一、定點數計算

1、已知*=—0.1110和丫=0.0101,用變形補碼計算X+Y和X-Y,同時根據運算結果判斷計算

結果是正常、上溢出或下溢出。

解：［X］補=11.0010［Y］補=00.0101［—Y］補=11.1011

［X+Y］補=［X］補+［Y］補=11.0010+00.0101

11.0010

+00.0101

11.0111

運算結果符號為11,所以結果正常。［X+Y］補=11.0111,所以X+Y=-0.1001.

［X—Y］補=［X］補+［—丫］補=11.0010+11.1011

11.0010

+11.1011

10.1101

運算結果符號為10,所以產生下溢出。

2、設x=—93,y=55,均采用8位二進制補碼表示(含1位符號位)，按機器補碼加減法規則計算x+y

和x-y,并根據單符號法判斷計算結果是正常、上溢出或下溢出，對正常結果還原成十進制數真值。

解：［X］補=10100011［Y］#=OO1IOIII［—Y］補=11001001

［X+Y］補=［X］補+［Y］補=10100011+00110111

10100011

+()0110111

11011010

CF=0,CN=0,V=CFeCN=0,所以沒有溢出。［X+Y］補=11011010,,X+Y=—0100110

X+Y=—38.

［X—丫］補=以］補+［—Y］補=10100011+11001001

1010(X)11

+11001001

01101100

CF=0,CN=1,V=CFeCN=l,所以產生下溢出。

二、1）已知一個數的真值，原碼，反碼或補碼，寫出其余的值及補碼的奇校驗位。

真值原碼反碼補碼補碼的奇校驗位（-

位）

0.11001

1.01110

1.11101

97/128

10(X)000

解：

真值原碼反碼補碼補碼的奇校驗位（一

位）

0.110010.110010.110010.110010

-0.100011.100011.011101.011110

-0.001111.001111.110001.110011

97/1280.1100010.1100010.1100010

-1000000無無10000000

2）請根據表中給出數據的真值，或原碼、反碼、補碼（8位）等，填寫其余的數據。

真值原碼反碼補碼補碼的十六進制表示

00111001

E79H

10111111

10011111

-23/32

解:

