BM 整理Page 1 of 7 1.某机主存容量为4M16 位，且存储字长等于指令字长，若该机的指令系统具备97 种操作。操作码位数固定，且具有直接、间接、立即、相对、基址五种寻址方式。（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；（2）该指令直接寻址的最大范围（十进制表示）；（3）一次间址的寻址范围（十进制表示）；（4）相对寻址的位移量（十进制表示）。（注意：答案原题为85 种操作）2、主存容量16MB ，Cache容量 8KB ，块大小 32B，CPU 字长为 4B、访问的主存地址为字地址。 4 路组相联映像方式时。（1）设 Cache初态为空， CPU 需从主存0#字单元起依次读出100 个字 (每次 1 个字 )，CPU访问 Cache的命中率是多少？（2）对上一小题，若Cache 速度是主存的5 倍，相对于无Cache时， CPU 访存速度提高多少倍？#例 4： CPU 支持最大主存容量16MB 、按字节编址，块大小为32B，Cache 容量为 8KB 。4 路组相联映像方式时，主存及 Cache 地址格式及参数？设 Cache 初态为空， CPU 从 0#主存单元起依次读出200 个字节 (每次 1 个字节 )， CPU访问 Cache的命中率是多少？对上一小题，若Cache速度是主存的5 倍(包含地址变换时间)，相对于无Cache时，CPU 访存速度提高多少倍？# 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页BM 整理Page 2 of 7 3、设某机有5 级中断： L0,L1,L2,L3,L4 ，其中断响应优先次序为：L0 最高， L1 次之， L4最低。现在要求将中断处理次序改为L1L3L0L4L2,请填写下表，设置各级中断处理程序的各中断屏蔽值 （每级对应一位，该位为“ 0”表示允许中断， 该位为“1”表示中断屏蔽） 。中断处理程序中断处理级屏蔽位L0 级L1 级L2 级L3 级L4 级L0 中断处理程序L1 中断处理程序L2 中断处理程序L3 中断处理程序L4 中断处理程序4、指令格式如下所示，OP 为操作码字段，试分析指令格式特点。（10 分）31 26 22 18 17 16 15 0 OP 源寄存器变址寄存器偏移量解：（1）操作码字段为6 位，可指定26 = 64 种操作，即64 条指令。（2）单字长（ 32）二地址指令。（3）一个操作数在原寄存器（共 16 个） ，另一个操作数在存储器中（由变址寄存器内容+ 偏移量决定） ，所以是 RS 型指令。（4）这种指令结构用于访问存储器。6、盘磁组有六片磁盘，每片有两个记录面，存储区域内径22cm，外径33cm，道密度40道/cm，内层位密度400 位 /cm ,转速 2400 转/分。问：（1）有多少个存储面可用？（2）有多少柱面？（3）盘组总存储容量是多少？（4）数据据传输率是多少？（5）如采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？解： (1)有效存储区域16.5115.5(cm) 因为道密度40 道/cm，所以共有 405.5220 道，即 220 个圆柱面。(2)内层磁道周长为2R23.141169.08（cm）每道信息量400位 /cm69.08cm 27632 位3454B 每面信息量3454B220 759880B 盘组总容量759880Bl07598800B7.25MB (3)磁盘数据传输率Drr N N 为每条磁道容量，N3454B r 为磁盘转速，r2400 转 /60 秒 40 转/秒Drr N403454B13816B/s (4)磁盘旋转一圈的时间为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页BM 整理Page 3 of 7 平均寻址时间Ta10ms25/2ms22.5ms (5) 采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个扇区，7、用 32K*8 位的 EPROM 芯片组成128K*16 位的只读存储器，试问：(1) 数据寄存器多少位? (2) 地址寄存器多少位? (3) 共需多少个EPROM 芯片 ? (4) 画出此存储器组成框图解： （1）32K8 位的只读存储器芯片内数据寄存器应为8 位（2）32K8 位的只读存储器应有32K 个存储单元， 32K= 215 ，所以有 15 位地址，芯片的地址寄存器应为15 位。（3）需要的芯片数= （128K16 位） /（32K8 位） =8（片）其中采用位扩展方式，2 片 32K 8 位扩展为 32K16 位芯片组，采用字扩展方式，4 组 32K16 位芯片组构成128K16 位的存储器。（4）32K8 位的存储器芯片需要15 位地址，128K16 位存储器需要17 位地址，高2 位地址进行译码产生4 个片选信号，可选择4 组芯片组一组进行操作。CPU 和存储器的硬件接线图如下：8、假设机器字长16 位，主存容量为128K 字节，指令字长度为16 位或 32 位，共有 128 条指令， 设计计算机指令格式，要求有直接、 立即数、 相对、 基值、 间接、 变址六种寻址方式。解：由已知条件，机器字长16 位，主存容量128KB / 2 = 64KB字，因此MAR = 18 位，共128 条指令，故OP 字段占 7 位。采用单字长和双字长两种指令格式，其中单字长指令用于算术逻辑和I / O 类指令，双字长用于访问主存的指令。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页BM 整理Page 4 of 7 寻址方式由寻址模式X 定义如下：X = 000 直接寻址E = D（64K）X = 001 立即数D = 操作数X = 010 相对寻址E = PC + D PC = 16 位X = 011 基值寻址E = Rb + D ， Rb =16 位X = 100 间接寻址E = （D）X = 101 变址寻址E = RX + D ，RX = 10 位64 位机主存采用半导体存储器，其地址码为26 位，若使用4M 8 位的 DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问：(1)若每个内存条为16M64 位，共需几个内存条？(2)每个内存条内共有多少DRAM 芯片？(3)主存共需多少DRAM 芯片？ CPU 如何选择各内存条10、图 1 是从实时角度观察到的中断嵌套。试问，这个中断系统可以实行几重中断？并分析图1 的中断过程。