计算机组成原理课后答案第四章_庞海波
计算机组成原理课后答案第四章_庞海波
设DRAM的刷新最大间隔时间为2ms，
则异步刷新的刷新间隔=2ms/256行=0.0078125ms =7.8125µs
即：每7.8125µs刷新一行。
集中刷新时，死时间为256*0.1us=25.6us。
分散刷新，刷新间隔0.2us，死时间为0.1us，读写周期0.2us
异步刷新，死时间0.1us，刷新间隔7.8125us。
第四章思考题与习题
1．解释下列概念主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory
答：
主存：与CPU直接交换信息，用来存放数据和程序的存储器。
辅存：主存的后援存储器，不与CPU直接交换信息。
CACHE：为了解决CPU和主存的速度匹配，设在主存与CPU之间，起缓冲作用，用于提高访存速度的一种存储器。
3．存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层次？
答：存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，接近于Cache的速度，而容量和位价却接近于主存。
主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存
页面容量=总容量/页面数= 64K×8 / 4 = 16K×8位，4片16K×8字串联成64K×8位
组容量=页面容量/组数= 16K×8位/ 16 = 1K×8位，16片1K×8位字串联成16K×8位
组内片数=组容量/片容量= 1K×8位/ 1K×4位= 2片，两片1K×4位芯片位并联成1K×8位
存储器逻辑框图：
计算机组成原理第五版 白中英(详细)第4章习题参考答案
第4章习题参考答案1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？答：不合理。
指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。
一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。
2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。
答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。
双操作数指令单操作数指令无操作数指令3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1) 单字长二地址指令。
(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。
(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。
4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 10 9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。
(2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。
有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。
5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。
根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；(2)因为OP为4位，所以最多可以有16种操作。
《计算机组成原理》课后题答案_清华大学出版_秦磊华_吴非··
1、l 解释下列名词摩尔定律:对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能与价格等发展趋势的预测,其主要内容就是:成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番,性能将提高一倍,而其价格将降低一半。
主存: 计算机中存放正在运行的程序与数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取。
控制器:计算机的指挥中心,它使计算机各部件自动协调地工作。
时钟周期:时钟周期就是时钟频率的倒数,也称为节拍周期或T周期,就是处理操作最基本的时间单位。
多核处理器:多核处理器就是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。
字长:运算器一次运算处理的二进制位数。
存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。
CPI:指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
MIPS:用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标,该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。
CPU时间:计算某个任务时CPU实际消耗的时间,也即CPU真正花费在某程序上的时间。
计算机系统的层次结构:计算机系统的层次结构由多级构成,一般分成5级,由低到高分别就是:微程序设计级,机器语言级,操作系统级,汇编语言级,高级语言级。
基准测试程序:把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。
软/硬件功能的等价性:从逻辑功能的角度来瞧,硬件与软件在完成某项功能上就是相同的,称为软/硬件功能就是等价的,如浮点运算既可以由软件实现,也可以由专门的硬件实现。
固件:就是一种软件的固化,其目的就是为了加快软件的执行速度。
