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3.2.3 先行进位ALU
(1)为什么用先行进位方式行波进位是串行逐级传递的整个和的生成受到行波进位的影响因此现代计算机采用一种先行进位(Carry look ahead)方式 (2)如何产生先行进位定义两个辅助函数 Gi=aibi…进位生成 Pi=ai⊕bi…进位传递通常把实现上述逻辑的电路称为进位生成/传递部件全加逻辑方程 Si=Pi⊕Ci Ci+1=Gi+PiCi (i=0,1,…n) 设n=4,则 C1=G0+P0C0 C2=G1+P1C1=G1+P1G0+P1P0C0 C3=G2+P2C2=G2+P2G1+P2P1G0+P2P1P0C0 C4=G3+P3C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0C0 由上式可知:各进位之间无等待相互独立并同时产生通常把实现上述逻辑的电路称为4位CLA部件由此根据Si=Pi⊕Ci 可并行求出各位和通常把实现Si=Pi⊕Ci的电路称为求和部件 CLA加法器由“进位生成/传递部件” “CLA部件”和“求和部件”构成
高位进位逻辑表达式
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全加和逻辑
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全加和逻辑续
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全加器逻辑图
上述全加器和Sum的延迟为6ty,进位Cout的延迟为 (假定一个与/或门延迟为1ty 异或门的延迟则为
AL BL CL DL CS DS SS ES IP 16位

第3章习题答案计算机组成原理课后答案(清华大学出版社袁春风主编)

模式机器数无符号数二进制补码无符号数二进制补码无符号数二进制补码 110 110 001 001 111 111 x 值 6 –2 1 +1 7 –1 机器数 010 010 111 111 111 111 y 值 2 +2 7 –1 7 –1 x×y（截断前）机器数 001100 111100 000111 111111 110001 000001 值 12 –4 7 –1 49 +1 x×y（截断后）机器数 100 100 111 111 001 001 值 4 –4 7 –1 1 +1
• 64 •
10100 10101 +0 0 1 1 0 11010 10101 10101 01011 +00110 11011 01011 10110 10111 +00110 11100 10111 11001 01111 +00110 11111 01111 11110 11111 +00110 00100 11110 +00000 + 1 00100 11111 所以，[X/Y] 补=11111，余数为 00100。
商的数值部分为：00001。所以，[X/Y]原=00001 (最高位为符号位)，余数为 0100。（5）将 10 和–6 分别表示成补码形式为：[10] 余数寄存器 R 余数/商寄存器 Q 00000 01010 +11010 11010 01010
补补
先对被除数进行符号扩展，[10] 补=00000 01010，[6] 补 = 0 0110 说明开始 R0 = [X] R1=[X] +[Y] R1 与[Y]同号，则 q5 =1
6．设 A4A1 和 B4B1 分别是四位加法器的两组输入，C0 为低位来的进位。当加法器分别采用串行进位和先行进位时，写出四个进位 C4 C1 的逻辑表达式。参考答案：串行进位： C1 = X1C0+Y1C0 + X1 Y1 C2 = X2C1+Y2C1 + X2 Y2 C3 = X3C2+Y3C2 + X3 Y3 C4 = X4C3+Y4C3 + X4 Y4 并行进位： C1 = X1Y1 + (X1+Y1)C0 C2 = X2Y2 + (X2 +Y2) X1Y1 + (X2+Y2) (X1+Y1)C0 C3 = X3Y3 + (X3 + Y3) X2Y2 + (X3 + Y3) (X2 + Y2) X1Y1 + (X3 + Y3) (X2 + Y2)(X1 + Y1)C0 C4=X4Y4+(X4+Y4)X3Y3+(X4+Y4)(X3+Y3)X2Y2+(X4+Y4)(X3+Y3)(X2+Y2)X1Y1+(X4+Y4)(X3+Y3) (X2+Y2)(X1+Y1)C0 7．用 SN74181 和 SN74182 器件设计一个 16 位先行进位补码加/减运算器，画出运算器的逻辑框图，并给出零标志、进位标志、溢出标志、符号标志的生成电路。参考答案（图略）：

