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1、1.计算机的性能指标吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，单位是字节/秒（B/S）。响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量，例如微秒（10 -6S）、纳秒（10 -9S）。利用率：表示在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所占的比率，一般用百分比表示。处理机字长：指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。如 32 位、64 位。总线宽度：一般指 CPU 中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB、MB、GB、TB 来表示。存储器带宽：存储器的速度指标，单位时间内从存储器读出的二
2、进制数信息量，一般用字节数/秒表示。主频/时钟周期：CPU 的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率（f）叫 CPU 的主频。度量单位是 MHz（兆赫兹） 、GHz（吉赫兹） 。主频的倒数称为 CPU 时钟周期（T） ，即 T=1/f，度量单位是微秒、纳秒。CPU 执行时间：表示 CPU 执行一段程序所占用的 CPU 时间，可用下式计算：CPU 执行时间 CPU 时钟周期数 CPU 时钟周期长CPI 表示每条指令周期数，即执行一条指令所需的平均时钟周期数。用下式计算：CPI=执行某段程序所需的 CPU 时钟周期数/该程序包含的指令条数MIPS 表示每秒百万条指令数，用
3、下式计算：MIPS=指令条数/(程序执行时间 10 6)MFLOPS：表示每秒百万次浮点操作次数, 用来衡量机器浮点操作的性能 ，用下式计算：MFLOPS=程序中的浮点操作次数/(程序执行时间 10 6)2.假设由 S,E,M 三个域组成的一个 32 位二进制字所表示的非零规格化浮点数 ,真值表示为（非 IEEE754 标准）： (1) s(1.M)2E128 ,问：它所表示的规格化的最大正数、最小正数、最大负数、最小负数是多少？(1)最大正数0 1111 1111 111 1111 1111 1111 1111 1111 1(12 -23)2127(2)最小正数 000 000 000000
4、 000 000 000 000 000 000 00 1.02 128(3)最小负数111 111 111111 111 111 111 111 111 111 11 1(12 23 )2127(4)最大负数100 000 000000 000 000 000 000 000 000 00 1.02 128 例 23 0.101001, 0.111, 求 。补1.001 除数右移被除数 0.1 0 1 0 0 1减 1.0 0 1 余数为负1.1 1 0 0 0 1 0 q00加 0.0 1 1 1 余数为正0.0 0 1 1 0 1 0 q11减 1.1 1 0 0 1 余数为负1.1 1
5、 1 1 1 10 q20加 0.0 0 0 1 1 1 余数为正0.0 0 0 1 1 0 0 q31故得商 q q0.q1q2q3 0.101余数 r(0.00 r3r4r5r6)0.000110 3. 设 x2 0100.11011011,y=-21000.10101100,求 x+yx浮 =00 010, 0.11011011y浮 =00 010, 0.11011011(1)求阶差并对阶E=Ex-Ey=00 010- 00 100 =11 110x浮 =00 100, 0.00110110(11)(2)尾数求和 00.00110110（11）+11.01010100=11.100010
6、10（11）(3)规格化处理结果为 11.00010101（10） ，阶码为 00011(4)舍入处理(0 舍 1 入)：1.00010101+1=1.00010110(5)判断溢出：阶码符号位为 00，不溢出，结果为x+y=2011(-0.11101010)4.已知 x 和 y，用变形补码计算 x+y，同时指出是否溢出(1)x=11011 y=00011(2)x=11011 y=-10101(3)x=-10110 y=-00001（1）x = 0.11011, y = 0.000110 0 1 1 0 1 1+ 0 0 0 0 0 1 10 0 1 1 1 1 0x+y = 0.11110
7、无溢出(2) x = 0.11011, y = -0.10101x补 = 0 0 1 1 0 1 1y补 = +1 1 0 1 0 1 10 0 0 0 1 1 0x+y = 0.00110 无溢出（3）x = -0.10110 y = -0.00001x补 = 1 1 0 1 0 1 0y补 = +1 1 1 1 1 1 11 1 0 1 0 0 1x+y = -0.10111 无溢出5.已知 x 和 y，用变形补码计算 x+y，同时指出是否溢出(1)x=11011 y=-11111(2)x=10111 y=11011(3)x=11011 y=-10011（1）x = 0.11011 y =
8、 -0.11111x补 = 0 0. 1 1 0 1 1y补 = +0 0. 1 1 1 1 10 1. 1 1 0 1 0溢出（2）x = 0.10111 y = 0.11011x补 = 0 0. 1 0 1 1 1y补 = +1 1. 0 0 1 0 11 1. 1 1 1 0 0x-y = -0.00100 无溢出（3）x = 0.11011 y = -0.10011x补 = 0 0. 1 1 0 1 1y补 = +0 0. 1 0 0 1 10 1. 0 1 1 1 0 溢出6.设数的阶码 4 位，尾数 6 位，用浮点运算方法，计算(1)(2313/16)24(-9/16)(1)(2-
