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1、BM 整理Page 1 of 7 1.某机主存容量为4M16 位,且存储字长等于指令字长,若该机的指令系统具备97 种操作。操作码位数固定,且具有直接、间接、立即、相对、基址五种寻址方式。(1)画出一地址指令格式并指出各字段的作用;(2)该指令直接寻址的最大范围(十进制表示);(3)一次间址的寻址范围(十进制表示);(4)相对寻址的位移量(十进制表示)。(注意:答案原题为85 种操作)2、主存容量16MB ,Cache容量 8KB ,块大小 32B,CPU 字长为 4B、访问的主存地址为字地址。 4 路组相联映像方式时。(1)设 Cache初态为空, CPU 需从主存0#字单元起依次读出100
2、 个字 (每次 1 个字 ),CPU访问 Cache的命中率是多少?(2)对上一小题,若Cache 速度是主存的5 倍,相对于无Cache时, CPU 访存速度提高多少倍?#例 4: CPU 支持最大主存容量16MB 、按字节编址,块大小为32B,Cache 容量为 8KB 。4 路组相联映像方式时,主存及 Cache 地址格式及参数?设 Cache 初态为空, CPU 从 0#主存单元起依次读出200 个字节 (每次 1 个字节 ), CPU访问 Cache的命中率是多少?对上一小题,若Cache速度是主存的5 倍(包含地址变换时间),相对于无Cache时,CPU 访存速度提高多少倍?# 精
3、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页BM 整理Page 2 of 7 3、设某机有5 级中断: L0,L1,L2,L3,L4 ,其中断响应优先次序为:L0 最高, L1 次之, L4最低。现在要求将中断处理次序改为L1L3L0L4L2,请填写下表,设置各级中断处理程序的各中断屏蔽值 (每级对应一位,该位为“ 0”表示允许中断, 该位为“1”表示中断屏蔽) 。中断处理程序中断处理级屏蔽位L0 级L1 级L2 级L3 级L4 级L0 中断处理程序L1 中断处理程序L2 中断处理程序L3 中断处理程序L4 中断处理程序4、指令
4、格式如下所示,OP 为操作码字段,试分析指令格式特点。(10 分)31 26 22 18 17 16 15 0 OP 源寄存器变址寄存器偏移量解:(1)操作码字段为6 位,可指定26 = 64 种操作,即64 条指令。(2)单字长( 32)二地址指令。(3)一个操作数在原寄存器(共 16 个) ,另一个操作数在存储器中(由变址寄存器内容+ 偏移量决定) ,所以是 RS 型指令。(4)这种指令结构用于访问存储器。6、盘磁组有六片磁盘,每片有两个记录面,存储区域内径22cm,外径33cm,道密度40道/cm,内层位密度400 位 /cm ,转速 2400 转/分。问:(1)有多少个存储面可用?(2
5、)有多少柱面?(3)盘组总存储容量是多少?(4)数据据传输率是多少?(5)如采用定长数据块记录格式,直接寻址的最小单位是什么?解: (1)有效存储区域16.5115.5(cm) 因为道密度40 道/cm,所以共有 405.5220 道,即 220 个圆柱面。(2)内层磁道周长为2R23.141169.08(cm)每道信息量400位 /cm69.08cm 27632 位3454B 每面信息量3454B220 759880B 盘组总容量759880Bl07598800B7.25MB (3)磁盘数据传输率Drr N N 为每条磁道容量,N3454B r 为磁盘转速,r2400 转 /60 秒 40
6、转/秒Drr N403454B13816B/s (4)磁盘旋转一圈的时间为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页BM 整理Page 3 of 7 平均寻址时间Ta10ms25/2ms22.5ms (5) 采用定长数据块格式,直接寻址的最小单位是一个扇区,7、用 32K*8 位的 EPROM 芯片组成128K*16 位的只读存储器,试问:(1) 数据寄存器多少位? (2) 地址寄存器多少位? (3) 共需多少个EPROM 芯片 ? (4) 画出此存储器组成框图解: (1)32K8 位的只读存储器芯片内数据寄存器应为8 位(
7、2)32K8 位的只读存储器应有32K 个存储单元, 32K= 215 ,所以有 15 位地址,芯片的地址寄存器应为15 位。(3)需要的芯片数= (128K16 位) /(32K8 位) =8(片)其中采用位扩展方式,2 片 32K 8 位扩展为 32K16 位芯片组,采用字扩展方式,4 组 32K16 位芯片组构成128K16 位的存储器。(4)32K8 位的存储器芯片需要15 位地址,128K16 位存储器需要17 位地址,高2 位地址进行译码产生4 个片选信号,可选择4 组芯片组一组进行操作。CPU 和存储器的硬件接线图如下:8、假设机器字长16 位,主存容量为128K 字节,指令字长
8、度为16 位或 32 位,共有 128 条指令, 设计计算机指令格式,要求有直接、 立即数、 相对、 基值、 间接、 变址六种寻址方式。解:由已知条件,机器字长16 位,主存容量128KB / 2 = 64KB字,因此MAR = 18 位,共128 条指令,故OP 字段占 7 位。采用单字长和双字长两种指令格式,其中单字长指令用于算术逻辑和I / O 类指令,双字长用于访问主存的指令。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页BM 整理Page 4 of 7 寻址方式由寻址模式X 定义如下:X = 000 直接寻址E = D
9、(64K)X = 001 立即数D = 操作数X = 010 相对寻址E = PC + D PC = 16 位X = 011 基值寻址E = Rb + D , Rb =16 位X = 100 间接寻址E = (D)X = 101 变址寻址E = RX + D ,RX = 10 位64 位机主存采用半导体存储器,其地址码为26 位,若使用4M 8 位的 DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间,并选用内存条结构形式,问:(1)若每个内存条为16M64 位,共需几个内存条?(2)每个内存条内共有多少DRAM 芯片?(3)主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条10、图 1 是从实时
