+ 【Y】补 0.11001 10.01000 【X】补 1.10001 + 【-Y】补 1.00111 10.11000 检测溢出 高二位为双符号位 【X】补=11.10001 【-X】补=00.01111 【Y】补=00.11001 【-Y】补=11.00111 【X】补 11.10001 + 【Y】补 00.11001 00.01010
【X】补 11.10001 + 【-Y】补 11.00111 10.11000
3、有两个浮点数N1=2j1×S1,N2=2j2×S2，其中阶码用4位移码、尾数用8位原码表示（含1位符号位）。
设j1=(11)2,S1=(+0.0110011)2,j2=(-10)2,S2=(+0.1101101)2，求N1+N2，写出运算步骤及结果。
4、设存储器容量为64M字，字长为64位，模块数m=8，分别用顺序和交叉方式进行组织。存储周期T=100ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期?=50ns。
求：顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？
顺序存储器和交叉存储器连续独处m=8个字的信息总量都是 q=64b*8=512b
顺序存储器连续读出8个字所需的时间分别是 t2=mT=8*100ns=8*10-7s
t1=T+（m-1）τ=100ns+7*50ns=450ns=4.5*10-7s 顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是 W2=q/t2=640Mb/s W1=q/t1=113Mb/s
5、CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2420次，主存完成的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为200ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
h=Nc/(Nc+Nm)=2420/(2420+80)=0.968 r=tm/tc=200ns/40ns=5
e=1/{r+(1-r)h}=1/{5+(1-5)*0.968}=88.6% ta=tc/e=40ns/88.6%=45ns
6、某计算机的存储系统由cache、主存和磁盘构成。cache的访问时间为15ns；如果被访问的单元在主存中但不在cache中，需要用60ns的时间将其装入
cache，然后再进行访问；如果被访问的单元不在主存中，则需要10ms的时间将其从磁盘中读入主存，然后再装入cache中并开始访问。若cache的命中率为90%，主存的命中率为60%，求该系统中访问一个字的平均时间。
7、某计算机系统的内存储器又cache和主存构成，cache的存储周期为30ns，主存的存取周期为150ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存5000次，其中400次访问主存。问：
① cache的命中率是多少？
h=Nc/(Nc+Nm)=5000/(5000+400)=0.925 ②
CPU访问内存的平均时间是多少纳秒？
R=tm/tc=150ns/30ns=5
③ cache-主存系统的效率是多少？ e=1/{r+(1-r)h}=1/{5+(1-5)*0.925}=76.9% ta=tc/e=30ns/76.9%=39ns
8、设两个浮点数N1=2j1×S1,N2=2j2×S2，其中阶码3位（移码），尾数4位，数符1位。设：
j1=(-10)2,S1=(+0.1001)2 j2=(+10)2,S2=(+0.1011)2
求：N1×N2，写出运算步骤及结果，积的尾数占4位，按原码阵列乘法器计算步骤求尾数之积。
9、已知cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，cache/主存系统平均访问时间为50ns，求cache的命中率是多少？
10、一盘组共11片，记录面为20面，每面上外道直径为14英寸，内道直径为10英寸，分203道。数据传输率为983040B/S，磁盘转速为3600转/分。假定每个记录块记录1024B，且系统可挂多达16台这样的磁盘，请给出适当的磁盘地址格式，并计算盘组总的存储容量。 有效存储区域：7-5=2英寸
内层磁道周长为2πR=2*3.14*5=31.4英寸 柱面有203个
每道信息量=Dr/n=983040/60转/s=16384B 每面信息量=16384*203=3325952B 盘组总容量=3325952B*20=66519040B
五、设计题（12分）
1、 用2M×8位的SRAM芯片，设计8M×32位的SRAM存储器。
2、机器字长32位，常规设计的物理存储空间≤32M，若将物理存储空间扩展到256M，请提出一种设计方案。
3、用16K×8位的DRAM芯片构成64K×32位的存储器，要求： （1）画出该存储器的组成逻辑框图。
（2）设存储器读写周期为0.5us,CPU在1us内至少访问一次，试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大
六、证明题（12分）
1、 用定量分析方法证明多模块交叉存储器带宽大于顺序存储器带宽。 2、一条机器指令的指令周期包括取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、写回（WB）四个过程段，每个过程段1个时钟周期T完成。
先段定机器指令采用以下三种方式执行：①非流水线（顺序）方式，②标量流水线方式，③超标量流水线方式。
请画出三种方式的时空图，证明流水计算机比非流水计算机具有更高的吞吐率。
3、用定量分析法说明流水处理机比非流水（顺序）处理机具有更高的吞吐率。