第7章习题答案计算机组成原理课后答案(清华大学出版社袁春风主编)汇编

习题1．给出以下概念的解释说明。

指令流水线（Instruction pipelining）流水线深度（Pipeline Depth）指令吞吐量（Instruction throughput）流水线冒险（Hazard）结构冒险（Structural hazard）控制冒险（Control hazard）数据冒险（Data hazard）流水线阻塞（Pipeline stall）气泡（Bubble）空操作（nop）分支条件满足（Branch taken）分支预测（Branch predict）静态分支预测（Static predict）动态分支预测（Dynamic predict）延迟分支（Delayed branch）分支延迟槽（Delayed branch slot）转发（Forwarding）旁路（Bypassing）流水段寄存器（Pipeline register）IPC（Instructions Per Cycle）静态多发射（Static multiple issue）动态多发射（Dynamic multiple issue）超流水线（Superpipelining）超长指令字VLIW超标量流水线（Superscalar）动态流水线（Dynamic pipelining）指令预取（Instruction prefetch）指令分发（Instruction dispatch）按序发射（in-order issue）无序发射（out-of-order issue）存储站（Reservation station）重排序缓冲（Reorder buffer）指令提交单元（Instruction commit unit）乱序执行（out-of-order execution）按序完成（in-order completion）无序完成（out-of-order completion）2. 简单回答下列问题。

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提供的常用服务
操作系统主要提供下列服务：
– 程序建立：提供各种工具软件，帮助程序员建立程序。这类软件通常被称为实用程序(utilities) 。 – 程序执行：任务必须通过执行一个程序来完成，例如指令和数据必须调入主存，I/O设备和文件必须初始化，以及其他资源必须准备好。所有这些事情都由操作系统处理。 – 访问I/O设备：每个I/O设备需要根据自已特有的指令集或控制信号进行操作。操作系统负责这些细节功能的实现，因此程序员只需考虑简单的读和写。 – 控制存取文件：在文件方面，控制包括对I/O设备（磁盘驱动器、磁带机）的性质以及对存储介质上文件格式的理解，操作系统考虑这些内容。 – 系统存取：在共享或公共系统中，操作系统控制作为整体或特定系统资源的
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作业控制语句
$END $LOAD 待编译程序
$FTN $JOB
4.7.1 操作系统概述-发展过程
(3) 复杂的批处理系统 • 同时提交多个作业给系统,可使 CPU时间被充分利用。利用中断等机制来实现作业之间的切换。
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4.7.2 调度
进程状态及其转换
短项队列时间到入主存初始化生成进程控制块处理器空闲 I/O操作完成等
长项队列
I/O请求异常
I/O队列
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4.7.2 调度
进程控制块(PCB) Process Control Block -进程状态信息 -进程执行所需信息队列：等待使用某种资源的进程等待列表。
解决该问题的方法----紧缩(compaction)技术

第6章习题答案计算机组成原理课后答案(清华大学出版社袁春风主编)

习题1．给出以下概念的解释说明。

指令周期（Instruction Cycle）机器周期（Machine Cycle）同步系统（Synchronous system）时序信号（Timing signal）控制单元（Control Unit, CU）执行部件（Execute Unit，EU）组合逻辑元件（Combinational logic element）或操作元件（Operate element）时序逻辑元件（Sequential logic circuit）或状态元件（State element）多路选择器（Multiplexor）扩展器（Extension unit）“零”扩展（0- extend）“符号”扩展（Sign extend）算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic Unit）加法器（Adder）CPU总线（CPU Bus）寄存器堆（Register file）定时方式（Clocking methodology）边沿触发（Edge-triggered）寄存器写信号（Register Write）指令存储器（Instruction Memory）数据存储器（Data Memory）程序计数器（Program Counter）指令寄存器（Instruction Register）指令译码器（Instruction Decoder）时钟周期（Clock Cycle）主频（CPU Clock Rate / Frequency 转移目标地址（Branch target address）控制信号（Control signal）微程序控制器（Microprogrammed control）硬布线控制器（Hardwared control）控制存储器（Control Storage，控存CS）微代码（Microcode）微指令（Microinstruction）微程序（Microprogram）固件（Firmware）中断过程（Interrupt Processing）异常（Exception）故障（fault）自陷(Trap) 终止（Abort）中断（Interrupt）中断服务程序（Interrupt Handler）中断允许位（Interrupt Enable Bit）关中断（Interrupt OFF）开中断（Interrupt ON）中断响应（Interrupt Response）向量中断（Vector Interrupt）中断向量（Interrupt vector）中断向量表（Interrupt vector table）向量地址（vector Address）中断类型号（Interrupt number）2. 简单回答下列问题。

