操作。邏輯圖可參考主教材 r：因為有八種運算，所以控制信號采用三位，15.設(shè)計思想：電路由三部分構(gòu)F 陣列乘 法器完成乘法運算， 圖2.7和圖2.9。16.於S0,SLS2o加法和減法操作利用4位補碼加減法器免I 1操作可以單獨設(shè)計電路實現(xiàn)，也可以將被加數(shù)強制為 + 1利用加減法嚅竇現(xiàn)；傳送操作可以利用加減法器實現(xiàn)，第二加數(shù)強制為0；邏 輯乘和取反設(shè)計單獨的邏輯運算電路，用與門和反相器實現(xiàn)；取補電路單獨設(shè)計，材圖2.6：乘法操作可單獨設(shè)計高速乘法器，電路參見主教材圖2.7；17.設(shè)計恩想：將74181的S3S0及M等五個控制信號縮減為S2S0三根信號， 主教材表2.5 （功能表中的算術(shù)運算利邏輯運算相應(yīng)進行簡化，去除冗余操作和可 替代操作:000:邏輯0 001: AB010: A+BOil: A®B100: A 加 B101: A 減B減 1110: A 加 A111:A其中，000011為四種邏輯運算，100111為四種算術(shù)運算。根據(jù)功能表可以很容易地設(shè) 計出 簡化的函數(shù)發(fā)生器。第三章(1)220 * 壬=4M 字節(jié)81024K*32(2) = 2*4 = 8 片512K*8(3) 1位地址作芯片選擇2. (1)226/2"二4 (塊)(2)(224/222 )x(64 位/8 位)二32 (片)(3)主存共需DRAM芯片為：4x32=128 (片)>每個內(nèi)存條有32片DRAM芯片，容量為16Mx64位，需24根地址線(A23A0) 完成內(nèi) 存條內(nèi)存儲單元尋址。一共有4塊內(nèi)存條，采用2”梟令位地址線 (A25A24),通過2： 4譯碼器譯碼產(chǎn)生片選信號對各模占 3.(1)根據(jù)題意，存儲總?cè)萘繛?4KB,故地址總線需16血DRAM芯片,相結(jié)合的方法來組成整個存儲器，其組成邏輯譯碼器。(2)根據(jù)已知條件，CPU在lus內(nèi)至少訪存T果釆用集中刷新，有64us的死時間，如果釆用分散刷新，則每lus只目軫存+款假定16K*1位的DRAM芯片118*128矩陣存儲元構(gòu)成,刷新時只對128行進行異步方 式刷 新，則刷新間隔為2ms/128 = 1笳帀取刷新信號周期15uso刷新一遍所用時間=15US X128 = 1.92ms選擇。用16K*8位共需16片。芯片本身地址線占14位，所次采用位并聯(lián)與地址串聯(lián) 圖所示，其中使用一片2： 4N整個存儲器的平均讀/寫周期為0.5us,如，也不行所以采用異步式刷新方式。D()D72： 4譯碼器AwA151024/" 324.(1)= 32 片128A：*8(2)（3）如果選擇一個行地址進行刷新，刷新地址為Ao-As,因此這一行上的2048個 存儲元同 時進行刷新，即在8ms內(nèi)進行5血、周期。刷新方式可采用：在 8ms屮進行512次刷 新操作的集中刷新方：安8ms/512二15.5us刷新一次的異步刷新方式。5.所設(shè)計的存儲器單元數(shù)為1M,字長為淌（地址長度為20位（A19A0）,所用芯片存儲單元數(shù)為256K,字長為16位，.故地址長度為18位（A17A0）。由此可用位并聯(lián)方式與地址串聯(lián)方彊相結(jié)洽的方法組成組成整個存儲器，共8片 片，CS2： 4譯碼器。其存儲器結(jié)構(gòu)如圖所示。T-Tz3CSCP uYO Y1A isCS2CSoI;九1 2臥1-TS rCS>J JW/R6. （1）系統(tǒng)16位數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)寄存器16位（2）系統(tǒng)地址128K=2匕 所以地址寄存器17位（3）共需要8片（4）組成框圖如下DiHo （低 16 位）7.