【正文】 寫命令)。主存地址空間分配如下：0~8191為系統(tǒng)程序區(qū)，由EPROM芯片組成，從8192起一共32K地址空間為用戶程序區(qū)，最后(最大地址)4K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)。如圖1所示。上述地址為十進(jìn)制，按字編址?，F(xiàn)有如下芯片。 EPROM： 8K16位(控制端僅有!CS)，16位8位 SRAM： 16K1位，2K8位，4K16位，8K16位請從上述芯片中選擇芯片設(shè)計該計算機的主存儲器，畫出主存邏輯框圖。圖1 地址分配情況 答：主存地址分布及芯片連接圖如圖2所示。根據(jù)給定條件，選用EPROM 8K16位 芯片1片，SRAM 8K16位芯片4片，4K16位芯片1片，3:8譯碼器1片，與非門及反向器。A12A0進(jìn)行片內(nèi)譯碼A15A13進(jìn)行片外譯碼（8組） DB A0 A1 A12 R/W CPUMREQ A13 A14 A15 A0 EPROM A1 8K16 A12 CS Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A B C 3：8 譯碼器A0 SRAM A1 8K16 A12 CS R/WA0 SRAM A1 8K16A12 CS R/WA0 SRAM A1 8K16A12 CS R/WA0 SRAM A1 8K16A12 CS R/WA0 SRAM A1 4K16A11 CS R/W圖2 主存地址分布及芯片連接圖 某計算機指令字長16位，地址碼是6位，指令有無地址、一地址和二地址3種格式，設(shè)有N條二地址指令，無地址指令M條，試問1地址指令最多有多少條？解：設(shè)1地址指令有X條（（24N）*26X）*26=M得：X=（24N）*26M*26 假設(shè)某計算機指令長度為20位，具有雙操作數(shù)、單操作數(shù)和無操作數(shù)3類指令格式，每個操作數(shù)地址規(guī)定用6位表示。 問：若操作碼字段固定為8位，現(xiàn)已設(shè)計出m條雙操作數(shù)指令，n條無操作數(shù)指令，在此情況下，這臺計算機最多可以設(shè)計出多少條單操作數(shù)指令？答：由于設(shè)定全部指令采用8位固定的OP字段，故這臺計算機最多的指令條數(shù)為28=256 條。因此最多還可以設(shè)計出（256mn）條單操作數(shù)指令。 有4級流水線分別完成取指、指令譯碼并取數(shù)、運算、送結(jié)果4步操作，假設(shè)完成各步操作的時間依次為100ns、80ns、50ns。(1) 流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計為多少？(2) 若相鄰2條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)，而且在硬件上不采取措施，那么第2條指令要推遲多少時間進(jìn)行？(3) 如果在硬件設(shè)計上加以改進(jìn)，至少需推遲多少時間？ 解：（1）流水線的操作時鐘周期 t按四步操作中最長時間來考慮,所以t=100ns。（2）兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)沖突情況： ADD R1，R2，R3； R2+R3R1 SUB R4，R1，R5； R1R5R4 兩條指令在流水線中執(zhí)行情況如表64所示:表64 指令在流水線上的執(zhí)行情況時鐘指令1234567ADDIDEWSUBIDEWADD指令在時鐘4時將結(jié)果寫入寄存器堆（R1），但SUB指令在時鐘3時讀寄存器堆（R1）。本來ADD指令應(yīng)先寫入R1，SUB指令后讀R1，結(jié)果變成SUB指令先讀R1，ADD指令后寫R1，因而了發(fā)生兩條指令間數(shù)據(jù)相關(guān)。如果硬件上不采取措施，第2條指令SUB應(yīng)至少推遲2個操作時鐘周期（2100ns）。（3）如果硬件上加以改進(jìn)（采取旁路技術(shù)），可推遲1個操作時鐘周期（100ns）。指令流水線右取指(IF) 、譯碼(ID)、執(zhí)行 (EX) 、訪存(MEM)、寫回寄存器堆(WB)五個過程段，共有20條指令連續(xù)輸入此流水線。（1）畫出流水處理的時空圖，假設(shè)時鐘周期為100ns。（2）求流水線的實際吞吐率（單位時間里執(zhí)行完畢的指令數(shù)）。解：（1）（2） 某系統(tǒng)總線的一個存取周期最快為3個總線時鐘周期，在一個總線周期中可以存取32位數(shù)據(jù)。，則總線的帶寬為多少MB/s？解：總線的帶寬=數(shù)據(jù)寬度總線周期的最高頻率 =（32/8）Byte（）M/s = MB/s 某磁盤組有6片磁盤，每片可有2個記錄面，存儲區(qū)域內(nèi)徑為22cm，外徑為33cm，道密度40道/cm，位密度400b/cm，轉(zhuǎn)速2400 r/min。試問：(1) 共有多少個存儲面可用？(2) 共有多少個圓柱面？(3) 整個磁盤組的總存儲總量有多少？(4) 數(shù)據(jù)傳送率是多少？(5) 如果某文件長度超過一個磁盤的容量，應(yīng)將它記錄在同一存儲面上還是記錄在同一圓柱面上？