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第三种除法算法
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第三种除法算法举例
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第三种除法算法
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第三种除法算法的启示
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3.5.2 不恢复余数除法(加减交替法)
无符号数的除法
– 恢复余数法和不恢复余数法
有符号数的除法
– 原码除法和补码除法
1
南京大学计算1 恢复余数除法
算法思想类似于手工除法计算通过做减法来试商 ● 若余数为正则表示够减商下次继续做减法 ● 若余数为负则表示不够减商下次做加法恢复余数
2
M=0011 减恢复(加)商0 减恢复(加)商0 减符同商1 减恢复(加)商0
(-7)/3=?
A 1111 1111 + 0011 0010 + 1101 1111 1110 + 0011 0001 + 1101 1110 1100 + 0011 1111 1111 + 0011 0010 + 1101 1111 Q 1001 0010
0
1 0
1
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例2
不恢复余数法
设 [x]原=1 0010 0110 [y]原=0 0111 求 [x/y]原,[R]原解 [-|y|]补=1001 |x|=0010 0110 A Q 上商说明第一次上的商不是真正的 0010 0110 商只是用来判断是否溢 1001 试商做减法 1011 0110 0 负 0 加出故最终的商应是Q和 0110 1100 左移一位 Q-1一起左移一位后在Q中 0111 做加法 1101 1100 0 负 0 加的数即商的数值为 1011 1000 左移一位 0101 0111 做加法

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– 计算机具有高速、通用、准确和智能的特点。
内部特性
外部特性
高速高集成度器件
快速性
数字化编码信息
准确性
逻辑判断和处理
通用性
存储程序工作方式
智能性
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整理ppt
1.1 计算机的功能和构成
计算机硬件的功能和结构
功能
数据处理数据存储数据传送控制
内部结构
中央处理器(运算器) 存储器组织输入/输出模块中央处理器(控制器)
❖ 操作人员可以通过输入设备、输出设备和主机进行通信。
3. 内部以二进制表示指令和数据。每条指令由操作码和地址码两部分组成。操作码指出操作类型，地址码指出操作数的地址。由一串指令组成程序。
4. 采用“存储程序”工作方式。
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整理ppt
1.2 计算机发展简史
第二代：晶体管 1958～64年
–元器件：逻辑元件采用晶体管以外，其内存储器由磁芯构成，磁鼓与磁带成为外存储器。
1. 计算机应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。
2. 各基本部件的功能是：
❖ 存储器不仅能存放数据，而且也能存放指令，形式上两者没有区别，但计算机应能区分数据还是指令；
❖ 控制器应能自动执行指令；
❖ 运算器应能进行加/减/乘/除四种基本算术运算，并且也能进行一些逻辑运算和附加运算；
– 微处理器和半导体存储器的技术发展迅猛，微型计算机出现。使计算机以办公设备和个人电脑的方式走向“最终用户”。半导体存储器 • 70年Fairchild公司生产出第一个相对大容量半导体存储器 • 74年位价格低于磁芯的半导体存储器出现，并快速下跌 • 从70年起，存储密度呈4倍提高（几乎是每3年）。微处理器 • 微处理器芯片密度不断增加，使CPU中所有元件放在一块芯片上成为可能。71年开发出第一个微处理器芯片4004。

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介绍二进制、十进制、十六进制等数制的基本概念及相互转换方法。
计算机中数的表示
讲解计算机中负数的表示方法，如原码、反码、补码等。
编码的基本概念
阐述编码的定义、分类及常用编码方法，如ASCII 码、Unicode编码等。
逻辑代数基础
逻辑变量的基本概念
介绍逻辑变量、逻辑函数的基本概念及表示方法。
主存储器（Main Memory）
位于计算机主机内部，用于存放正在运行的程序和数据。
辅助存储器（Auxiliary Memo…
位于计算机主机外部，容量大、速度慢，用于长期保存信息。
主存储器
随机存取存储器（RAM）
只读存储器（ROM）
可读可写，断电后信息丢失，用于存放临时数据和程序。
只读不写，断电后信息不丢失，用于存放固定程序和数据。
逻辑代数的基本运算
讲解逻辑与、逻辑或、逻辑非等基本运算的定义、性质及运算规则。
逻辑函数的化简
阐述逻辑函数的化简方法，如公式法、卡诺图法等，以及化简在数字电路设计中的应用。
门电路与组合逻辑电路
门电路的基本概念
介绍与门、或门、非门等基本门电路的工作原理及特性。
组合逻辑电路的分析与设计
讲解组合逻辑电路的分析方法，如真值表、逻辑表达式等，以及组合逻辑电路的设计方法，如编码器、译码器、数据选择器等。
固态驱动器（SSD）
采用闪存作为存储介质，具有速度快、无噪音、抗震动等优点，但价格较高。
网络存储
通过网络连接远程服务器上的存储设备，具有容量大、可共享等优点，但速度和安全性受网络影响。
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中央处理器
CPU的功能和组成
控制单元（CU）负责协调计算机各部件工作，包括取指、分析指令和执行指令。

计算机组成原理袁春风

计算机组成原理袁春风计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要基础课程，它主要介绍了计算机系统的硬件组成和工作原理。