(1)組內(nèi)地址用A12Ao(2) 小組譯碼器使用3： 8譯碼器(3) RAMi-RAM5各用兩片8K*8的芯片位并聯(lián)j0000H4000HROMRAMi6000H8000Hram2A000RAM3RAM4HHRAM5人13%5t2=T +(7«-l)r=l 00/75 + 7* 50/75 = 45位®5* IO" MVV2 =q/ =512 一 (4屋 1N2420 = 0.9682420 + 80順序存儲器和交叉存儲器的帶寬分別是:3.8xlO7l 位/引t29.cache的命中率mM =q/ =512 一 (PKT,侶廣+詁 2100%-r)H =&順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出m二8個字的信息總是：q = 64位吃二512位順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出8個字所需的時間分別 是：tl =mT = 8*100ns = 8*10-7s7,n= 240T, cache/主存系統(tǒng)效率e為 鬲&1 *100% = 86.2%6 + (1 6)*0.968平均訪問時間Ta為TT = C _ 40$ “e 0.862/?S10. h*tc+(l-h)*tm = ta50 一 20040- 200=46.4/7593.75%"一口11設(shè)取指周期為T,總線傳送周期為T,指令執(zhí)行時間 為 to (1)(二(T+5 T +6to)*80 二 80T+400 t +480 t0(2) t = (T+7 t +8to)*6O 二 60T+420 t +480 t0 故不相等。12.D第四章1不合理。指令最好半字長或單字長，設(shè)16位比較合適。7i馬字段可指定64種操作。2.70條指令，所以操作碼至少為7位。雙操 作數(shù)指令格式可以為：3. (1)RR型指令(2)寄存器尋址(3)單字長二地址指令(4)操作碼字段OP可以指定26=64種操彳4. (1)雙字長二地址指令，用于訪問存儲(2) RS型指令，一個操作數(shù)在通用堯存醯2負(fù)16個)，另一個操作數(shù)在主存中。地址等于變址寄存器(共16個)內(nèi)容加上(3) 有效地址可通過變址尋址求傘位移量。5. (1)雙操作數(shù)指令(2) 22種尋址方式(3) 2°二16種操作2相對變址尋址方址方式6.(1)直接尋1尋址方；式44)基間搟尋赴方式(6)基址間接境首:方式7.40條指令至少需要操作碼字段6位，所以剩下的長度為26位。主存的容量為64M字，則 設(shè)尋 址模式(X) 2位，格式如下：3126 25 24 230OPXDX二0 0直接尋址有效地址E二DX=0 1立即尋址D字段為立即數(shù)X= 1 0變址尋址 有效地址E二(RX)+D (可尋址64M個存儲單元)X二1 1相對尋址 有效地址E二(PC) +D (可尋址64M個存儲單元)其中RX為變址寄存器（32位），PC為程序計數(shù)器（32位）。在相對尋址時，位移量D可正可負(fù)。8.( 1)50種操作碼占6位，4種尋址方式占2位。以單地址指令為例:OP | X (2) | D (24)X = 00寄存器尋址方式。D字段實際使用4比特選擇16個通用寄存器。X = 01寄存器間接尋址方式。D字段實際使用4比特選擇16個通用寄存器。E二 (RX)o X = 10立即尋址方式。D字段給出24位立即數(shù)。X=ll直接尋址方式。D字段給出24位內(nèi)存地址。E = Do(2)尋址模式字段變成3位，可以支持更多的尋址方式。可增加相對尋址方式，其 有效地 址E二PC+D；還可使用內(nèi)存間接尋址，此時有效地址E二(D)o9. 16個通用寄存器占4位，64種操作占6位，剩下22位用于存儲器地址,OPR (4)D (22)采用R為基址寄存器尋址，地址=(R) +D 當(dāng)基址最大，D也是最大的時候，尋址能力 最大而寄存器是32位的，故最大存儲空間是232+222 =4GB+4MBo10.