真值原碼反碼補碼補碼的十六進制表示

00111001(301110()1()0111001()011100139H

-001100110011(X)111101000111(X)111E7H

-1iooo(x)11K)OO(X)1001111110100000A0H

-0011100lOOill(X)11l(XX)l111K)Ol(X)E4H

-29/321.10111001.0100011l.OIOOl(X)1.48H

三、簡答題

1、移碼和補碼的關系是怎樣的？（范圍一樣，符號位相反）

2、指令中操作數所在的位置有哪些？（1、指令中：立即數尋址，2、寄存器中：寄存器尋址，3、存儲器

中：其它尋址方式）

3、定點運算溢出的判斷方法有哪些？分別是怎么判斷的？（單符號、雙符號判斷法）

4、存取時間、存儲周期、存取底期各是什么？

5、DRAM刷新方式有哪些？什么是刷新周期？（集中式，分散式）

6、CPU中PC、IR、AR、DR、PSW各是什么部件，其作用是什么？

7、程序查詢方式、程序中斷方式、DMA方式、通道方式哪些方式的CPU能夠和外部設備并行工作？

8、程序中斷方式和DMA方式中，CPU在響應時間上有什么差異？（中斷響應必須在一條指令執行完后,

DMA可以在指令執行中響應）

9、在微命令編碼中，同一段中微命令相互間有什么要求？（必須是互斥的）

10、流水線中通常有哪幾種沖突？怎么解決？（資源相關、數據相關、控制相關）

11、什么是DMA方式？它是在什么部件間實現傳送？

12、通道分哪兒類，各適用哪些外部設備？

13、水平型微指令和垂直型微指令性特點是什么？

14、存儲器擴展有哪幾種方式？連接上有什么特點？（位數擴展、字存儲單元擴展、字向和位向同時擴展）

15、主存與CACHE的地址映射方式有哪幾種？哪種方式不用苜換策略？（直接映射、全相聯映射、組相

聯映射）

16、標量流水線和超標量流水線芍什么區別？

17、一個10位二進制數補碼，用6個1和4個0表示時，其最大值和最小值分別是多少？

（0111111000（504）＞100011111（-481））

18、某微機的CPU主頻為100MHz,CPU時鐘周期是多少？（10ns）指令執行速度為0.5MIPS,則該

機的平均指令周期是多少？（2us）

19、設字長和指令長度均為30若指令系統可完成180操作，旦具有5尋址方式，則在保證最大范圍內

直接尋址的前提下，指令字中操作碼占多少位，直接尋址的最大范圍是多少？（8位，512K）

20、設計算機的存儲器為128Kxi6位，cache容量為1KW（KW,千字），每塊16字。cache字地址

有多少位？（10位）cache中可裝入多少塊數據。（64塊）

四、某計算機主存4MB,分成4096塊。Cache32KB,分成和主存同樣大小的塊，地址映像采用直接

映像方式，見下圖。求：（I）Cache有多少塊？塊號為多少位？（2）Cache的塊內地址為多少位？（3）

設Cache中的主存標記如圖所示，當CPU送出地址為3F844FH時，能否在Cache命中？若送出地址

為000000H時，能否在Cache中命中？上述兩個地址若不在Cache中，應映射到Cache中的哪一塊？

解：1)塊大小：4MB/4096塊=1KB

cache的塊數為：32KB/1KB=32塊，cache的塊地址位數：5(32=25)

2)cache的塊內地址位數：10位(1K=210)

主存地址：

標志(7)行號(5)塊內地址(10)

cache的地址：

行號(5)塊內地址(10)

3）3F844FH=1111111000010001001111=111111100001（）001001111（因為cache中第00001塊

的標記為11H1H,所以能在cache中命中）

00000011=0000000000000000000000=0000000000000000000000（因為cache中第00000塊

的標記為H01000,不是000000,所以不能cache中命中）

3F844FH應映射到cache中的00001塊；000000H應映射到cache中的00000塊

五、如圖所示，雙總線結構機器的數據通路，圖中IR為指令寄存器，PC為程序計數器，M為

存儲器，AR為地址寄存器，A總線與個寄存器的輸入相聯，B總線與寄存器的輸出總線相聯,

請畫出以下指令的周期流程圖，并標出每個微操作信號序列。

(1)存數指令，STARI,(R2)；含義是將寄存器R1的內容傳送到以R2內容為地址的

主存單元中去；

(2)取數指令，LDA(R3),R0;含義是將(R3)為地址主存單元的內容取到寄存器中

R0;

(3)加法指令，ADD(RI),R3;含義是將R1間址的存儲單元與R3相加，結果再送到

R3.

B總線

解：(1)STARI,(R2)

PCO,G,ARj

取指

R/W=R

DR。，G,〃?,

R2“，G,AR,

STARI,利,G,DR

R/W=W

(2)LDA(R3),RO

PCO,G,ARj

取指

R/W=R

DR。,G,I6

R3“，G,AR

LDAR/W=R

DRO,G,RO,

PCO,G,AR,

取指

R/W=R

DRO,G,IR,

Rl0,G,AR,

R/W=R

DRO。X,

ADD

R3°,G、Y]

十,ALU-G,G,R3?

六、某計算機中,已知配有一個地址空間為0000某3FFFH的ROM區域采用16KX8的EPROM。

現在再用一種SRAM芯片(8KX8)形成32KX16的RAM區域,起始地址為8000H.假設RAM芯

片有片選在和函信號控制，CPU的地址總線為A15-A0,數據總線為D15-D0,控制信號為

R/W(讀/寫)，MREQ(訪存)，要求：

(1)畫出地址譯碼方案.

(2)將ROM與RAM同CPU連接.

解：ROM區地址范圍0000—3FFFH片內地址需要14根地址線.A0-A13

構成ROM需要的EPROM=(16K/16K)X(16/8)=1(組字擴展)X2(片字擴展)

構成RAM需要的SRAM=(32K/8K)X(16/16)=5(組字擴展)X1(片位擴展)

片內地址需要A0?A1213根地址線

將CPU的A0~A12并接到每個芯片的片內地址A0~A⑵用CPU的高3位地址A13?A15

進行地址譯碼作為每個存儲芯片的片選，由于A13是ROM的地址重復參加譯碼產生YO,Y1兩

個譯碼輸出，故用一與門，這樣無論A13R還是A13=l,都會選中同一片ROM。整個地址分

配如下:

地址存儲器對應的譯碼

0000—3FFFROMYO,Y1(000,001)

4000—7FFF空

8000—9FFFRAMIY4(100)

A000—BFFFRAM2Y5(1