9、213/32)/(2315/16)(1) Ex = 0011, Mx = 0.110100Ey = 0100, My = 0.100100Ez = Ex+Ey = 0111Mx*My 0. 1 1 0 1* 0.1 0 0 10 1 1 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 10 0 0 0 00 0 1 1 1 0 1 0 1规格化： 2 6*0.111011(2) Ex = 1110, Mx = 0.011010Ey = 0011, My = 0.111100Ez = Ex-Ey = 1110+1101 = 1011Mx补 = 00.011010My补 = 00.11
10、1100, -My补 = 11.0001000 0 0 1 1 0 1 0+-My 1 1 0 0 0 1 0 01 1 0 1 1 1 1 0 01 0 1 1 1 1 0 0+My 0 0 1 1 1 1 0 01 1 1 1 1 0 0 0 0.01 1 1 1 0 0 0 0+My 0 0 1 1 1 1 0 00 0 1 0 1 1 0 0 0.010 1 0 1 1 0 0 0+-My 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0.0110 0 1 1 1 0 0 0+-My 1 1 0 0 0 1 0 01 1 1 1 1 1 0 0 0.01101 1 1
11、 1 1 0 0 0+My 0 0 1 1 1 1 0 00 0 1 1 0 1 0 0 0.011010 1 1 0 1 0 0 0+-My 1 1 0 00 1 0 00 0 1 0 1 10 0 0.01101商 = 0.110110*2 -6, 余数=0.101100*2 -67.某加法器进位链小组信号为 C4C3C2C1，低位来的进位信号为 C0，请写出逻辑表达式。(1)串行进位方式 (2)并行进位方式(1)串行进位方式C1 = G1+P1C0 其中： G1 = A1B1 P1 = A1B 1（A 1B 1也对）C2 = G2+P2C1 G2 = A2B2 P2 = A2B 2C3
12、= G3+P3C2 G3 = A3B3 P3 = A3B 3C4 = G4+P4C3 G4 = A4B4 P4 = A4B 4(2)并行进位方式C1 = G1+P1C0C2 = G2+P2G1+P2P1C0C3 = G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C4 = G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C08.设存储器容量为 32 字，字长 64 位，模块数 m=4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期 T=200ns，数据总线宽度为 64 位，总线传送周期=50ns。若连续读出 4 个字，问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?解：顺序存储器和交叉存储器
13、连续读出 m=4 个字的信息总量都是： q=64b4=256b顺序存储器和交叉存储器连续读出 4 个字所需的时间分别是：t2=mT=4200ns=800ns=810-7st1=T+(m-1)=200ns+350ns=350ns=3510-7s顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：W2=q/t2=256b(810-7)s=320Mb/sW1=q/t1=256b(3510-7)s=730Mb/s9.CPU 执行一段程序时，cache 完成存取的次数为 1900 次，主存完成存取的次数为 100 次，已知 cache 存取周期为50ns，主存存取周期为 250ns，求 cache/主存系统的效率和平均
14、访问时间。=0.95 命中率 =60ns Cache/主存系统的平均访问时间=83.3% 访问效率=5 Cache 与内存的速度比10.用 16K*8 位的 DRAM 芯片构成 64K*32 位的存储器，要求：(1)画逻辑图 (2)读/写周期为 0.5us，CPU 在 1us 内至少要访问一次，采用哪种刷新方式合适？两次刷新最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需实际刷新时间是？(1)根据题意，存储总容量为 64KB，故地址总线需 16 位。现使用 16K*8 位 DRAM 芯片，共需 16 片。芯片本身地址线占14 位，所以采用位并联与地址串联相结合的方法来组成整个存储器，其组成逻辑图如图，其中使用一片 2：4 译码器。2：4 译码器A14A15CS3 CS2 CS0CS1D0D7A13A0(2)根据已知条件，CPU 在 1us 内至少访存一次，而整个存储器的平均读/写周期为 0.5us，如果采用集中刷新，有64us 的死时间，肯定不行如果采用分散刷新，则每 1us 只能访存一次，也不行，所以采用异步式刷新方式。假定 16K*1 位的 DRAM 芯片用 128*128 矩阵存储元构成，刷新时只对 128 行进行异步方式刷新，则刷新间隔为 2ms/128 = 15.6us，可取刷新信号周期 15us。刷新一遍所用时间15us1281.92ms11 有一个 1024