表4.9的指令數(shù)為29,則指令的操作碼至少為5位。 寄存器 尋址、直接尋址、堆棧尋址、相對尋址、內(nèi)存令支持立即尋址、 尋址、寄存器間接尋計算機組成原理第五版習(xí)題答案第五章1. （1） IR、（2）AR、（3）DR、通用寄存器2. STO Ri （R?）PC->AR|M->DRDR->IRPC（）, G. ARjR/W =RDRo, G, ARiR2o, G、ARiRio, G. DRiR/W 二W3. LAD （R3）, R（）PC->ARM->DR4.35daAR R3o, G、ARiR/W 二RDRo, G,ROj計算機組成原理第五版習(xí)題答案5節(jié)拍脈沖T(,T2, T3的寬度實際上等于時鐘脈沖的周期或是它的倍數(shù)。此處Ti二T2二T27； = G *C2C2的0端和Ci的Q端加非門實現(xiàn)，其目的在于保持信號輸出時 :形脈沖發(fā)生器隔離。廣、'仏iT】用與門實現(xiàn)，T2延時間的-致性TTs200ns,1T3 = 400ns,所以主脈沖源的頻率應(yīng)=二 為/T為了消除節(jié)拍脈沖上的毛刺，環(huán)形脈沖彪 題目要求的邏輯電路圖與時序信號為 節(jié)拍脈沖的邏輯表達(dá)式如下：移位寄存器形式。圖中畫出了 顒?chuàng)r序信號關(guān)系，Ti，T2, T3三個-計算機組成原理第五版習(xí)題答案脈沖 時鐘 源36計算機組成原理第五版習(xí)題答案123456d-LTLm-Lm-LCC326. (80*3 + 1)匚=964 字節(jié)87. M 二 GS3 = H+D+FS2 =A+B+H+D+E+F+G S1=A+B+F+GC 二 H+D+Ey+Fy+G 4）8. 經(jīng)分析，（d, i, j）和（e, f, 碼，可得六個微命令信號，剩 整個控制字段組成如下：01移邏輯圖:* * * *a b c g9. Pl 二le* * *j llh6、IR5轉(zhuǎn)移 進位C轉(zhuǎn)移微地址轉(zhuǎn)IJ組成兩個小組或兩個字段，然后進行譯 ,bC,g四個微命令信號可進行直接控制，其pAs3gA7gA6Q 2Q棗Q Q計算機組成原理第五版習(xí)題答案ClT4l-lARs1I1AR71pARoP(l)DDDIR6IR5IR44210.（1）將C, D兩個暫存器直接接到ALU的A, B兩個輸入端上。與此同時，除送回繼指令地址11（1）假設(shè)判別測試字段中每一位作為一個判別標(biāo)志，那么由于有4個轉(zhuǎn)移條件，故該字段 為4位。下地址字段為9位，因為控存容量為512單元。微命令字段則是（48-4-9） =35 位。(2)對應(yīng)上述微指令格式的微程序控制器邏輯框圖如圖所示。其中微地址寄存器 對應(yīng)下地址字，P字段即為判別測試字段，控制字段即為微命令字段，后兩 部分組成微指令寄 存器。地址轉(zhuǎn)移邏輯的輸入是指令寄存器的0P碼、各種 狀態(tài)條件以及判別測試字段所給的判別標(biāo)志(某一位為1),其輸出修改微 地址寄存器的適當(dāng)位數(shù)，從而實現(xiàn)微程序的分支轉(zhuǎn)移。就是說，此處微指 令的后繼地址采用斷定方式。P字段控制字段12. (1)流水線的操作周期應(yīng)按各步操作的最大時間來考慮，即流水線時鐘周期性t = maxrf = 100ns打因此至發(fā)生停頓。(2) 遇到數(shù)據(jù)相關(guān)時，就停頓第2條指令的執(zhí)行，直到前面指令的結(jié) 少需要延遲2個時鐘周期。(3) 如果在硬件設(shè)計上加以改進，如釆用專用通路技術(shù)，就可去13. (1)14.15 16 17 18T門空間,時間T=&33*106 條/秒WBME20+ 20-1)*1002020.T20滬丄_1)IF 123 41 23 4 5rKSa)+ 51w BEXI120*5空間s11= 4.17IoI,I.