作为计算机领域的重要基础知识，计算机组成原理的学习对于培养学生的计算机系统分析与设计能力具有重要意义。

首先，计算机组成原理涉及到计算机系统的各个组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。

其中，中央处理器作为计算机系统的核心部件，负责执行程序指令和进行数据处理，是整个计算机系统的“大脑”。

而存储器则用于存储程序和数据，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等，它们在计算机系统中起着临时存储和永久存储的作用。

此外，输入输出设备则负责与外部环境进行信息交换，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

其次，计算机组成原理还涉及到计算机系统的工作原理和数据传输方式。

在计算机系统中，数据的传输是通过总线进行的，它包括地址总线、数据总线和控制总线等。

地址总线用于传输地址信息，数据总线用于传输数据信息，控制总线用于传输控制信号。

通过这些总线的协同工作，计算机系统能够实现对数据的传输和处理，从而完成各种计算任务。

此外，计算机组成原理还包括指令系统的设计和实现。

指令系统是计算机系统中的重要组成部分，它定义了计算机能够执行的指令集合和指令的格式，包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令等。

通过指令系统的设计和实现，计算机系统能够实现对程序的执行和控制，从而完成各种计算任务。

总的来说，计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要基础课程，它主要介绍了计算机系统的硬件组成和工作原理。

通过学习计算机组成原理，可以帮助学生深入理解计算机系统的工作原理，培养他们的计算机系统分析与设计能力，为他们今后的学习和工作打下坚实的基础。

同时，计算机组成原理也是计算机科学与技术专业的一门重要学科，它与计算机组成与设计、计算机体系结构等学科有着密切的联系，共同构成了计算机科学与技术专业的重要知识体系。

计算机组成原理 [袁春风]test

计算机组织与结构期终试卷(2000.7)姓名___________ 学号____________ 成绩___________考试时间为120分钟。

请把答案写在试卷上或是答题纸上。

一.填空题. (1’×20)1.冯在计算机的发展中起了决定作用，其次是图灵和布尔也起了重要的作用。

2. 连接各部件通路的集合称为互联结构。

3.十进制数66.125的二进制表示为1000010.001，八进制表示为102.1，十六进制表示为42.4。

4．8位补码表示的定点整数的表数范围为___________________。

5．PCI总线的全称（用英文）：Peripheral Component Interconnect。

6．高速缓存的写策略有和写回法写直达法两种。

7．堆栈的基本特点是FILO LIFO。

8．典型的微指令格式有水平型和垂直型两种。

9．SCSI接口是小型计算机系统接口。

10．造成流水线阻塞的主要原因有资源冲突和程序相关性。

11．11．一个指令周期包括取指令，分析指令和执行指令三个部分。

二．选择题（2’×10）1．Pentium系列计算机都具有相同的___D___________。

A。

计算机组织B。

计算机软件C。

计算机硬件D。

计算机结构2．用来控制多个高速设备的I/O控制方法是___D________。

A.编程I/OB.选择通道C.中断驱动I/OD.DMA3．假设IEE标准的浮点数的格式是符号位1位，阶码是5位整数的移码，尾数为6。

A. 011001001111B. 101010001111C. 111001001111D. 101111100000 4．高速缓存是依据 A 原理来设计的。

A. 程序执行的局部性原理B. 静态双极型存储器的高速存取C. CPU对存储器的频繁访问D. 主存信息的易失性5．主要用于解决程序重定位问题，实现逻辑地址向物理地址的变换，在系统管理程序中的特权指令中使用的寻址方式是______B_________A. 相对寻址B. 基址寻址C. 寄存器间接寻址D. 变址寻址6．间接周期是用来___________________。

