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1、计算题:【第三章】 交叉方式的片选方法，交叉方式的地址分配，交叉存取度的概念，交叉存储器的带宽的计算 多模块交叉存储器采用低位地址做偏选。模块存取一个字的存储周期为 T ，总线传送时间为 t ，存储器的交叉模块数为 m， 称 m=T / t 为交叉存取度。【例5】存储器容量32字，字长64位，模块数m=4,存储周期T=200ns,数据总线宽 度为64位，总线传送周期t=50ns，若连续读出4个字，顺序和交叉的带宽各为多少？ 信息总量q=64b*4=256b所需时间：交叉 t1=T +（m-1）*t =350ns ；顺序 t2=m*T=800ns； 带宽：交叉 W1=q / t1 =730Mb
2、/ s ； 顺序 W2=q / t2 =320Mb / s.【 2007】1. 设阶码3位，尾数6位，按浮点运算方法（否则不计分），完成x-y运算,x=2-oiiX 0.100101, y=2-oio X （-0.011110）。（共 9 分）2. 有一个1024KX16位的存储器，由256KX8位的SRAM芯片构成。（9分）问：（1）总共 需要多少DRAM芯片？ （3分）（2）设计此存储体组成框图。（6分）3. 已知 x= -0.101011 , y=0.111010 ,要求： （共7分）（1）写出变形补码x补和y补和-y补；（3分）补补补（2）用变形补码计算x+y补和x-y补，并判断是否溢
3、出。（4分）补补4. 已知x= 0.10101, y= - 0.11001，计算x*y和其真值（要求有补码直接乘法的算式）。（9 分）补5. 设有一微指令格式字长为24位，其中下址字段8位；判别测试字段3位；其余为操作控 制字段。操作控制字段采用混合编码方式，有5位分别经一个3:8译码器和一个2:4译码器 输出，其它均为直接控制。问： （共5分，要求有算式）（1）这种指微指令格式中最多可以表示多少个微命令？ （2分）（2）一条微指令最多可同时发出多少个微命令？ （2分）（3）可直接寻址的控制存储器最大单元数是多少？ （1 分）答案1 设两数均以补码表示，阶码和尾数均采用双符号位，则它们的浮点表
4、示分别为：x浮=11101,0.100101-y浮=11110, 0.0111101（1）求阶差并对阶1 E=Ex-Ey=Ex -Ey二Ex +-Ey =11101 + 00 010 =11 111补补补补即厶E为-1, x阶码小，应使Mx右移1位，Ex加1x =11 110,00.010010（1）浮（2）尾数求和20 0. 0 1 0 0 1 0 （1）+0 0. 0 1 1 1 1 00 0 1 1 0 0 0 0 （1）（3）规格化 2可见尾数运算结果的符号位与最高位不相同，不需要执行规格化处理（4）舍入处理 11 110, 00.110001。1（5）判溢出 阶码两符号位为 11，无
5、溢出。1故最后结果为 x +y =11 110, 00.110001， 真值为 2-2*0.110001 。 1浮浮2. (1) 124K *16 = 4*2 = 83256K*8(2) 存储体组成框图如下： 6 33.(3)(4)=00.111010-y =11.000110补 x-y补=x 补+-刃补11.010101 1010.011011(有负溢出)x-y=-1.110101111 0 10 11x= -0.101011 , y=0.111010x =11.010101 y 补补 x+y补=x 补 +y补11.010101 010 00.001111(没有溢出)x+y=0.001111
6、4. 解：x= 0.10101, x =0.10101 补y=-0.11001, y =1.00111补(0).1 0 1 0(1) .0 0 1 1 (0) 1(0) 1 0(0) 1 0 10 (1)(0)(1)(0)(1)1. 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1x*y =1.0111101011补补其值 x*y=-0.1000010101=-(512+8+4+1)/1024=-525/1024.5. 解：(4) 由题意可知，其操作控制字段共248 3 = 13位，13位的操作控制字段采用混合编 码,直接表示的位数为13-3-2=8,3位译码后可表示7个微命令, 2位译码后可表示3 个
7、微命令，所以该格式最多可以表示873=18个微命令。 (2分)(5) 一条微指令最多可同时发出8 + 1 + 1 = 1 0个微命令( 2分)(6) 因为其下址字段为8位,可直接寻址的控制存储器最大单元数是256。(1分) 【2008】1用8k*2位的RAM构成32k*8位的存储器，需要多少片，说明原因，画出组成的逻辑框 图。2用变形补码计算X-Y，X+Y，并判别结果的正确性。设：X=0.11011, Y=-0.100103存储器容量为32字，字长64位，模块数为8,用交叉方式进行组织，存储周期为200ns, 数据总线宽度为64位，总线传输周期为50ns，问该存储器的带宽是多少？4已知某机采用