時間T間流線非水時1 2 3 4 5 6 7 8 圖1 2 3 4 5 6 7 8如上兩圖所示，執(zhí)行相同的指令，在8個單位時間內(nèi)，流水計算機完成5條指令，而非計算機組成原理第五版習(xí)題答案流水計算機只完成2條，顯然，流水計算機比非流水計算機有更高的吞吐量。15. 證：設(shè)n條指令，K級流水，每次流水時間T則用流水實現(xiàn) Tp=K T +(n-l) THp=lTp非流水實現(xiàn)Ts=KinHs=lTsnHpT=生HsKnrKnn->°°n Tp Kr + (n K + n-k_Ts 1"Hp1 - > coHs理=1 ,則可見n>l時Ts>Tp,故流水線有更高吞吐量HsRAWWARWAn= 1 時，16. (1)寫后讀(2) 讀后寫(3) 寫后寫W17.(1)譯碼段I】InI?I3I4I5I6I6執(zhí)仃段I.Ip1.1,I3】4I3I3I6與回段I,131.115I.計算機組成原理第五版習(xí)題答案DEWDEEWI3 FDEEEFDEE15FDE】6FDEWWWEW45第八章1單總線結(jié)構(gòu)：它是-組總線連接整個計算機系統(tǒng)的各大功能部件，各大部件Z間 的所有的信息傳送都通過這組總線。其結(jié)構(gòu)如圖所示。單總線的優(yōu)點是允許I/O 設(shè)備Z間或I/O設(shè)備與內(nèi)存Z間直接交換信息，只需CPU分配總線使用權(quán)，不需要 CPU干預(yù)信息的交換。所以總線資源是由各大功能部件分時共享的。單總線的缺 點是由于全部系統(tǒng)部件都連接在一組總線上，所以總線的負(fù)載很重，可能使其吞量達(dá)到飽和甚至不能勝任的程度。故多為小型機和微型機采用。 系統(tǒng)總線內(nèi)存口 - 夕多總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是通過橋，CPU總線，系逐鶯殘和高速總線彼此相 連，各 大部件的信息傳送不是只通過系統(tǒng)總線；體現(xiàn)了證議，中速，低速設(shè)備連 接到不同的總線上同時進行工作，以提高總線的效率和吞吐量，而且處理器結(jié)構(gòu)CPU設(shè)備 接多總線結(jié)構(gòu):的變化不影響高速總線。2.簡化了預(yù)件的設(shè)計。從硬件的角度看，面向總線是由總線接口代替了專門的 誠加,由總線規(guī)范給出了傳輸線和信號的規(guī)定，并對存儲器、I/O設(shè)備和CPU如何掛在總線上都作了具體的規(guī)定，所以，面向總線的微型計算機設(shè)計只 要按照這些規(guī)定制作CPU插 件、存儲器插件以及I/O插件等，將它們連入總 線即可工作，而不必考慮總線的詳細(xì)操作。(2)簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，連線少，底板連線可以印刷化。系 統(tǒng)擴充性好。一是規(guī)模擴充，二是功能擴充。規(guī)模擴充僅僅需要多插一些同類型 的插件；功能擴充僅僅需要按總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計一些新插件。插件插入機器的位置往往沒有嚴(yán)格的計算機組成原理第五版習(xí)題答案和底板連線般不需更改。3. “A”的ASCII碼為41H = 01000001B, 1的個數(shù)為偶數(shù)，故校驗位為0： “8”的ASCII 碼為38H二00111000B, 1的個數(shù)為奇數(shù)，故校驗位為1。504.