可靠性:可靠性就是指系统或产品在规定的条件与规定的时间内,完成规定功能的能力。
产品可靠性定义的要素就是三个“规定”:“规定条件”、“规定时间”与“规定功能”。
MTTF:平均无故障时间,指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。
MTTR:系统的平均修复时间。
MTBF:平均故障间隔时间,指相邻两次故障之间的平均工作时间。
可用性:指系统在任意时刻可使用的概率,可根据MTTF、MTTR与MTBF等指标计算处系统的可用性。
计算机组成原理课后答案高教版共28页
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折联
计算机组成原理课后答案高教版
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
计算机组成原理(附答案)
计算机组成原理第1章计算机系统概论一.填空题1. 计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，前者是计算机系统的物质基础，而后者则是计算机系统解题的灵魂，两者缺一不可。
2. 存储程序是指解题之前预先把程序存入存储器；程序控制是指控制器依据所存储的程序控制计算机自动协调地完成解题的任务，这两者合称为存储程序控制，它是冯·诺依曼型计算机的重要工作方式。
3.通常将控制器和运算器合称为中央处理器(CPU) ；而将控制器、运算器和内存储器合称为计算机的主机。
4.计算机系统的硬件包括控制器、运算器、存储器、I/O接口和I/O设备等五大部分。
二.选择题1. 指令周期是指（ C ）。
A.CPU从主存取出一条指令的时间B.CPU执行一条指令的时间C. CPU从主存取出一条指令加上执行该指令的时间三.问答题1.存储程序控制是冯•诺依曼型计算机重要的工作方式，请解释何谓存储程序、程序控制？答：存储程序是指将解题程序(连同原始数据)预先存入存储器；程序控制是指控制器依据存储的程序，控制全机自动、协调的完成解题任务。
2.计算机系统按功能通常可划分为哪五个层次？画出其结构示意图加以说明。
答：.五级组成的计算机系统如图1.7 (课本P18)1）微程序设计级：微指令直接由硬件执行。
2）一般机器级(机器语言级)：由微程序解释机器指令系统，属硬件级。
3）操作系统级：由操作系统程序实现。
4）汇编语言级：由汇编程序支持执行。
5）高级语言级：由高级语言编译程序支持执行。
这五级的共同特点是各级均可编程。
四.计算题1.设某计算机指令系统有4种基本类型的指令A、B、C和D，它们在程序中出现的频度(概率)分别为0.3、0.2、0.15和0.35，指令周期分别为5ns、5.5ns、8ns和10ns，求该计算机的平均运算速度是多少MIPS(百万条指令每秒)？解:指令平均运算时间：T=5×0.3＋5.5×0.2＋8×0.15＋10×0.35＝7.3 (ns)平均运算速度：V=1/T=1/(7.3×10－3)＝137(MIPS)第2章运算方法与运算器一.填空题1.若某计算机的字长是8位，已知二进制整数x＝10100，y＝–10100，则在补码的表示中，[x]补＝00010100 ，[y]补＝11101100 。
计算机组成基本知识课后答案解析第四章庞海波
节 编址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。
答：
存储容量是 64KB 时，按字节编址的寻址范围就是
64KB，则：按字寻址范围 =64K X
8/32=16K 字
按字节编址时的主存地址分配图如下：
字地址 HB—
0 —M
字节地址
2
6
LB
2 7
■ 6552
8
65534 65535
6553 7 .一个容量为 16K X32 位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同
X8 位
。
分散刷新，刷新间隔 0.2us，死时间为 0.1us，读写周期 0.2us
异步刷新，死时间 0.1us，刷新间隔 7.8125US 。
12. 画出用 1024 X4 位的存储芯片组成一个容量为
64K X8 位的存储器逻辑框图。 要求将
64K 分成 4 个页面，每个页面分 16 组，指出共需多少片存储芯片。
/位排序说明。
速度按顺序越来越慢，容量越来越高和价格 /位越来越低
3 •存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层 次？ 答：存储器的层次结构主要体现在 Cache —主存和主存一辅存这两个存储层次上。 Cache —主存层次在存储系统中主要对 CPU 访存起加速作用，即从整体运行的效果分
PROM : 一次性编程的只读存储器。
EPROM :可擦除的可编程只读存储器，用紫外线照射进行擦写。 EEPROM :用电可擦除的可编程只读存储器。
CDROM :只读型光盘
Flash Memory :快擦型存储器，是性能价格比好，可靠性高的可擦写非易失型存储器
2 .计算机中哪些部件可用于存储信息，请按其速度、容量和价格 答： 寄存器、缓存、主存、磁盘、磁带等。
计算机组成原理第四章课后题参考答案
第四章课后题参考答案3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
解：指令格式及寻址方式特点如下：①单字长二地址指令；②操作码OP可指定=64条指令；③ RR型指令，两个操作数均在寄存器中，源和目标都是通用寄存器（可分别指定16个寄存器之一）；④这种指令格式常用于算术逻辑类指令。
4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
解：指令格式及寻址方式特点如下：①双字长二地址指令；②操作码OP可指定=64条指令；③ RS型指令，两个操作数一个在寄存器中（16个寄存器之一），另一个在存储器中（由变址寄存器和偏移量决定），变址寄存器可有16个。
6．一种单地址指令格式如下所示，其中I为间接特征，X为寻址模式，D为形式地址。
