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1、2.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65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)。OPMA答：1）地址指令格式为：Op操作码字数： 共7位 可反映65种操作M寻址方式特征字段 ：共3位 可反映 5x5种寻址方式A形式地址字段： 共16-7-3=6位直接寻址的最大范围为2的6次方=64由于字长16位 故一次间址的寻址范围为2的16次方=65536相对寻址的位移
2、量为-32313.设CPU 中各部件及其相互连接关系如下图所示。图中W 是写控制标志，R 是读控制标志，R1 和R2 是暂存器。(8 分)(1)假设要求在取指周期由ALU 完成(PC)+ 1PC 的操作(即ALU 可以对它的一个源操作数完成加1 的运算)。要求以最少的节拍写出取指周期全部微操作命令及节拍安排。(2)写出指令ADD # (#为立即寻址特征，隐含的操作数在ACC 中)在执行阶段所需的微操作命令及节拍安排。(1)由于(PC)+ 1PC需由ALU 完成，因此PC 的值可作为ALU 的一个源操作数，靠控制ALU 做+1 运算得到(PC) + 1，结果送至与ALU 输出端相连的R2，然后再
3、送至PC。此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下：T0 PCMAR，1RT1 M(MAR)MDR，(PC)+ 1R2T2 MDRIR，OP(IR)微操作命令形成部件T3 R2 PC(2)立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：T0 Ad(IR)R1 ;立即数R1T1 (R1 )+ (ACC)R2 ;ACC 通过总线送ALUT2 R2 ACC ;结果ACC4. 假设主存容量为512KB，Cache容量为4KB，每个字块为16个字，每个字32位。（1）Cache地址有多少位？可容纳多少块？（2）主存地址有多少位？可容纳多少块？（3）在直接映射方式下，主
4、存的第几块映射到Cache中的第5块（设起始字块为第1块）？（4）画出直接映射方式下主存地址字段中各段的位数。解：（1）根据Cache容量为4KB（212 =4K）,Cache地址为12位。由于每字32位，则Cache共有4KB/4B=1K字。因每个字块16个字，故Cache中有1K/16=64块。 （2）根据主存容量为512KB（219 =512K）, 主存地址为19位。由于每字32位，则主存共有512KB/4B=128K字。因每个字块16个字，故主存共中有128K/16=8192块。 （3）在直接映射方式下，由于Cache共有64块，主存共有8192块，因此主存的5，64+5，2x64+5
5、，。，213x64+5块能映射到Cache的第5块中。 （4）在直接映射方式下，主存地址字段的各段位数分配如图所示。其中字块内地址为6位（4位表示16个字，2位表示每字32位），缓存共64块，故缓存字块地址是6位，主存字块标记为主存地址长度与Cache地址长度之差，即19-12=7位。主存字块标记缓存字块地址字块内地址 7位 6位 6位5.设机器A 的主频为8MHz，机器周期含4 个时钟周期，且该机的平均指令执行速度是0.4MIPS，试求该机的平均指令周期和机器周期。每个指令周期包含几个机器周期?如果机器B 的主频为12MHz，且机器周期也含4 个时钟周期，试问B 机的平均指令执行速度为多少M
6、IPS?答：根据机器A 的主频为8MHz，得时钟周期为 = 0.125s(1)机器周期= 0.1254 = 0.5s(2)平均指令执行时间是 = 2.5s(3)每个指令周期含 = 5 个机器周期(4 )在机器周期所含时钟周期数相同的前提下，两机平均指令执行速度与它们的主频有关，即则B 机的平均指令执行速度= = 0.6MIPS6.设CPU 共有16 根地址线，8 根数据线，并用 作访存控制信号(低电平有效)，用作读写控制信号(高电平为读，低电平为写)。现有下列芯片及各种门电路(门电路自定)，如图所示。画出CPU 与存储器的连接图，要求：(1)存储芯片地址空间分配为：最小4K 地址空间为系统程序
7、区，相邻的4K 地址空间为系统程序工作区，与系统程序工作区相邻的是24K 用户程序区;(2)指出选用的存储芯片类型及数量;(3)详细画出片选逻辑。 (1)根据主存地址空间分配为： (2 分)(2)选出所用芯片类型及数量最小4K 地址空间为系统程序区，选用1 片4K 8 位ROM 芯片;(1 分)相邻的4K 地址空间为系统程序工作区，选用2 片4K 4 位RAM 芯片;(1 分)与系统程序工作区相邻的24K 为用户程序区，选用3 片8K8 位RAM 芯片。(1 分)(3)CPU 与存储芯片的连接图如图所示(5 分)1.定点运算的组成（算术/逻辑运算单元，数据缓冲寄存器，通用寄存器，多路转存器，数据总线）2.双运算符 双符号位溢出检测3.计算机存储系统分几层4.Cpu与存储器之间进行数据通信，三种方式传输加速(加速存储器字长，通过双端口存储器，加入cache)