计算机组成与系统结构试题整理(3)

2019-09-01 22:28

[x]浮=00 010, 00.11010011 [y]浮=00 100, 11.01010011

(1) △E=Ex- Ey = -2,应使Mx右移2位,Ex加2,

∴[x]浮=00 100, 00.00110100(11)

(2)

0 0. 0 0 1 1 0 1 0 0 (1 1)

+ 1 1. 0 1 0 1 0 0 1 1

1 1. 1 0 0 0 0 1 1 1 (1 1)

∴x+y=00 100, 11.10000111(11)

(3) 左规

x+y=00 011, 11.00001111(10)

(4) 舍入

采用0舍1入法处理,则有 1 1. 0 0 0 0 1 1 1 1 + 1 1 1. 0 0 0 1 0 0 0 0

∴x+y=00 011, 11.00010000

(5) 阶码符号位为00,不溢出

∴x+y=(00 011, 11.00010000)补=(00 011, 11.11110000)原=2011×(-0.11110000) 10. 指令流水线有取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)、访存(MEM)、写回寄存器堆(WB) 5个过程段,共有15条指令连续输入此流水线。

(1)画出流水处理的时空图,假设时钟周期为100ns。

(2)求流水线的实际吞吐率(单位时间里执行完毕的指令数)。(10分) 【解】 (1)

S I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 WB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 MEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 EX 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ID 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 IF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 T (2)

若T取15个周期,输入15条指令,输出11条指令,

则吞吐率 = 11 / (15*100ns) = 11 / (15*100*10-9 s) =7.3*106 条指令/秒 = 7.3 MIPS 若T取19个周期,输入19条指令,输出15条指令,

-96

则吞吐率 = 15 / (19*100ns) = 15 / (19*100*10 s) =7.9*10条指令/秒 = 7.9 MIPS 11. 主存容量为256MB,虚存容量为2GB,则虚拟地址和物理地址各为多少位?如页面大小为4KB,则页表长度是多少?(10分) 【解】

∵ 2 GB = 231 B

∴ 虚拟地址为31位

11

∵ 256 MB = 228 B ∴ 物理地址为28位

页表长度 = 虚存容量/页面大小 = 2 GB / 4 KB = 512 K 12. 设有一个具有20位地址和64位字长的存储器,问: (1)该存储器能存储多少个字节的信息?

(2)如果存储器由256K x 8位SRAM芯片组成,需要多少片? (3)需要多少位地址作芯片选择?为什么?(10分) 【解】

(1)220 * 64 / 8 B = 1M * 8 B = 8 MB

(2)8MB / (256K * 8 / 8 B) = 8MB / 256KB = 32片 (3)∵每8片芯片组成一组256K * 64位的存储器,每片芯片有18位地址(对应于256K个存储单元)

∴低18位地址直接接芯片的18位地址端,高2位地址通过2:4译码器作芯片选择。 13. 如图所示为双总线结构机器的数据通路,IR为指令寄存器,PC为程序计数器(具有自增功能),M为主存(受R/W信号控制),AR为地址寄存器,DR为数据缓冲寄存器,ALU由+、-控制信号决定完成何种操作,控制信号G控制的是一个门电路。另外,线上标注有控制信号,例如Yi表示Y寄存器的输入控制信号,R1o为寄存器R1的输出控制信号,未标字符的线为直通线,不受控制。

A总线

IRi IR PCi ARi AR R/W DRi R0i R3i Xi X + - PC M DR Y R0 R1 R2 R3 R3o Yi A L U G IRo PCo DRo R0o B总线

取数指令“LDA (R0), R3”的含义是将(R0)为地址的主存单元的内容取至寄存器R3中,请画出其指令周期流程图,并列出相应微操作控制信号序列。(10分) 【解】

LDA (R0), R3 (R0) → R3

12

PC→AR PCo, G, ARi

M→DR R/W = R

DR→IR DRo, G, IRi

R0→AR M→DR DR→R3R0o, G, ARi

R/W = R

DRo, G, R3i

13


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