I，X，D组成该指令的操作数有效地址E。
设R为变址寄存器，R1 为基值寄存器，PC为程序计数器，请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称。
解：①直接寻址②相对寻址③变址寻址④基址寻址⑤间接寻址⑥基址间址寻址12. 根据操作数所在位置，指出其寻址方式（填空）：（1）操作数在寄存器中，为（A）寻址方式。
（2）操作数地址在寄存器，为（B）寻址方式。
（3）操作数在指令中，为（C）寻址方式。
（4）操作数地址（主存）在指令中，为（D）寻址方式（5）操作数的地址，为某一寄存器内容与位移量之和可以是（E，F，G）寻址方式。
解：A：寄存器直接（或寄存器）；B：寄存器间接；C：立即；D：直接；E：相对；F：基址；G：变址补充一下，间接寻址可以表述为：操作数地址（主存）在内存中或者操作数地址的地址（主存）在指令中。
计算机组成原理_第四版课后习题答案(完整版)
第一章1．比较数字计算机和模拟计算机的特点解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。
两者主要区别见P1 表。
2．数字计算机如何分类分类的依据是什么解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。
通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。
分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。
3．数字计算机有那些主要应用（略）4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么它包括哪些主要组成部分解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。
存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。
主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。
5．什么是存储容量什么是单元地址什么是数据字什么是指令字解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。
单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。
数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。
指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。
6．什么是指令什么是程序解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。
程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。
7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。
8．什么是内存什么是外存什么是CPU什么是适配器简述其功能。
计算机组成原理课后答案第四章_庞海波
计算机组成原理课后答案第四章_庞海波(总18页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-第四章思考题与习题1．解释下列概念主存、辅存、 Cache、 RAM、 SRAM、 DRAM、 ROM、PROM、 EPROM、 EEPROM、 CDROM、 Flash Memory答：主存：与 CPU 直接交换信息，用来存放数据和程序的存储器。
辅存：主存的后援存储器，不与 CPU 直接交换信息。
CACHE：为了解决 CPU 和主存的速度匹配，设在主存与 CPU之间，起缓冲作用，用于提高访存速度的一种存储器。
RAM：随机存储器：是随机存取的，在程序执行过程中既可读出也可写入，存取时间与存储单元所在位置无关。
SRAM：静态 RAM，以触发器原理存储信息。
DRAM：动态 RAM，以电容充放电原理存储信息。
ROM：只读存储器，在程序执行过程中只能读出，而不能对其写入。
PROM：一次性编程的只读存储器。
EPROM：可擦除的可编程只读存储器，用紫外线照射进行擦写。
EEPROM：用电可擦除的可编程只读存储器。
CDROM：只读型光盘Flash Memory：快擦型存储器，是性能价格比好，可靠性高的可擦写非易失型存储器2．计算机中哪些部件可用于存储信息，请按其速度、容量和价格/位排序说明。
答：寄存器、缓存、主存、磁盘、磁带等。
速度按顺序越来越慢，容量越来越高和价格/位越来越低3．存储器的层次结构主要体现在什么地方为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层次答：存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，接近于Cache的速度，而容量和位价却接近于主存。
主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存4．说明存取周期和存取时间的区别。
答：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次存取操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。
计算机组成与设计第三版 第四章课后答案
4.6 运算器内的乘商寄存器的移位操作与通用寄存器的移 位操作之间应有什么样的关联关系吗？为什么会是这样？
பைடு நூலகம்
乘除寄存器的移位操作与通用寄存器的移位操作是联合 移位，没有乘除寄存器单独移位功能。当通用寄存器本 身移位时，乘除寄存器不受影响。
