计算机组成习题课

说明硬布线控制器与微程序控制器的主要不同点。

（1）指令执行步骤的控制方法不同

硬布线控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤（机器周期、节拍、工作脉冲）；微程序控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤（微周期）。（3分）（2）提供微操作控制信号的方案不同

硬布线控制器是用组合逻辑电路直接提供控制计算机各功能部件协同运行所需的控制信号；微程序控制器控制信号是以微程序的方式存放在控制存储器中，控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。（3分）

说明TEC-2教学机的运算器三组控制信号的作用及来源。

答：TEC-2的运算器三组控制信号来源于微指令寄存器。（2分）

I0～I2选择ALU两个输入数据的来源；（1分）

I3～I5选择ALU的8种运算功能；（1分）

I6～I8：①选择向外部送出的数据是来自A还是来自ALU，②选择通用寄存器组和Q寄存器如何接收数据（直送、左移、右移）。（2分）

已知某磁盘存储器转速为2400转/分，每个记录面道数为200道，平均查找时间为60ms，每道存储容量为96Kbit，求磁盘的平均存取时间与数据传输率。

解：2400转/分 = 40转/秒

平均等待时间为：1/40 × 0.5 = 12.5（ms）

磁盘平均存取时间为：60 ms + 12.5ms = 72.5ms （3分）

= r N , N = 96K bit , r = 40转/秒

数据传播率： D

r

= r N = 40 × 96K = 3840K (bit/s) （3分）

D

r

设某磁盘有两个记录面，存储区内直径为2.36in，外直径为5in，内直径处的位密度为52400bpi，转速为2400rpm，设寻道时间在10ms到40ms之间，在一个磁道上写上8KB数据，平均需要多少时间？

解：每道存储字节数：Num = *Dimi*Dbit/8= 3.14*2.36 in *52400bpi/8= 48538B 数据传输率：Dr=n*Num=2400/60*48538=1941520（B/s） (2分)

平均需要时间：Ta=Ts+Tw+Twrite

= (10+40)/2 + 1/（2400/60）*0.5*103 + 8*1024/1941520*103

=25+12.5+4.2=41.7（ms）(4分)

设某机器指令长为16位，每个地址码长为4位，用扩展操作码方法设计指令格式，其中三地址指令14条，二地址指令28条，单地址指令60条，还有若干零地址指令，问零地址指令最多有多少条？要求给出计算过程。（本题8分）

解：三地址指令余下的可用高位编码个数：（24-14）=2（2分）

用于两地址指令后再余下：2×24-28=4 （2分）

用于单地址指令后最终余下：4×24-60=4 （2分）

所以零地址指令最多有：4×24=64 （条）（2分）

设某机器指令长为16位，每个地址码长为4位，试用扩展操作码方法设计指令格式，其中三地址指令10条，二地址指令90条，单地址指令94条，还有若干零地址指令，问零地址指令最多有多少条？要求给出操作码分配方案。

解：零地址指令最多有：（（（24-10）×24-90）×24-94）×24=32 （4分）

三地址指令10条，OP：0000～1001

二地址指令90条, OP：1010 0000～1111 1001

单地址指令94条, OP：1111 1010 0000～1111 1111 1101

零地址指令32条，OP：1111 1111 1110 0000～1111 1111 1111 1111

某指令系统指令长16位，每个地址码长6位，指令分为无地址、单地址和双地址三类。若双地址指令有15条，无地址指令有128条，则单地址指令最多可能有多少条？要求给出各类指令操作码分配方案。（本题8分）

解：单地址指令最多可能有：{ [2（16－12）－15]×26－X }×26＝128

所以 X＝（24－15）×26－128×2－6＝62（4分）

双地址指令有15条，OP：0000～1110

单地址指令62条, OP：1111 000000～1111 111101

无地址指令128条, OP：1111 111110 000000～1111 111110 111111

1111 111111 000000～1111 111111 111111 （4分）某计算机的Cache采用直接映像， Cache容量为8KB，主存容量为1MB，每个字

块有64字节。请给出主存地址的划分和Cache地址的划分。（本题8分）Cache地址划分（4分）：

12 6 5 0

主存地址划分（4分）：

19 13 12 6 5 0

某计算机的Cache采用全映像相联映像， Cache容量为8KB，

主存容量为1MB，每个字块有64字节。请说明CPU访问主存的过程。

解：

CPU发出20位主存地址，该地址的高14位块号与Cache各块标记一一比较，若有相等，则命中Cache。（2分）

与主存高位地址相同的标记对应的Cache块号与低6位主存块内地址组合即获得访问Cache的13位地址。（2分）

若未命中，直接访问主存，并将主存地址所在的块调入Cache内。（2分）

一个组相联映像Cache由128个字块构成，每组包含4个字块；主存包含8192个字块，每块由128字组成，访存地址为字地址。当前cache映像如图所示，判别CPU分别发出560C8H和9CF2AH主存地址时是否命中cache。若命中，请写出cache的地址。

（本题8分）

第

组

第

1

组