8、微程序控制，其控制存储器容量为512X48位。微程序可在控制存储器中实 现转移，可控制微程序转移的条件共4个。微指令采用水平型格式，微命令采用直接控制，后继微指令地址采用断定方式，问微指令格式中三个字段分别应为多少位？5已知x= 0.10101, y= - 0.11001，计算x*y和其真值(要求有补码直接乘法的算式)补答案1 (32k*8)/(8k*2)=4*4=164片为一组，共需要4组。2 X =0011011 Y =1101110 -Y =0010010补补补X +-Y =0101101 溢出补补X +Y =0001001 无溢出 X+Y = 0.01001 补补3 连续读出8个字的信
9、息量是64位X 8=512位连续读出 8 个字所需的时间是 200+7X50=5.5X10-7s交叉存储器的带宽是512位/5.5X 10-7s=93X 107位/s4 假设判别字段中每一位作为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该 字段为4位。由于控存容量为512单元，所以下地址字段为9位。故微命令 字段字长为48-9-4=35位。5 解：x= 0.10101, x =0.10101补y=-0.11001, y =1.00111补(0).1 0 1 0 1(1).0 0 1 1 1 (0) 1 0 1 0 1(0) 1 0 1 0 1(0) 1 0 1 0 10 (1)(0)(1)(0)
10、(1)(1).0 1 1 1 1 1 0 0 1 1x *y =1.0111110011补补其值 x*y=-0.1000001101=-(512+8+4+1)/1024=-525/1024.其值 x*y=-0.1000010101=-(512+8+4+1)/1024=-525/1024.【2009】1.设有两个浮点数 x=2ExXSx,y=2EyXSy,Ex=(-10)2，Sx=(+0.1001)2，Ey=(+10)2，Sy=(+0.1011)2。 若尾数4位，数符1位，阶码2位，阶符1位，求x+y= ?并写出运算步骤及结果。(7分)2 已知 X=-0.01111, Y=+0.11001,求X
11、补，-X补，Y补，-Y补，X+Y=？，X-Y=?(用 变形补码计算，并说明结果是否出现溢出)。(6分)3 如下图所示的 CPU 逻辑框图中，有两条独立的总线和两个独立的存储器。已知指令存储 器 IM 最大容量为 16384 字(字长 18 位)，数据存储器 DM 最大容量是 65536 字(字长 16 位)。各寄存器均有“打入”(R.) “送出” (R t)控制命令，但图中未标出。(8分)inoutJR 1数据存贮器,11 D1|(1)指出下列寄存器的位数程序计数器PC,指令寄存器IR,J AC1，通用寄存器RoR3,地址寄存器IAR,指令存储器数据存储器IDR,数据存储器地址寄存器DAR,
12、数据寄存器DDR。(3分)指令存储器数据存储器17OP13 12X(2) 设机器指令格式为+ x)部分通加法指令可写为“ ADD X(R)”，其功能是(AC) + (R) + X)-AC ,其中(R)i 0 i 1 i过寻址方式指向数据存储器DM。现取R为R。画出ADD指令的指令周期流程图，写明“数 i1据通路”和相应的微操作控制信号。(5分)4某计算机的主存地址空间大小为256 MB,按字节编址。指令Cache和数据Cache分离，均有8个Cache行，每个Cache行大小为64 B,数据Cache采用直接映射方式。现有两个功能相同的程序A和B,其伪代码如下所示： 程序 A:程序 B:int
13、 a256256;int a256256;int sum_array1()int i,j,sum=0;for (i=0;i256;i+) for(j=0;j256;j+) sum+=aij;return sum;int sum_array2()int i,j,sum=0;for (j=0;j256;j+) for(i=0;i256;i+) sum+=aij;return sum;假定int类型数据用32位补码表示，程序编译时i, j, sum均分配在寄存器中，数组a按行优 先方式存放，其首地址为 320（十进制数）。请回答下列问题，要求说明理由或给出计算过 程。（5 分）（1）若不考虑用于Ca
14、che 一致性维护和替换算法的控制位,则数据Cache的总容量为多少？ （ 2 分）（2）数组元素a031和a1 1各自所在的主存块对应的Cache行号分别是多少（Cache行 号从 0 开始）？（ 2 分）（3） 程序A和B的数据访问命中率各是多少？哪个程序的执行时间更短？ （1分）5有一个1024KX16位的存储器，由512KX4位的DRAM芯片构成（5分）。问：（1）总共需 要多少DRAM芯片？ （2分）（2）设计此存储体组成框图。（3分）6已知x= 0.11101, y=- 0.10011，计算x*y和其真值（要求有补码直接乘法的算式）（4分）补答案1 对阶：J=ExEy=（-10）2（+10）2=（-100）2 所以 ExvEy，则 Sx 右移 4 位,Ex+（100）2=（10）2=EYoSX右移四位后SX=0.00001001，经过舍入后SX=0001，经过对阶、舍入后，X=2（10）2XXX（0.0001）2尾数求和： SX+SY0 0001(S )X+ 0.1011 (SY)S+S =0.1100XY结果为规格化数。所以：X+Y=2(10)2X(SX+SY)=2(10)2(0.1100)2=(11.00)2X Y222X