袁春风计算机组成原理第三版

袁春风计算机组成原理第三版计算机组成原理是计算机科学与技术专业中一门重要的基础课程，它涉及计算机的硬件和软件两个方面，是理解计算机工作原理和设计的基础。

袁春风编写的《计算机组成原理》第三版是该领域的经典教材，本文将从不同角度介绍这本教材的内容和特点。

袁春风计算机组成原理第三版对计算机系统的层次结构进行了详细的介绍。

他从高层次到低层次，分别介绍了应用程序、操作系统、编译系统和硬件系统之间的关系。

通过这种层次结构的介绍，读者可以清晰地了解到计算机系统是如何由不同层次的模块组成的，以及这些模块之间是如何相互作用的。

袁春风计算机组成原理第三版对计算机的基本组成部分进行了详细的介绍。

他从处理器、存储器、输入输出设备和总线等方面，逐一介绍了它们的功能和工作原理。

通过这些介绍，读者可以了解到计算机系统是如何通过这些组件来完成各种任务的。

袁春风计算机组成原理第三版还介绍了计算机的指令系统和执行过程。

他详细介绍了指令的格式、寻址方式以及指令的执行过程。

通过这些介绍，读者可以了解到计算机是如何执行指令的，以及指令是如何与硬件系统相互作用的。

在讲解计算机的指令系统和执行过程之后，袁春风计算机组成原理第三版着重介绍了计算机的运算器和控制器。

他详细介绍了运算器的功能和运算过程，以及控制器的功能和控制过程。

通过这些介绍，读者可以了解到计算机是如何进行运算和控制的。

袁春风计算机组成原理第三版还介绍了计算机的存储器系统。

他详细介绍了存储器的层次结构和存储器的组织方式，以及存储器的读写过程。

通过这些介绍，读者可以了解到计算机是如何进行数据的存储和读写的。

袁春风计算机组成原理第三版还介绍了计算机的输入输出系统。

他详细介绍了输入输出设备的种类和功能，以及输入输出的方式和过程。

通过这些介绍，读者可以了解到计算机是如何与外部设备进行数据交换的。

袁春风计算机组成原理第三版是一本内容详实、条理清晰的教材。

它系统地介绍了计算机系统的层次结构、基本组成部分、指令系统和执行过程、运算器和控制器、存储器系统以及输入输出系统。

计算机组成与系统结构课后答案全清华大学出版社袁春风主编

第1章习题答案5．若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和8000元，下表给出了P1和P2在M1和M2上所花的时间和指令条数。

请回答下列问题：（1）对于P1，哪台机器的速度快快多少对于P2呢（2）在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MIPS在M2上的执行速度又各是多少从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快快多少（3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHz和，则在M1和M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI 各是多少（4）如果某个用户需要大量使用程序P1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，该用户需要大批购进机器时，应该选择M1还是M2为什么（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2为什么参考答案：（1）对于P1，M2比M1快一倍；对于P2，M1比M2快一倍。

（2）对于M1，P1的速度为：200M/10=20MIPS；P2为300k/=100MIPS。

对于M2，P1的速度为：150M/5=30MIPS；P2为420k/=70MIPS。

从执行速度来看，对于P2，因为100/70=倍，所以M1比M2快倍。

（3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10×800M/(200×106)=40。

在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：5×(150×106)=40。

（4）考虑运行P1时M1和M2的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。

故性价比R为：R=1/(执行时间×价格)R越大说明性价比越高，也即，“执行时间×价格”的值越小，则性价比越高。

因为10×5000 > 5×8000，所以，M2的性价比高。

第9章习题答案计算机组成原理课后答案(清华大学出版社袁春风主编)

3. 假定一个政府机构同时监控100路移动电话的通话消息，通话消息被分时复用到一个带宽为4MBps的网络上，复用使得每传送1KB的通话消息需额外开销150µs，若通话消息的采样频率为4KHz，每个样本的量化值占16位，要求计算每个通话消息的传输时间，并判断该网络带宽能否支持同时监控100路通话消息？参考答案：每路移动电话1秒钟所要传输的数据量：4000HZ x(16/8)B=8000B=7.8125KB该网络传输1KB数据所需要的时间为：150µs+(1KB / 4MB)=394µs所以实际传输100路移动电话所需时间为：394µs/KB x7.8125KB x 100=0.31s因为0.31s小于1秒钟，故该网络带宽支持同时监控100路通话消息。

4．假定一个程序重复完成将磁盘上一个4KB的数据块读出，进行相应处理后，写回到磁盘的另外一个数据区。

各数据块内信息在磁盘上连续存放，并随机地位于磁盘的一个磁道上。

磁盘转速为7200RPM，平均寻道时间为10ms，磁盘最大数据传输率为40MBps，磁盘控制器的开销为2ms，没有其他程序使用磁盘和处理器，并且磁盘读写操作和磁盘数据的处理时间不重叠。