為什么？(6) 如果采用定長信息塊記錄格式，直接尋址的最小單位是什么？尋址命令中如何表示磁盤地址？ 答：（1）62＝12（面），共有12個存儲面可用。（2）40（33－22）/2＝220（道），共有220個圓柱面。（3）1222π400220＝73106（位）。（4）數(shù)據(jù)傳送率＝（22π400）/（60/2400）＝106（b/s）＝106（B/s）。（5）記錄在同一圓柱面上。因為這樣安排存取速度快。（6）如果采用定長信息塊記錄格式，直接尋址的最小單位是扇區(qū)。磁盤地址：驅(qū)動器號、圓柱面號、盤面號、扇區(qū)號。 1某磁盤存儲器的轉(zhuǎn)速為3000r/min，共有4個記錄面，5道/mm，每道記錄信息為12288B，最小磁道直徑為230mm,共有275道，問：(1) 磁盤存儲器的存儲容量是多少？(2) 最大位密度，最小位密度是多少？(3) 磁盤數(shù)據(jù)傳輸率是多少？(4) 平均等待時間是多少？給出一個磁盤地址格式方案。答：（1）每道記錄信息容量=12288字節(jié)，每個記錄面信息容量=27512288字節(jié)，共有4個記錄面，所以磁盤存儲器總?cè)萘繛?27512288字節(jié) = 13516800字節(jié)（2）最高位密度D1按最小磁道半徑R1計算（R1 = 115mm）：D1 = 12288字節(jié)/2πR1= 17字節(jié)/mm 最低位密度D2按最大磁道半徑R2計算R2 = R1 +（275/5） = 115 + 55 = 170mmD2 = 12288字節(jié)/2πR2 = （3）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率r = 3000/60 = 50周/秒N = 12288字節(jié)（每道信息容量）C = rN = 5012288 = 614400字節(jié)/秒（4）平均等待時間 = 1/2r = 1/250 = 1/100秒= 10毫秒（5）本地磁盤存儲器假設(shè)只有一臺。有4個記錄面，每個記錄面有275個磁道。假設(shè)每個扇區(qū)記錄1024個字節(jié)，則需要12288字節(jié)/1024字節(jié)=12個扇區(qū)。由此可得如圖929的地址格式：14 6 5 4 3 0柱面（磁道）號盤面（磁頭）號扇 區(qū) 號圖929 地址格式1一臺有6個盤片的磁盤組，轉(zhuǎn)速為2400r/min(每分鐘轉(zhuǎn)速)，盤面有效記錄區(qū)域的外直徑為30cm，內(nèi)直徑為20cm，記錄密度為640b/m(每毫米的位數(shù))，盤片設(shè)有2個保護(hù)面，1個伺服面。試計算：(1) 盤組的存儲容量。(2) 數(shù)據(jù)傳輸率。解： （注意，需要統(tǒng)一單位）（1）（2*63）*（3020）/2/*(2*20/2*PI*640)（2） (2*20/2*PI*640)*2400/601設(shè)有兩個浮點數(shù)x=2 ExSx，y=2 EySy，Ex=(10)2，Sx=(+)2，Ey=(+10)2，Sy=(+)2。若尾數(shù)4位，數(shù)符1位，階碼2位，階符1位，求x+y并寫出運算步驟及結(jié)果。解：因，求X+Y要經(jīng)過對階、尾數(shù)求和及規(guī)格化等步驟。（1）對階： △J=Ex－Ey=（10）2－（+10）2=（100）2 所以ExEy，則Sx右移4位，Ex+（100）2=（10）2=Ey。Sx右移四位后Sx=，經(jīng)過舍入后SX=0001，經(jīng)過對階、舍入后。（2）尾數(shù)求和： Sx+Sy（Sx） + （Sy） Sx+Sy=結(jié)果為規(guī)格化數(shù)。1設(shè)有兩個十進(jìn)制數(shù)，x = 21，y = 22：(1) 將x、y的尾數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制補碼形式。(2) 設(shè)階碼2位，階符1位，數(shù)符1位，尾數(shù)3位，通過補碼運算規(guī)則求出z = x – y的二進(jìn)制浮點規(guī)格化結(jié)果。解：（1）設(shè)S1為x的尾數(shù)，S2為y的尾數(shù)，則　　　　　　　S1 = （）10 = （）2 [S1]補 = S2 = （）10 = （+）2 [S2]補 = （2）求z = x – y的二進(jìn)制浮點規(guī)格化結(jié)果。（A）對階：　　　　　　　設(shè)x的階碼為jx,y的階碼為jy, jx = （+01）2，jy = （+10）2, jx – jy = （01）2 – （10）2 = （01）2，小階的尾數(shù)S1右移一位， S1 = （）2，jx階碼加１，則jx = （10）2 = jy，經(jīng)舍入后，　　　　　 　S1 = （0,100）2，對階完畢?！　　　　　　? （B）尾數(shù)相減[S1]補= + [S2]補= [S1S2]補= 尾數(shù)求和絕對值大于1尾數(shù)右移一位，最低有效位舍掉，階碼加１（右規(guī)），則[S1S2]補 = （規(guī)格化數(shù)），jx = jy = 11 （C）