4.8.以教学计算机为例，说明应如何控制与操作运算器完成指定的数据运算、 传送功能，为什么必须在Am2901芯片之外解决向运算器提供最低位的进位信 号，最低、最高位的移位输入信号，以及状态位的接受与记忆问题。设计完 成如下操作功能的操作步骤和必须提供的信号：把100送入R0，R0的内容送入 R1，完成R0-R1并存入R0，R1的内容减1，R1的内容送入Q，R1和Q与C联合 右移一位。
4.8.以教学计算机为例，说明应如何控制与操作运算器完成指定的数据运算、 传送功能，为什么必须在Am2901芯片之外解决向运算器提供最低位的进位信 号，最低、最高位的移位输入信号，以及状态位的接受与记忆问题。设计完 成如下操作功能的操作步骤和必须提供的信号：把100送入R0，R0的内容送入 R1，完成R0-R1并存入R0，R1的内容减1，R1的内容送入Q，R1和Q与C联合 右移一位。
4.13.假定X=0.0110011*211,Y=0.1101101*2-10(此处的数均为二进制)。 （1）浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表示（含符号位），写出 该浮点数能表示的绝对值最大、最小的（正数和负数）数值； （2）写出X、Y正确的浮点数表示（注意，此处预设了个小陷阱）； （3）计算X+Y； （4）计算X*Y。 4）计算X*Y A：阶码相加：[X+Y]移=[X]移+[Y]补=01 011+11 110=01 001 （符号位10第1位为0，不溢出；00时上溢，01时下溢） B：尾数相乘结果：0 1010110 110111 C：已满足规格化要求，不需左规，尾数不变，阶码仍为001 D：舍入处理：按0舍1入规则，尾数之后的6位110111舍去，尾数 +1=0 1010111 所以，X*Y最终浮点数格式的结果： 1 001 0 1010111，即 0.1010111*21
计算机组成原理第4章作业参考答案
第4章部分习题参考答案【4-4】已知X和Y，试用它们的变形补码计算出X + Y，并指出结果是否溢出（3）X = -0.10110，Y = -0.00001解：[X]补= 1.01010 [Y]补= 1.111111 1 . 0 1 0 1 0+ 1 1 . 1 1 1 1 11 1 . 0 1 0 0 1无溢出，X+Y = -0.10111【4-5】已知X和Y，试用它们的变形补码计算出X - Y，并指出结果是否溢出（3）X = 0.11011，Y = -0.10011解：[X]补= 0.11011 [-Y]补= 0.100110 0 . 1 1 0 1 1+ 0 0 . 1 0 0 1 10 1 . 0 1 1 1 0结果正溢【4-8】分别用原码乘法和补码乘法计算X * Y（1）X = 0.11011，Y = -0.11111法一：原码一位乘算法解：|X| = 0.11011→B |Y| = 0.11111→C 0→AA C 说明1 1 1 1 1C5 = 1, +|X|1 1 1 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|0 1 1 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|1 0 1 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|0 1 0 1 1 部分积右移一位→C5 = 1, +|X|0 0 1 0 1 部分积右移一位→|X * Y| = 0.1101000101Ps = Xs ⊕ Ys = 0 ⊕ 1 = 1X*Y = -0.1101000101法二：补码一位乘算法解：[X]补= 0.11011→B [Y]补= 1.00001→C [-X]补= 1.00101 0→AA C 附加说明0 0. 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0+1 1. 0 0 1 0 1 C4C5 = 10 -|X|1 1. 0 0 1 0 11 1. 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 部分积右移一位→+0 0. 1 1 0 1 1 C4C5 = 01 +|X|0 0. 0 1 1 0 10 0. 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 部分积右移一位→+0 0. 0 0 0 0 0 C4C5 = 00 +00 0. 0 0 1 1 00 0. 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 部分积右移一位→+0 0. 0 0 0 0 0 C4C5 = 00 +00 0. 0 0 0 1 10 0. 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 部分积右移一位→+0 0. 0 0 0 0 0 C4C5 = 00 +00 0. 0 0 0 0 10 0. 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 部分积右移一位→+1 1. 0 0 1 0 1 C4C5 = 10 -|X|1 1. 0 0 1 0 1[X*Y]补= 11.0010111011X*Y = -0.1101000101【4-10】计算X/Y（2）X = -0.10101，Y = 0.11011原码恢复余数法：解：|X| = -0.101010→A |Y| = 0.110110→B [-|Y|]补= 1.00101 0→C0 0. 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1. 1 1 0 1 0 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 商00 1. 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 左移←+1 1. 1 1 0 0 1 -|Y|0 0. 