系统结构第二章

• 13.寻址方式指的是指令按什么方式寻找(或访问)到所需的操作数或信 息的，具有分别面向__主存____、_寄存器_____和堆栈的寻址方式。 【40页】 • 11.自定义数据表示包括_标志符数据表示_和_数据描述符_两类。 【28页】
• 4.下列四种浮点数尾数下溢处理方法中，平均误差可以调节的是( B ) • A.截断法 B.舍入法 • C.恒置“1”法 D.查表舍入法
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24.简述设计RISC结构可采用的基本技术。 1.按RISC一般原则设计。 2.逻辑实现用硬联与微程序结合 3.用重叠寄存器窗口。 4.指令用流水和延迟转移。 5优化设计编译系统。 【55~58页】
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简述RISC的优缺点。 优点：（1）简化了指令系统的设计，适合VLSI的实现。 （2）提高了机器的执行速度和效率。 （3）降低了设计成本，提高了系统的可靠性。 （4）可直接支持高级语言的实现，简化了编译程序 的设计。 缺点：（1）由于指令少，使原在CISI上的单一指令完 成的某些复杂功能现在要用多条RISC指令才能完成，加 重了 汇编语言程序的设计。 （2）对浮点运算执行和虚拟存储器的支持虽有很大 加强，但仍显得不足。 （3）RISC机器的编译程序比CISC的难写。
• 29.假设某机器共有8条指令(I1-I8)，使用频度如题 29表所示，要求： • 题29表 • 指令使用频度 piI10.30I20.10I30.25I40.15I50.05I60.04I70.01I8 0.10(1)构造哈夫曼(Huffman)树； • (2)列表写出操作码的哈夫曼编码和只有两种码长 的扩展操作码； • (3)分别计算使用哈夫曼编码和只有两种码长的扩 展操作码的平均码长。
第二章
• 3.程序员编写程序时使用的地址是( C )41页 A.主存物理地址 B.有效地址 C.逻辑地址 D.基址 4.堆栈机器(堆栈数据表示)的特点不包括( D )32页 A.有力地支持子程序的嵌套和递归调用 B.有丰富的堆栈操作指令且功能强大 C.有力地支持高级语言程序的编译 D.访问堆栈的速度低 5.四种浮点数尾数下溢处理方法中，实现最简单的方法是 ( A )38页 A.截断法 B.舍入法 C.恒置“1”法 D.查表舍入法 2.当浮点数尾数的基rm=8，尾数长度m=6时，可表示的规格化最小正 尾数的值是( B ) • A.1／64 B.0.125 • C.0.25 D.0.5
• 12.引入数据表示的原则，一看系统的效率是否提高，即是否减少了 实现时间和（存储空间），其次看其（通用性）和利用率是否高。
• 12．指令的操作码优化编码方法有（哈夫 曼编码）和（扩展编码）。 • 13．在可表示浮点数的负数区间，规格化 浮点数的最大负数值由尾数的（最大负数 值）与阶码的（最小负数值）组合而成。
指令Ii I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 西个马pili
使用频度Pi 30% 24% 20% 7% 7% 6% 3% 2% 1%
Huffman编码 10 00 01 1100 1101 1110 11110 111110 111111 2.61
扩展操作码编码 00 01 10 11000 11001 11010 11011 11100 11101 2.78
36
48
• 6.由4位数（其中最低位为下溢附加位）经ROM查 表舍入法，下溢处理成3位结果，设计使下溢处理 平均误差接近于零的ROM表，列出ROM编码表地 址与内容的对应关系。 解： ROM编码表地址与内容的对应关系
地址 内容
0000 000
0001 001
0010 001
0011 010
0100 010
• 12.引入数据表示的原则，一是看系统实现 软件移植的效率是否提高，即是否减少了 实现时间和存储空间，其次是看其通用性 和利用率是否高。 • 13.逻辑地址是程序员编程用的地址，主存 物理地址是程序在主存中的实际地址。 • 14.指令格式优化指的是如何用最短的位数 来表示指令的操作信息和地址信息，使程 序中指令的平均字长最短。
• 22.简述寻址方式在指令中的两种指明方式， 并说明它们的优缺点。
• 23.简述RISC的优缺点。
• 22.简述堆栈机器(堆栈数据表示)的特点。 • 答: (1)有高速寄存器组成的硬件堆栈，并附加控 制电路让它与主存中的堆栈区在逻辑上构成整， 使堆栈的访问速度是寄存器的，容量是主存的。 • (2)有丰富的堆栈操作指令且功能很强，直接可 对堆栈中的数据进行各种运算和处理。 (3)有力的支持高级语言程序的编译。 • (4)有力的支持子程序的嵌套和递归调用。
(3)8个。 (4)两种指令格式如下图所示： 2位 3位 3位 OP R1 R2 操作码 寄存器1 寄存器2 5位 3位 3位 5位 OP R1 X d 操作码 寄存器1 变址寄存器 相对位移 主存逻辑地址 (5)访存操作数地址寻址的最大相对位移量为32个字节。