停數(shù)始位位校據(jù)位 I 位 J數(shù)據(jù)止位 數(shù)停驗位 數(shù)據(jù)位 L 位 數(shù)據(jù)據(jù)位 數(shù)數(shù)據(jù)位 數(shù)始位 起止位 L停驗位 I校據(jù)位位 L數(shù)據(jù)據(jù)位 數(shù)數(shù)據(jù)位 數(shù)據(jù)位 I數(shù)據(jù)位位 數(shù)據(jù)據(jù)站 數(shù)數(shù)據(jù)位 丿起止據(jù)位6765432IXO邏輯圖如下:QRinDAy1設(shè)備一設(shè)備二說明：兩個設(shè)備共用總線，每個設(shè)備的總線接口 部分如右圖所示。通過鎖存器保存接收數(shù)據(jù)， 并通過三態(tài)門向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。每個設(shè)備的，屍1D 控制端有效時，鎖存器保存接收數(shù)據(jù)；"的Rout信號有效時，鎖存器保存的普 總線。當(dāng)Rout信號無效吋，設(shè) & 上斷開。5.中央設(shè)備接I I口仲6.BS2BR41設(shè)備接口設(shè)備接口設(shè)備接口7.仲裁警 總線蠶&C9.B、A、C10. A11. D12. A13. 存儲總線周期用于對內(nèi)存讀寫，I/O總線周14. D、C、A、B15. B、A、E、D、C16. A、B、C、D17. PCI總線上有HOST橋、PC系結(jié)構(gòu)中起著重要作用，它遊接兩條總線，使彼此間相互通信。橋是一個總 線轉(zhuǎn)換部件，可以把r而使系統(tǒng)中任意一個， 間的猝發(fā)式傳送僅所有的存取都按CPU的需要出現(xiàn)在總線上。由上可 見，以橋連接 線并行工iK18. 分布式中的端口進行讀寫。os總線橋、PCI/PCI橋。橋在PCI總線體點線的地址空間映射到另條總線的地址空間上，從 殳備都能看到同樣的份地址表。橋可以實現(xiàn)總線CI總線結(jié)構(gòu)具有很好的擴充性和兼容性，允許多條總，需要中央仲裁器，每個潛在的主方功能模塊都有自己的仲裁號利 當(dāng)它們有總線請求時，把它們唯-的仲裁號發(fā)送到共享的仲裁總線 個仲裁器將仲裁總線上得到的號與自己的號進行比較。如果仲裁總線上 ,則它的總線請求不予響應(yīng)，并撤消它的仲裁號。最后，獲勝考的仲裁 號保留在仲裁總線上，分布式仲裁是以優(yōu)先級仲裁策略為基礎(chǔ)。仲裁務(wù)總線證n競爭條競爭號接其它設(shè)備巒爭19：總線陽息|傳嚴(yán)料，護可分為:請求總線，總纟裁，尋址，信息傳讀命令數(shù)據(jù)線總線時鐘啟動信號耳定義可得：Dr = T/D 二 Dxl/f =8Bx70二560MHz/sJ地址線 地址認(rèn)可20.設(shè)總纟表D表示，總線時鐘周期用T二1/f表示，一個總線周期傳送的數(shù)據(jù)量用D21. PCI總線：是-種不依附于某個具體處理器的局部總線，支持10種外設(shè)，并能在 高時鐘頻率下保持高性能?？偩€時鐘頻率為33.3MHz/66MHz,最大數(shù)據(jù)傳輸 速率133N4B/S,采用時鐘同步方式，與CPU及時鐘頻率無關(guān)，總線寬度32 位（5V） /64位（3.3V）,能自動識別外設(shè)。總線具有與處理器和存儲器子系統(tǒng) 完全并行操作的能力，具有隱含的中央仲裁系統(tǒng)，采用多路復(fù)用方式（地址線 和數(shù)據(jù)線）減少了引腳數(shù)，支持64位尋址，具有完全的多總線主控能力。InfiniBand標(biāo)準(zhǔn)：針對處理器和智能I/O設(shè)備Z間數(shù)據(jù)流而提出的一種新體系結(jié) 構(gòu)，用于 在服務(wù)器中取代PCI總線，采用InfiniBand結(jié)構(gòu)將允許服務(wù)器提供更 高的帶寬和可擴展 能力，并增強了存儲設(shè)備擴充的靈活性。