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 >0，商10 0. 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|0 0. 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 >0，商10 0. 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1. 0 1 0 1 1 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 商00 0. 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1．1 0 0 0 1 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 商00 0. 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 左移←+1 1. 0 0 1 0 1 -|Y|1 1. 1 1 1 0 1 <0+0 0. 1 1 0 1 1 +|Y|0 0. 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 商0Qs = Xs⊕Ys = 0⊕1 = 1Q = -0.11000，R = 0.11000*2-5【4-11】设浮点数的阶码和尾数部分均用补码表示，按照浮点数的运算规则，计算下列各题（2）X = 2-101*0.101100，Y = 2-100*（-0.101000）解：[X]补= 1011；0.101100[Y]补= 1100；1.011000对阶：△E = Ex – Ey = -5 -（-4）= -1Ex < Ey，将Mx右移一位，Ex+1→Ex[X]’补=1011；0.010110尾数求和：0 0. 0 1 0 1 1 0+1 1. 0 1 1 0 0 01 1. 1 0 1 1 1 0尾数结果规格化：尾数左移1位，阶码减1[X+Y]补＝1011；1.011100X+Y = （-0.100100）*2-101减法算法过程略，X-Y = 0.111110 * 2-100【4-13】用流程图描述浮点除法运算的算法步骤设：被除数X = Mx * 2Ex; 除数Y = My * 2 Ey。
计算机组成原理第四版课后题答案三,四章
第三章1．有一个具有20位地址和32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512K×8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？（3）需要多少位地址作芯片选择？解：（1）∵ 220= 1M，∴该存储器能存储的信息为：1M×32/8=4MB （2）（1000/512）×（32/8）= 8（片）（3）需要1位地址作为芯片选择。
2. 已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用256K×16位的DRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式，问：（1）每个模块板为1024K×64位，共需几个模块板？（2）个模块板内共有多少DRAM芯片?（3）主存共需多少DRAM芯片? CPU如何选择各模块板？解：(1). 共需模块板数为m：m=÷=64 (块)(2). 每个模块板内有DRAM芯片数为n:n=(/) ×(64/16)=16 (片)(3) 主存共需DRAM芯片为：16×64=1024 (片)每个模块板有16片DRAM芯片，容量为1024K×64位，需20根地址线(A19~A0)完成模块板内存储单元寻址。
一共有64块模块板，采用6根高位地址线(A25~A20)，通过6：64译码器译码产生片选信号对各模块板进行选择。
3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，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0.5μS, CPU在1μS内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？解：（1）组成64K×32位存储器需存储芯片数为N=（64K/16K）×（32位/8位）=16（片）每4片组成16K×32位的存储区，有A13-A0作为片内地址，用A15 A14经2：4译码器产生片选信号，逻辑框图如下所示：（2）依题意，采用异步刷新方式较合理，可满足CPU在1μS内至少访问内存一次的要求。
1-3-4-5计算机组成原理课后习题答案
第一章计算机系统概论习题答案1、答：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸的着的各种电子元器件，各类光电、机设备的实物组成，如主机、外设等。
软件时看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序集合。
软件和硬件都很重要。
2、答：从计算机系统的层次结构来看，它通常可有五个以上的不同级组成，每一个上都能进行程序设计。
由下至上可排序为：第一级微程序机器级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持和执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持和执行，还可以有第六级应用语言机器级，采用各种面向问题的应用语言。
3、答：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。
汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令，高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于数学的语言，直观，通用，与具体机器无关。