p=2,rm=10,m'=1
百度文库
p=2,rm=4,m'=2
最小尾数 值 最大尾数 值 最大阶值
10^-1=0.1
4^-1=0.25
1-10^-1=0.9
1-4^-2=15/16
2p^-1=3
3
•
可表示的 最小 值 可表示的 最大 值 可表示数 的个 数
0.1
0.25
10^3*0.9=900
4^3*15/16=60
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3.RISC采用重叠寄存器窗口技术，可以减少( C ) A.绝大多数指令的执行时间 B.目标程序的指令条数 C.程序调用引起的访存次数 D.CPU访存的访问周期 12.寻址方式的三种面向分别是面向寄存器寻址、面向（堆栈寻址） 和面向主存寻址。 13.在可表示浮点数的正数区间，规格化浮点数的最小正数值由尾数 的最小整数值与阶码的（最大正数）组合而成。 4.在多数机器中，浮点数的阶码采用的进制是( A ) A.二进制 B.八进制 C.十进制 D.十六进制 4．浮点数尾数基值rm=8，以rm为基的尾数位数m′=2，则可表示的规 格化最大尾数值为( ) A．1/64 B1/8．C．7/8 D．63/64
• 25．简述在高级数据表示中，标志符数据 表示的主要优点。 • 26．简述设计RISC结构的原则。
• 22．简述设计RISC结构采用的基本技术。
• 27.浮点数系统使用的阶基rp=2，阶值位数p=3， 尾数基值rm=8，以rm为基的尾数位数m′=2，计算 在非负阶、正尾数、规格化情况下的最小尾数值、 最大尾数值、最大阶值、可表示数的最小值和最 大值及可表示的数的个数。 • 答:最小尾数值:1/8 • 最大尾数值:63/64 • 最大阶值:7 • 可表示数的最小值:1/8 • 可表示数最大值:504 • 可表示的数的个数:448
• 解：（1）构造哈夫曼(Huffman)如下图：
• (2)操作码的哈夫曼编码和只有两种码长的 扩展操作码如下表：
• (3)分别计算使用哈夫曼编码和只有两种码 长的扩展操作码的平均码长为:
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12.某模型机9条指令使用频率为： ADD(加) 30% SUB(减) 24% JOM(按负转移) 6% STO(存) 7% JMP(转移) 7% SHR(右移) 2% CIL(循环) 3% CLA(清加) 20% STP(停机) 1% 要求有两种指令字长，都按双操作数指令格式编排，采用扩展操作码， 并限制只能有两种操作码码长。设该机有若干通用寄存器，主存为16 位宽，按字节编址，采用按整数边界存储。任何指令都在一个主存周 期中取得，短指令为寄存器-寄存器型，长指令为寄存器-主存型，主 存地址应能变址寻址。 (1)仅根据使用频率，不考虑其它要求，设计出全Huffman操作码，计 算其平均码长; (2)考虑题目全部要求，设计优化实用的操作形式，并计算其操作码的 平均码长; (3)该机允许使用多少可编址的通用寄存器？ (4)画出该机两种指令字格式，标出各字段之位数; (5)指出访存操作数地址寻址的最大相对位移量为多少个字节？ 解： 第(1)和(2)中Huffman和扩展操作码的编码及平均码长如下表：
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5.（1）浮点数系统使用的阶基rp=2, 阶值位数p=2,尾数基值rm=10，以 rm为基的尾数位数m''=1,按照使用 的倍数来说，等价于m=4, 试计算在 非负阶、正尾数、规格化情况下的 最小尾数值、最大尾数值、最大阶 值、可表示的最小值和最大值及可 表示数的个数。 （2）对于rp=2,p=2,rm=4,m'=2,重 复以上计算。 解 依题意列下表： 题中“按照使用的倍数来说，等价 于m=4,” 这个m=4,因为2^3<10<2^4, 等价为实际要4个二进制位，表示 RM=10为基的一位
0101 011
0110 011
0111 100
1000 100
1001 101
1010 101
1011 110
1100 110
1101 111
1110 111
1111 111
• 28．浮点数尾数的下溢处理采用ROM查表 舍入法，地址位数k=4(其中最低位为下溢 处理之附加位)，下溢处理成3位结果，设计 使下溢处理平均误差接近于零的ROM表， 写出ROM中存放的下溢处理表。
• 11．数据表示指的是能由机器硬件直接识别和引用的 __________。 • 12．根据操作数或信息存放的位置，多数计算机分别具有 面向__________、寄存器和__________的寻址方式。 • 13．信息在存储器中按整数边界存储的目的是提高 __________，但是它会造成存储空间的浪费。 • 2．浮点数表示的尾数的基rm=16，尾数长度p=8，可表示 的规格化最大正尾数的值是（D ） • A．1／256 B．1／2 • C．15／16 D．255／256 • 3．下列数据存储空间为隐含寻址方式的是（ D） • A．CPU中的通用寄存器 B．主存储器 • C．I／O接口中的寄存器D．堆栈