1 2 3 4 5 加[y]原，商0 左移 减[y]原 加[y]原，商0 左移 减[y]原 加[y]原，商0 左移 减[y]原 商1 左移 减[y]原 商1 左移 R0右移 00000 10100 00001 01000 11110 01000 00001 01000 00010 10000 11111 10000 00010 10000 00101 00000 00010 00000 00010 00000 00100 00001 00001 00001 00001 00001 00010 00011 00001 00011 即：[x/y]原=00011
(2) [x]原=01001，[y]原=00010，[-y]补=11110 循环 0 1 2 3 4 5 步骤 初始值 左移，商0 减[y]原 加[y]原，商0 左移 减[y]原 加[y]原，商0 左移 减[y]原 商1 左移 减[y]原 加[y]原，商0 左移 减[y]原 加[y]原，商0 左移 R0右移 余数 00000 01001 00000 10010 11110 10010 00000 10010 00001 00100 11111 00100 00001 00100 00010 01000 00000 01000 00000 01000 00000 10001 11110 10001 00000 10001 00001 00010 11111 00010 00001 00010 00010 00100 00001 00100 即：[x/y]原=00100
15 按浮点数运算的步骤计算18.4+90.2，浮点数的编码为1位符号位，6位移码编码的阶码，9位尾数，运算器中有4位尾数的保护位并采用冯?诺依曼舍入法。 答：18.4 = 10010.0110011 = 25?0.100100110 [18.4]浮 = 100101, 0.100100111
90.2 = 1011010.00110011 = 27?0.101101001 [90.2]浮 = 100111, 0.101101001
(1) 对阶
[18.4]浮 = 100111, 0.0010010011100 (2) 尾数相加 0.0010010011000 + 0.1011010010000 = 0.1101100101100 (3) 规格化。尾数已经符合规格化要求。 [18.4+90.2]浮 = 100111, 0.1101100101100 (4) 舍入 [18.4+90.2]浮 = 100111, 0.110110011 (5) 检查溢出。没有溢出，结果为 100111, 0.110110011 = 1101100.11 = 108.75
注：这个结果虽不精确，但是正确的。
16. 设x=5.5，y=-0.12，用浮点数乘法运算步骤计算xy。浮点数的编码格式是：1位符号位，4位补码表示的阶码，7位尾数与符号位构成原码编码，运算器中有7位保护位，采用0舍1入的舍入法。
答：x = 101.12 = 0.1011000×23
[x]浮=0011, 0.1011000
y = -0.00011110101112 = -0.1111011×2-3 [y]浮=1101, 1.1111011 (1) 阶码相加，得
1011 + 0101 = 0000 (2) 尾数相乘，得 0.1011000×1.1111011 = 1.10101001001000 (3) 规格化，已经符合规格化要求，即 [xy]浮=0000, 1.10101001001000 (4) 舍入，得
[xy]浮=0000，1.1010101 (5) 检查溢出，没有溢出，最后结果为 -0.10101012×20 = -0.6640625
18. 两个64位的包装字中都包含4个16位的无符号数据字段，编码分别为00017777CCCCFFFF16和00AA77771111800016，分别求其截位加法和饱和加法的结果。 答：截位加法：
0001 7777 CCCC FFFF
+ 00AA 7777 1111 8000 00AB EEEE DDDD 7FFF 饱和加法：
0001 7777 CCCC FFFF
+ 00AA 7777 1111 8000 00AB EEEE DDDD FFFF
19. 对于上题的两个包装字，若进行包装字的相等比较，结果是什么？ 答：0000 FFFF 0000 0000
20. 设64位的包装字中包含4个16位的无符号数据字段，编码为00017777CCCCFFFF16，求其进行包装字左移1位和右移一位操作之后的结果。 答：左移1位：
0020 EEEE 9998 FFFE 右移1位：
0000 3BBB 6666 7FFF
第5章
5. 存储器芯片的容量通常用a×b的方式表示，其中a为字数，b为每个字的位数。以下几种存储器芯片分别有多少地址线和数据线？
(1) 2K×16 (2) 64K×8 (3) 16M×32 (4) 4G×4
答：地址线数量根据存储器的字数计算，数据线的数量等于存储器的位数。
(1) 11条地址线，16条数据线。 (2) 16条地址线，8条数据线。 (3) 24条地址线，32条数据线。 (4) 32条地址线，4条数据线。
9. 假定计算机系统需要512字节RAM和512字节ROM容量。使用的RAM芯片是128字×8位，ROM芯片为512字×8位。RAM芯片有CS*及WE*控制端，ROM芯片有CS*控制端，CPU有地址线A15~A0、数据线D7~D0、读写控制线RW*等，试确定各存储器芯片的地址区间，指出存储器以及各存储器芯片需要的地址线数量，并画出存储器与CPU的连接图。 答：存储器需要4片RAM芯片和1片ROM芯片。为了区别不同的RAM芯片以及ROM芯片，必须给每个芯片设置不同的地址区间。各存储器芯片的地址区间安排情况如下表所示：