若程序对磁盘数据的处理需要20000个时钟周期，处理器时钟频率为500MHz，则该程序完成一次数据块“读出-处理-写回”操作所需的时间为多少？每秒钟可以完成多少次这样的数据块操作？参考答案：平均旋转等待时间：(1s / (7200/60)) / 2 ≈8.33/2 ≈4.17ms因为块内信息连续存放，所以数据传输时间：4KB / 40MBps ≈0.1ms平均存取时间T ：寻道时间+ 旋转等待时间+ 数据传输时间= 10ms + 4.17ms + 0.1ms = 14.27ms读出时间(写回时间)：14.27ms+2ms = 16.27ms数据块的处理时间：20000 / 500MHz ≈0.04ms因为数据块随机存放在某个磁道上，所以，每个数据块的“读出-处理-写回”操作时间都是相同的，所以完成一次操作时间：16.27ms x 2+0.04ms = 32.58ms每秒中可以完成这样的数据块操作次数：1s / 32.58ms ≈30次5. 假定主存和磁盘存储器之间连接的同步总线具有以下特性：支持4字块和16字块两种长度（字长32位）的突发传送，总线时钟频率为200MHz ，总线宽度为64位，每个64位数据的传送需1个时钟周期，向主存发送一个地址需要1个时钟周期，每个总线事务之间有2个空闲时钟周期。

计算机组成原理 [袁春风]chap4homework

第一次作业(2003/04/18)
思考题 (1). 为什么传统的RAM采用位片式芯片，而ROM采用字片式芯片？zA (2). 为什么要在位片式芯片中设置片选信号？作业题 (1). 解释下列名词：存储单元记忆单元编址方式编址单位易失性存储器随机存取存储器相联存取存储器存取周期刷新再生 (2). 书上习题1 (3). 书上习题2 (4). 书上习题3
1 南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风
第一次作业解答
思考题
(1)为什么传统的RAM采用位片式芯片，而ROM采用字片式芯片？因为一般来说，RAM的容量要求大，而位片式芯片可在字方向上扩充，用来组成容量很大的RAM。此外，位片式芯片引脚数少，因而更可靠。ROM的容量一般不大，用1到2个字片式芯片就可构成，成本低。 (2)地址线复用时，只需用一半的信号线。你认为这是以时间为代价的吗？如果不是，请说明理由。目前的技术而言，是以时间为代价的。（参看时序图） (3)为什么要在位片式芯片中设置片选信号？便于在字方向上扩充。作业题： (1) 解释下列名词：存储单元记忆单元编址方式易失性存储器随机存取存储器相联存取存储器存取周期 EPROM EEPROM 刷新再生
存储器逻辑框图习题2 附图
4 南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风
CE 8KX8 WE
CE 8KX8 WE
...
CE 8KX8 WE
第一次作业解答
(3) 书中习题3（用64K×1位的DRAM芯片构成
256K×8位的存储器。假定一次刷新操作要一个读/写周期）
参考答案：
1）该存储器的逻辑框图（见下页） 2）所需芯片数：（256K/64K）×（8/1）=32（片）。 3）64K×1的芯片，假定内部结构为256×256。所以存储器刷新一遍至少需要256次刷新操作。若采用分散刷新方式，则刷新信号周期应为：存储周期的2倍。（若采用异步刷新方式，则刷新信号周期应为： 2ms/256≈7.8μs。 4）若采用集中刷新方式，则存储器刷新一遍最少用256个读/写周期。注1：DRAM芯片的内部结构可从手册中查出。如不知芯片的内部结构，按惯例可将芯片按n×n的结构处理，本例是64 K×1的芯片，则存储器刷新一遍需要256次刷新操作。注2：若由四个128×128的矩阵构成，则刷新时4个存储矩阵同时对128 个元素操作。刷新一遍只需要128次刷新操作。

计算机组成原理 [袁春风]chap3homework

作业
思考题 (1) 习题2 习题6 习题7
1.
2. 作业题要求做在本子上 (1) 习题3 (除第(4)小题以外) (2) 习题10 (3) 习题12 (4) 习题14 (5) 已知 x=2-011x 0.101100 y=2-101x(-0.011110) 求 [x+y]补 [x-y]补 [x+y]阶移尾补 [x-y]阶移尾补
1.
习题7(尾数用原码表示采用0舍1入法进行舍入请问在何种情况下浮点运算需要规格化如何规格化 ) 加减法最多右规一次(1.xx…xx) 可能若干次左规乘法不需要右规最多左规一次(0.01xx…x) 除法不需要左规最多右规一次(1.xx…xx)
2
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减法功能可用加法器实现思考题181和182实现16位补码加减法器减数用各位取反末位加1习题6浮点补码加减法中明结果溢出不正确只有当阶码溢出时结果的尾数符号位为01或10时这种说法是否正确结果才溢出说习题7尾数用原码表示情况下浮点运算需要规格化加减法最多右规一次1xxxx可能若干次左规乘法不需要右规最多左规一次001xxx除法不需要左规最多右规一次1xxxx采用0舍1入法进行舍入如何规格化请问在何种南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风3作业解答1习题3除第4小题以外已知二进制数x01010y01101算并把结果还原成真值求xy补xy补参考答案x01010x补01010
注意点 (1) 若用书中的算法则A 中为被除数(可用双符号) Q中为5位0 最后一步得到余数 (1)10111 商 10011 因为商为负数故应加1 得商为10100 因为余数符号不同于被除数符号所以应对余数进行修正根据被除数和除数符号的不同知真正的余数为 10111+01101=00100 所以商的补码为1.0100 其真值为-0.1100 余数的补码为0.0000 0100 其真值为0.0100X2-4