10、角度观察到的中断嵌套。试问,这个中断系统可以实行几重中断?并分析图1 的中断过程。解:该中断系统可以实行5 重中断, 中断优先级的顺序是,优先权 1 最高,主程序运行于最低优先权(优先权为6) 。图 B15.2 中出现了4 重中断。图 B15.2 中中断过程如下:主程序运行到T1 时刻,响应优先权4 的中断源的中断请求并进行中断服务;到 T3 时刻,优先权4 的中断服务还未结束,但又出现了优先权3 的中断源的中断请求;暂停优先权4精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页BM 整理Page 5 of 7 的中断服务,而响应优
11、先权3 的中断。到T4 时刻,又被优先权2 的中断源所中断,直到T6时刻,返回优先权3 的服务程序,到T7 时刻,又被优先权1 的中断源所中断,到T8 时刻,优先权 1 的中断服务完毕,返回优先权3 的服务程序,直到T10 优先权 3 的中断服务结束,返回优先权4 的服务程序,优先权4 的服务程序到T11 结束,最后返回主程序。图中,优先权 3 的服务程序被中断2 次,而优先权5 的中断又产生。知某机采用微程序控制方式,其控制存储器容量为51248(位) ,微程序在整个控制存储器中实现转移, 可控制的条件共4 个,微指令采用水平型格式,后继微指令地址采用断定方式,如图所示:操作控制顺序控制微指
12、令中的三个字段分别应多少位?画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。解:(1) 假设判别测试字段中每一位为一个判别标志,那么由于有4 个转移条件,故该字段为4 位, (如采用字段译码只需3 位) , 下地址字段为9 位,因为控制容量为512 单元,微命令字段是(48 4 - 9 )= 35 位。(2)对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图B1.2 如下: 其中微地址寄存器对应下地址字段, P字段即为判别测试字段,控制字段即为微命令子段,后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码, 各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志(某一位为 1) ,其输出修改微地址寄存器的适
13、当位数,从而实现微程序的分支转移。图 B1.2 12、 某磁盘存贮器转速为3000 转 / 分, 共有 4 个记录面,每毫米 5 道, 每道记录信息为12288字节,最小磁道直径为230mm,共有 275 道。问:磁盘存贮器的容量是多少?最高位密度与最低位密度是多少?磁盘数据传输率是多少?(4)平均等待时间是多少?解( 1)每道记录信息容量= 12288 字节微命令字段判别测试字段下地址字段精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页BM 整理每个记录面信息容量= 27512288 字节共有 4 个记录面,所以磁盘存储器总容量
14、为:4 27512288 字节= 13516800 字节(2)最高位密度D1 按最小磁道半径R1 计算( R1 = 115mm) :D1 = 12288 字节/ 2R1 = 17 字节/ mm 最低位密度D2 按最大磁道半径R2 计算:R2 = R1 + (275 5) = 115 + 55 = 170mm D2 = 12288 字节/ 2R2 = 11.5 字节/ mm (3) 磁盘传输率C = r N r = 3000 / 60 = 50 周 / 秒N = 12288 字节(信道信息容量)C = r N = 50 12288 = 614400 字节/ 秒(4)平均等待时间= 1/2r =
15、1 / (2 50) = 10 毫秒13、某微机的指令格式如下所示:15 10 9 8 7 0 操作码X D D: 位移量X:寻址特征位X=00 :直接寻址;X=01 :用变址寄存器X1 进行变址;X=10 :用变址寄存器X2 进行变址;X=11 :相对寻址设( PC)=1234 H,( X1)=0037H,( X2)=1122H(H代表十六进制数),请确定下列指令的有效地址。4420H 2244H 1322H 3521H 6723H 14、某 16 机机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示,该机有20 位基值寄存器,16 个16 位通用寄存器。指令汇编格式中的S(源) ,D(目标)都是通用寄
16、存器,M 是主存中的一个单元。三种指令的操作码分别是MOV (OP)=(A)H,STA(OP)=(1B)H,LDA(OP)=(3C)H。MOV 是传送指令, STA 为写数指令, LDA 为读数指令,如图1:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页BM 整理Page 7 of 7 要求:下列情况下每个十六进制指令字分别代表什么操作?其中如果有编码不正确,如何改正才能成为合法指令? 1 (F0F1)H (3CD2)H 2(2856)H 3 (6DC6)H 解:根据以知条件:MOV (OP)=00010101,STA(OP)=
17、011011,LDA ( OP)=111100,将指令的十六进制格式转换为二进制代码且比较后可知: 1 ( F0F1)H (3CD2) H 指令代表LDA指令,编码正确,其含义是把主存(13CD2 )H地址单元的内容取至15 号寄存器。 2(2856)H 代表 MOV 指令,编码正确,含义是把5 号源寄存器的内容传送至6 目标寄存器。 3 ( 6DC6)H 是单字长指令,一定是MOV 指令,但编码错误,可改正为(28D6)H。 4(1C2)H 是单字长指令,代表MOV 指令,但编码错误,可改正为(28D6)H。16、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
18、式进行组织。存储周期T = 200ns,数据总线宽度为64 位,总线周期 = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?解:信息总量:q = 64 位 4 =256 位顺序存储器和交叉存储器读出4 个字的时间分别是:t2 = m T = 4 200ns =810 7 (s) t1 = T + (m 1) = 200 + 350 = 3.5 10 7 (s) 顺序存储器带宽是:W1 = q / t2 = 32 107 (位 / S)交叉存储器带宽是:W2 = q / t1 = 73 107 (位 / S)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页