元件 RAM1
RAM2 RAM3 RAM4 ROM
16进制地址范围 0000~007F 0080~00FF 0100~017F 0180~01FF 0200~03FF
二进制地址值 0 0 0 x x x x x x x 0 0 1 x x x x x x x 0 1 0 x x x x x x x 0 1 1 x x x x x x x 1 x x x x x x x x x
表中元件一栏列出芯片的类型，16进制地址范围一栏列出每个芯片对应的地址范围，二进制地址值一栏表示选择每个芯片的地址信号逻辑值，其中的x表示对于选择芯片，这些地址线可取任意值，但这些地址线要输入到芯片中，用于选择芯片内的存储单元。存储器的总容量为1KB，需要10条地址线，如果CPU有更多的地址线，多余的高位地址线可以空置不用。RAM芯片需要7条信号线(27=128)，ROM芯片需要9条地址线(29=512)。存储器与CPU的连接图如下。
CPUA15~10 A9 A8 A7 A6~A02:4译码3 2 1 0R/W#DataRAM1CSWE*128×8DAD0~D7RAM2CSWE*128×8DARAM3CSWE*128×8DARAM4CSWE*128×8DAROMA8,A7CS 512×8DA
12．某计算机4K×8位的主存地址空间中用2片1K×8的ROM和2片2K×4的RAM芯片构成。画出CPU与RAM和ROM连接图。RAM的控制信号为CS#和WE#，CPU的地址线为A11~A0，数据线为8位的线路D7~D0，控制信号有读写控制R/W#和访存请求MREQ#。 答：ROM芯片需要10条地址线，2片ROM芯片进行字扩展。RAM芯片需要11条地址线，2片RAM进行位扩展后与ROM再进行字扩展。CPU与RAM和ROM连接图如下，其中ROM的地址线为A9~A0，RAM的地址线为A10~A0。A11和A10送入2:4译码电路，输出选择信号sel0~sel3。sel0和sel1作为ROM的芯片许可，sel2和sel3的逻辑或作为RAM的芯片选择。读写控制R/W#作为RAM的写许可WE*信号输入。
MREQ# A11-0 R/W# CPU D7~D0 OE# A11-10 ROM A OE sel0 2:4译码电路 sel1 RAM sel2 sel3 ROM A OE WE* A CE WE* A CE 1K x8 D7~D0 D 1K x8 D7~D0 D 2K x4 D7~D4 D 2K x4 D3~D0 D
15. 一台计算机采用256×8的RAM芯片和1024×8的ROM芯片。计算机系统需要2K字节的RAM和4K字节的ROM，以及4个输入输出接口，每个接口有4个8位的寄存器，采
用存储器映像的编址方式，位于8KB地址空间的高端。存储器地址的最高2位为00表示访问RAM，为01或10表示访问ROM，为11表示访问输入输出接口寄存器。
(1) 需要多少RAM和ROM芯片？
(2) 画出存储器地址映像表，指出地址空间中各段分别映像到什么芯片。 (3) 用16进制数给出RAM、ROM和接口寄存器的地址范围。
答：(1) 2KB/256 = 8，需8片RAM芯片
4KB/1024B = 4，需4片ROM芯片 (2) 地址映像表如下：
02K4K6KRAMROMROMIO
其中低端的2KB地址空间映象到RAM芯片，中间4K映象到ROM芯片，高端有16个字节映象到接口寄存器，其余为空白区域。
(3) RAM的地址范围为000016到07FF16，ROM的地址范围为080016到17FF16，接口寄存器的地址范围为到1FF016到1FFF16。 注：本题是设计题，可以有不同的结果。
16. Intel 82875 MCH存储器控制接口支持128Mb、256Mb、512Mb的8位或者16位的SDRAM芯片，存储器数据接口为64位，问：
(1) 存储器容量最小是多少？
(2) 将存储器芯片以位扩展方式构成内存条，再字扩展方式扩展容量，最多支持8个内存条，存储器容量最大是多少？
(3) 最大配置时，每次存储器刷新多少数据位？
答：（1）采用容量为128Mb的16位芯片，即8Mx16位的芯片4片，可构成8Mx64位的存储器，容量为64MB。 （2）每个内存条采用容量为512Mb的8位芯片，即64Mx8位的芯片8片，可构成64Mx64位的存储器，容量为512MB。8条内存条容量为4GB。 （3）最大配置时，采用64Mx8位的芯片，存储器阵列结构为8Kx8K，即有8K行，一个芯片每次刷新8Kx8=64Kb数据。8个内存条的64个芯片总共刷新64x64Kb=4Mb。
22. 有一个“cache-主存”存储层次。主存容量为8个块，cache容量为4个块，采用直接地址映像。
(1) 对于如下主存块地址流：0, 1, 2, 5, 4, 6, 4, 7, 1, 2, 4, 1, 3, 7, 2，如果主存中内容开
始时未装入cache中，请列出每次访问后cache中各块的分配情况；
(2) 指出块命中的时刻；
(3) 求出此期间cache的命中率。
答：(1) 主存块地址流为主存的块地址，在直接地址映像方式下，它们对应的cache块号如下表所示：
主存块地址 0 1 2 5 4 6 4 7 1 2 4 1 3 7 2