袁春风计算机组成原理

袁春风计算机组成原理《袁春风计算机组成原理》我呀，一提到袁春风的《计算机组成原理》这本书，那可真是有一肚子的话要说。

最开始接触这本书的时候，心里直犯嘀咕，想着这计算机组成原理得多难懂啊。

就像面对一个神秘的黑盒子，感觉里面全是各种复杂得让人头疼的东西。

可是呢，当我真的翻开这本书，就发现它有点像一个特别耐心的老师在给你讲故事。

书里讲那些计算机的硬件组成部分，什么CPU啊，内存啊，就像在介绍一群性格各异的小伙伴。

CPU就像是大脑，聪明又快速地处理各种信息，一刻都停不下来。

内存呢，就像是一个小仓库，有时候还会丢三落四的，要是数据存太多了，就可能闹点小乱子。

我记得有一次看关于指令系统的部分，那一条条指令就像魔法咒语一样。

当时就在想，这计算机可真听话啊，让它干啥就干啥，只要按照这些指令来。

我还试着自己在纸上模拟计算机执行指令的过程呢，那过程就像玩一个特别烧脑的解谜游戏。

有时候搞错了顺序，就像走错了迷宫的路，得重新再来。

而且这本书里的例子都特别接地气。

不像有些书，净说些高大上的理论，让人云里雾里的。

袁春风这本书就像是知道我们这些初学者容易犯迷糊，总是用一些简单易懂的例子。

比如说用生活中的快递寄送来类比数据传输，从发货地到收货地，就像数据从一个部件传输到另一个部件，中间可能会遇到堵车（网络拥堵），也可能会丢件（数据丢失）。

在学习的过程中，也不是一帆风顺的。

有时候看那些复杂的电路图，眼睛都看花了，感觉那些线路就像一团乱麻。

但是呢，回头再看看书里的解释，咬咬牙，再仔细琢磨琢磨，又好像能看出点门道来。

就像在黑暗中摸索，突然找到了一盏小灯。

这本书就像一个宝藏，每次看都能发现新的东西。

它陪着我一点点地揭开计算机组成原理这个神秘面纱。

从最开始对计算机内部结构的一无所知，到现在能大概说出个一二三来，袁春风的《计算机组成原理》可是功不可没啊。

现在回想起来，这本书就像一个老朋友，虽然有时候会让我抓耳挠腮，但更多的是带给我满满的收获。

计算机组成原理 [袁春风]chap4

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4.1.3 存储器分类
（5）按功能/容量/速度/所在位臵分类 – 寄存器：封装在CPU内，用于存放当前正在执行的指令和使用的数据。 – Cache：位于CPU内部或附近，用来存放当前要执行的局部程序段和数据。速度可与CPU匹配，容量小。 – 内存储器（主存储器）：位于CPU之外，用来存放已被启动的程序及所用的数据。容量较大，速度较快。 – 外存储器（辅助存储器）：位于主机之外，用来存放暂不运行的程序和数据。容量大而速度慢。从使用和维护角度来说，计算机最好使用一个容量极大而速度极快的存储器。但往往做不到。因而采用一种分级体系结构，使各种不同功能/容量/速度/价格的存储器相互协调以构成最佳性能的存储系统。
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4.1.2 主要性能指标

存取速度
– 存取时间TA；存储器接到读/写命令后到被读数据稳定在MDR的输出端或数据被写入某单元为止的时间间隔。也称读写时间。 – 存储周期TMC：连读两次访问存储器所需的最小时间间隔，它应等于存取时间加上下一存取开始前所要求的附加时间（因为存储器由于读出放大器、驱动电路等都有一段稳定恢复时间，所以读出后不能立即进行下一次访问。）。因此，TMC比TA大。 – 最大数据传输率R：连续访问时每秒钟从存储器入出的信息量。单位：位/秒(bps) 或字节/秒(Bps) 。 RAM：R=W/ TMC （假定存储周期是500ns，每次读写一个字(16位),则最大数据传输率为：16b/500ns=32Mbps。) 磁表面： TN =TA+N/R (其中TN 为读写N位的平均时间；TA为平均存取时间；N为位数) 速度计量单位：毫秒= 10-3秒(m s)，微秒=10-6秒(μ s)，纳秒=10-9秒(ns)