4、答：计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。
计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机理等等，大都属于抽象的属性。
5、答：特点是：(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置(5) 指令在存储器内按顺序存放。
通常，指令是顺序执行的，在特定情况下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序(6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器。
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第四章思考题与习题1．解释下列概念主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory答：主存：与CPU 直接交换信息，用来存放数据和程序的存储器。
辅存：主存的后援存储器，不与CPU 直接交换信息。
CACHE：为了解决CPU 和主存的速度匹配，设在主存与CPU之间，起缓冲作用，用于提高访存速度的一种存储器。
RAM：随机存储器：是随机存取的，在程序执行过程中既可读出也可写入，存取时间与存储单元所在位置无关。
SRAM：静态RAM，以触发器原理存储信息。
DRAM：动态RAM，以电容充放电原理存储信息。
ROM：只读存储器，在程序执行过程中只能读出，而不能对其写入。
PROM：一次性编程的只读存储器。
EPROM：可擦除的可编程只读存储器，用紫外线照射进行擦写。
EEPROM：用电可擦除的可编程只读存储器。
CDROM：只读型光盘Flash Memory：快擦型存储器，是性能价格比好，可靠性高的可擦写非易失型存储器2．计算机中哪些部件可用于存储信息，请按其速度、容量和价格/位排序说明。
答：寄存器、缓存、主存、磁盘、磁带等。
速度按顺序越来越慢，容量越来越高和价格/位越来越低3．存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层次？答：存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，接近于Cache的速度，而容量和位价却接近于主存。
主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存4．说明存取周期和存取时间的区别。
答：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次存取操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。
即：存取周期= 存取时间+ 恢复时间5．什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32 位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？解：存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。
存储器带宽= 1/200ns×32位= 160M位/秒= 20MB/S = 5M字/秒6．某机字长为32 位，其存储容量是64KB，按字编址它的寻址范围是多少？若主存以字节编址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。
答：存储容量是64KB时，按字节编址的寻址范围就是64KB，则：按字寻址范围= 64K×8 / 32=16K字按字节编址时的主存地址分配图如下：7．一个容量为16K×32 位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？1K×4 位，2K×8 位，4K×4 位，16K×1 位，4K×8 位，8K×8 位答：地址线和数据线的总和= 14 + 32 = 46根；各需要的片数为：1K×4：16K×32 /1K×4 = 16×8 = 128片2K×8：16K×32 /2K×8 = 8 ×4 = 32片4K×4：16K×32 /4K×4 = 4 ×8 = 32片16K×1：16K×32 /16K×1 = 32片4K×8：16K×32 /4K×8 = 4 ×4 = 16片8K×8：16K×32 / 8K×8 = 2X4 = 8片特性SRAM DRAM存储触发器电容破坏性读出非是需要刷新不要需要地址复用无有运行速度快慢集成度低高功耗高低适用场合cache 大容量主存9．什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。
答：刷新——对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因——因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三种——集中式、分散式、异步式。
集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新；分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间；异步式：是集中式和分散式的折衷10．半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？答：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法。
线选法：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材；重合法：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。