InfiniBand允許服計算機組成原理第五版習(xí)題答案 務(wù)器，遠(yuǎn)程存儲器，其他網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備接入到個由開關(guān)和鏈路組成的中央開關(guān) 網(wǎng)帶，可連接多達(dá)64000個服務(wù)器，存儲系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。51計算機組成原理第五版習(xí)題答案1652第七章1.2.3DC、D、C、A1024*1024*256iMB4.5.8*8格式化容量二扇區(qū)容量*每道扇區(qū)數(shù)*磁道總數(shù)=512*9*100*2=921600B設(shè)讀寫一塊信息所需總時間為館，平均找道時間為®平均等待時間為 信息的傳輸時間為W，則tfi = ts+tl+tm假設(shè)磁盤以每秒r轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)，每條磁道容量為N個字， 狀輸率二rN 個字/秒。又假設(shè)每塊的字?jǐn)?shù)為n，因而一旦讀寫頭定位磁：y鵝，就能在口一塊6.5心秒的時間中傳輸完畢。U是磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時間，t.= （l/2r）秒。由此可得: "秒rN4000 轉(zhuǎn) /60$+2r185000B/一$= 2775 / 轉(zhuǎn)=2775B2*220*2775= 1.16MB7. (1)275*12288*4= 12.89(2)最高位密度D1按115mm)：mm 最低g贈”最大磁道半徑R2計算：2 = R1 + (275 5) = 115 + 55 = 170mm丿垃二 12288 字節(jié) /2kR2= 11.5 字節(jié) /mm 000丫 汕 12288 = 600K3/$ M060*1000 = 10恥3000道半徑R1計算（R1二88字節(jié)/2ttR1二17字節(jié)/*215 14:臺號|悻創(chuàng)（磁道）|霍山1（磁頭）|扇區(qū)號|此地址格式表示有4臺磁盤，每臺有4個記錄面，每個記錄面最多可容納512個磁道,計算機組成原理第五版習(xí)題答案8.每道有16個扇區(qū)。存取時間=平均查找時間+平均等待時間= 60+*60 *1000-72.5/«5240205710.彷=96*212° =48OKB/S60c9. (1)P=_V=3000字節(jié)/秒=64000字節(jié)加2m/ s(2)傳送個數(shù)據(jù)塊所需時間為f = 1024字節(jié) _ 小128000 字節(jié) / - 125秒一個數(shù)據(jù)塊占用長度為/ = v * / = 2/7? / s s = 0.016 山 水125每塊間隙L = 0.014m,數(shù)據(jù)塊總數(shù)為600-4 = 19867 塊1 + L故磁帶存儲器有效存儲容量為19867塊*1K字節(jié)=19867K字節(jié)(1) 磁盤內(nèi)徑為：9英寸5英寸二4英寸內(nèi)層磁道11.12.周長為 2 = 2*3.14*5 = 31.4 英寸每道信息量二1000位/英寸*31.4英尢二10°位磁盤有100逾英寸*5英寸二500J 組總?cè)?量:20*500*3.14* 104 = 3.14*10!位、加 兆位鼻即 3.925* 103B= 16020轉(zhuǎn)/分鐘(2)每轉(zhuǎn)即每道含有信息量3.1 = 23.925 *10、3/ -轉(zhuǎn)(1) 1(30* 1Q3+10* 1 b+3000/500* 10"3)*2+4* 103 * 1000二 96s (30裂滬+5引0以+3000/1000*10心)*2+4*10 3J*1000=80s41)存容量從大到小依次為：活動頭磁盤存儲器，MO磁盤，CD-ROM存儲 滬