计算机组成原理 [袁春风]chap4-3

– 数据段可指定R/M或RO；程序段可指定R/E或RO。
最基本的保护措施：
规定各道程序只能访问属于自己所在的存储区和共享区。 – 对于属自己存储区的信息：可读可写 – 对共享区或已获授权的其他用户信息：可读不可写 – 对未获授权的信息：不可访问。不同的存储机制，其保护措施不同。
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对于操作系统编制者，则需考虑： –主存与辅存的空间如何分区管理； –虚实之间如何映像 –虚实地址如何转换 –主存与辅存之间如何进行内容调换等。与Cache所用策略相似。在高档微处理器中，已将有关的存储管理硬件集成在CPU芯片之内，可以支持操作系统选用以下三种方式之一：页式、段式、段页式。
– 越界检查 – 访问权限检查 – 键保护／环保护
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总结
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总结

MM-AM和Cache-MM层次的比较
–不同点：cache/AM ①目的：速度(硬件实现)／容量(软件实现) ②传送单位：几～几十字节／几百～几千字节 ③与CPU直接打交道／不可与CPU直接打交道 –相同点： ①两者均把空间分成若干字块，从慢速存储器调到快速存储器； ②都要考虑地址映射和页面替换问题； ③都以程序访问的局部化为基础获得较高命中率。

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4.7.4.1 分页式系统

主、辅存间的基本信息传送单位是固定长。
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分页组织
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分页式系统的优缺点

优点：

计算机组成原理 [袁春风]chap3

8位全先行进位加法器
A7 A0 B7 B0 进位生成/传递部件 P7 P1 P0 G7 G1 G0
3ty
8位 CLA部件
C0
P1 C1 P0 C0
2ty
C8
P7 C7 求和部件 S7 S1 S0 和的总延迟：3+2+3=8ty；进位C8的延迟：3+2=5ty
9
3ty
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3.2.2 行波进位ALU
一个n位ALU可以由n个一位ALU串行构成。这种ALU称为行波进位ALU（Ripple-Carry ALU）。
全加逻辑方程：(i=0,1,…n)
Si=ai⊕bi⊕Ci Ci+1=aibi+(ai+bi)Ci （延迟为2ty）上述进位逻辑与下列逻辑等价。 Ci+1=aibi+(ai⊕bi)Ci （延迟为5ty）下面是一个4位行波进位ALU。
（书上提的上溢和下溢的概念用于浮点数溢出，特此说明）
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3.3 定点加减运算
2 补码加/减法器由上述规则可知，补码加减法器只要在原无符号加法器的基础上增加 “求负数补码”的电路和“溢出检查”电路。 ① 无符号加法器（可实现补码加法）实现无符号数A和B相加，和数S 考虑低位进位C0，生成和 Cn C0 数S和向高位的进位Cn。加法器
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3.3 定点加减运算
举例：采用8位加法器（即：n=8）用变形补码计算。例3：x=+101100(+44) y=+100101(+37) ，x+y=? 解：[x]补=00 101100 [y]补=00 100101 00 101100 [x+y]补=01 010001 （溢出） + 00 100101 第一符号是真符。说明和为正数。 01 010001 “01”表示正溢出。两符相异，结果溢出（+81> +63 (00 1111112) ）例4：x=-101100 (-44) y=-100101 (-37) ，x+y=? 解：[x]补=11 010100 [-y]补=11 011011 [x+y]补= 10 101111 （溢出） 11 010100 第一符号是真符。说明和为负数。 +11 011011 110 101111 “10”表示负溢出。（-81< -64 (11 0000002) ）两符相异，结果溢出

计算机组成原理 [袁春风]chap3_4

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第3章习题答案 计算机组成原理课后答案(清华大学出版社 袁春风主编)

第7章习题答案 计算机组成原理课后答案(清华大学出版社 袁春风主编)汇编

计算机组成原理 [袁春风]chap4-4

第6章习题答案 计算机组成原理课后答案(清华大学出版社 袁春风主编)

计算机组成原理 [袁春风]chap3_3

计算机组成原理袁春风

计算机组成原理袁春风

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袁春风计算机组成原理第三版

计算机组成与系统结构课后答案全清华大学出版社袁春风主编

第9章习题答案 计算机组成原理课后答案(清华大学出版社 袁春风主编)

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袁春风计算机组成原理

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计算机组成原理 [袁春风]chap4-3

计算机组成原理 [袁春风]chap3

第3章习题答案计算机组成原理课后答案(清华大学出版社袁春风主编)

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第9章习题答案计算机组成原理课后答案(清华大学出版社袁春风主编)