可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式11. 一个8K×8位的动态RAM芯片，其内部结构排列成256×256形式，存取周期为0.1µs。
试问采用集中刷新、分散刷新及异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少？答：设DRAM的刷新最大间隔时间为2ms，则异步刷新的刷新间隔=2ms/256行=0.0078125ms =7.8125µs即：每7.8125µs刷新一行。
集中刷新时，死时间为256*0.1us=25.6us。
分散刷新，刷新间隔0.2us，死时间为0.1us，读写周期0.2us异步刷新，死时间0.1us，刷新间隔7.8125us。
12. 画出用1024×4位的存储芯片组成一个容量为64K×8位的存储器逻辑框图。
要求将64K分成4个页面，每个页面分16组，指出共需多少片存储芯片。
答：设采用SRAM芯片，则：总片数 = （64K×8位） / （1024×4位）= 64×2 = 128片题意分析：本题设计的存储器结构上分为总体、页面、组三级，因此画图时也应分三级画。
首先应确定各级的容量：页面容量 = 总容量 / 页面数 = 64K×8 / 4 = 16K×8位，4片16K×8字串联成64K ×8位组容量 = 页面容量 / 组数 = 16K×8位 / 16 = 1K×8位，16片1K×8位字串联成16K×8位组内片数 = 组容量 / 片容量 = 1K×8位 / 1K×4位 = 2片，两片1K×4位芯片位并联成1K×8位存储器逻辑框图：13．设有一个64K×8 位的RAM 芯片，试问该芯片共有多少个基本单元电路（简称存储基元）？欲设计一种具有上述同样多存储基元的芯片，要求对芯片字长的选择应满足地址线和数据线的总和为最小，试确定这种芯片的地址线和数据线，并说明有几种解答。
答：存储基元总数= 64K ×8位= 512K位= 2^19位；设存储器有X根地址线和Y根数据线则有2^X *Y=2^19Y=1,X=19 X+Y=20Y=2,X=18 X+Y=20Y=4,X=17 X+Y=21Y=8,X=16 X+Y=24Y=16,X=15 X+Y=31Y=32。
由上可看出：片字数越少，片字长越长，引脚数越多。
片字数、片位数均按2的幂变化。
结论：如果满足地址线和数据线的总和为最小，这种芯片的引脚分配方案有两种：地址线= 19根，数据线= 1根；或地址线= 18根，数据线= 2根。
因此，有两种解答，512K*1位和256K*2位14．某8 位微型机地址码为18 位，若使用4K×4 位的RAM 芯片组成模块板结构的存储器，试问：（1）该机所允许的最大主存空间是多少？（2）若每个模块板为32K×8 位，共需几个模块板？（3）每个模块板内共有几片RAM 芯片？（4）共有多少片RAM？（5）CPU 如何选择各模块板？答：（1）218 = 256K，则该机所允许的最大主存空间是256K×8位（或256KB）；（2）模块板总数= 256K×8 / 32K×8 = 8块；（3）板内片数= 32K×8位/ 4K×4位= 8 ×2 = 16片；（4）总片数= 16片×8 = 128片；（5）CPU通过最高3位地址译码选板，次高3位地址译码选片。
地址格式分配如下：15．设CPU 共有16 根地址线，8 根数据线，并用MREQ （低电平有效）作访存控制信号，R W 作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。
现有下列存储芯片：ROM（2K×8 位，4K×4 位，8K×8 位），RAM（1K×4 位，2K×8 位，4K×8 位）及74138 译码器和其他门电路（门电路自定）。
试从上述规格中选用合适芯片，画出CPU 和存储芯片的连接图。
要求：（1）最小4K 地址为系统程序区，4096~16383 地址范围为用户程序区；（2）指出选用的存储芯片类型及数量；（3）详细画出片选逻辑。
答：（1）地址空间分配图如下A15~A12 A11~A8 A7~A4 A3~A00~4K 00000000 0000 0000 00001111 1111 1111 4K~8K 00010000 0000 0000 00011111 1111 1111 8k~12k 00100000 0000 0000 00101111 1111 1111 12k~16k 00110000 0000 0000 00111111 1111 1111（2）选片：ROM：4K ×4位：2片；RAM：4K ×8位：3片；（3）CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑16．CPU 假设同上题，现有8 片8K×8 位的RAM 芯片与CPU 相连，试回答：（1）用74138 译码器画出CPU 与存储芯片的连接图；（2）写出每片RAM 的地址范围；（3）如果运行时发现不论往哪片RAM 写入数据后，以A000H 为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据，分析故障原因。
（4）根据（1）的连接图，若出现地址线A13 与CPU 断线，并搭接到高电平上，将出现什么后果？答：（1）CPU与存储器芯片连接逻辑图：（此题画法不标准，见15题答案画法）（2）地址空间分配0000~1FFF 0~8K；2000~3fff 8K~16K；4000~5fff 16k~24K 6000~7FFF 24k~32k 8000~9FFF 32~40K；A000~Bfff 40K~48K； C000~Dfff 48k~56K E000~FFFF 56k~64k（3）如果运行时发现不论往哪片RAM写入数据后，以A000H为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据，则根本的故障原因为：该存储芯片的片选输入端很可能总是处于低电平。