解：该中断系统可以实行5 重中断， 中断优先级的顺序是，优先权 1 最高，主程序运行于最低优先权（优先权为6） 。图 B15.2 中出现了4 重中断。图 B15.2 中中断过程如下：主程序运行到T1 时刻，响应优先权4 的中断源的中断请求并进行中断服务；到 T3 时刻，优先权4 的中断服务还未结束，但又出现了优先权3 的中断源的中断请求；暂停优先权4精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页BM 整理Page 5 of 7 的中断服务，而响应优先权3 的中断。到T4 时刻，又被优先权2 的中断源所中断，直到T6时刻，返回优先权3 的服务程序，到T7 时刻，又被优先权1 的中断源所中断，到T8 时刻，优先权 1 的中断服务完毕，返回优先权3 的服务程序，直到T10 优先权 3 的中断服务结束，返回优先权4 的服务程序，优先权4 的服务程序到T11 结束，最后返回主程序。图中，优先权 3 的服务程序被中断2 次，而优先权5 的中断又产生。知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为51248（位） ，微程序在整个控制存储器中实现转移， 可控制的条件共4 个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示：操作控制顺序控制微指令中的三个字段分别应多少位？画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。解：（1） 假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有4 个转移条件，故该字段为4 位， （如采用字段译码只需3 位） ， 下地址字段为9 位，因为控制容量为512 单元，微命令字段是（48 4 - 9 ）= 35 位。（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图B1.2 如下： 其中微地址寄存器对应下地址字段， P字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码， 各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为 1） ，其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。图 B1.2 12、 某磁盘存贮器转速为3000 转 / 分， 共有 4 个记录面，每毫米 5 道， 每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有 275 道。问：磁盘存贮器的容量是多少？最高位密度与最低位密度是多少？磁盘数据传输率是多少？（4）平均等待时间是多少？解（ 1）每道记录信息容量= 12288 字节微命令字段判别测试字段下地址字段精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页BM 整理每个记录面信息容量= 27512288 字节共有 4 个记录面，所以磁盘存储器总容量为：4 27512288 字节= 13516800 字节（2）最高位密度D1 按最小磁道半径R1 计算（ R1 = 115mm） ：D1 = 12288 字节/ 2R1 = 17 字节/ mm 最低位密度D2 按最大磁道半径R2 计算：R2 = R1 + （275 5） = 115 + 55 = 170mm D2 = 12288 字节/ 2R2 = 11.5 字节/ mm (3) 磁盘传输率C = r N r = 3000 / 60 = 50 周 / 秒N = 12288 字节（信道信息容量）C = r N = 50 12288 = 614400 字节/ 秒（4）平均等待时间= 1/2r = 1 / (2 50) = 10 毫秒13、某微机的指令格式如下所示：15 10 9 8 7 0 操作码X D D: 位移量X:寻址特征位X=00 ：直接寻址；X=01 ：用变址寄存器X1 进行变址；X=10 ：用变址寄存器X2 进行变址；X=11 ：相对寻址设（ PC）=1234 H,( X1)=0037H,( X2)=1122H(H代表十六进制数)，请确定下列指令的有效地址。4420H 2244H 1322H 3521H 6723H 14、某 16 机机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示，该机有20 位基值寄存器，16 个16 位通用寄存器。指令汇编格式中的S（源） ，D（目标）都是通用寄存器，M 是主存中的一个单元。三种指令的操作码分别是MOV （OP）=（A）H，STA（OP）=（1B）H，LDA（OP）=（3C）H。MOV 是传送指令， STA 为写数指令， LDA 为读数指令，如图1：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页BM 整理Page 7 of 7 要求：下列情况下每个十六进制指令字分别代表什么操作？其中如果有编码不正确，如何改正才能成为合法指令？ 1 （F0F1）H （3CD2）H 2（2856）H 3 （6DC6）H 解：根据以知条件：MOV （OP）=00010101，STA（OP）=011011，LDA （ OP）=111100，将指令的十六进制格式转换为二进制代码且比较后可知： 1 （ F0F1）H （3CD2） H 指令代表LDA指令，编码正确，其含义是把主存（13CD2 ）H地址单元的内容取至15 号寄存器。 2（2856）H 代表 MOV 指令，编码正确，含义是把5 号源寄存器的内容传送至6 目标寄存器。 3 （ 6DC6）H 是单字长指令，一定是MOV 指令，但编码错误，可改正为（28D6）H。 4（1C2）H 是单字长指令，代表MOV 指令，但编码错误，可改正为（28D6）H。16、设存储器容量为32 字，字长64 位，模块数m = 4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T = 200ns,数据总线宽度为64 位，总线周期 = 50ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？解：信息总量：q = 64 位 4 =256 位顺序存储器和交叉存储器读出4 个字的时间分别是：t2 = m T = 4 200ns =810 7 (s) t1 = T + (m 1) = 200 + 350 = 3.5 10 7 (s) 顺序存储器带宽是：W1 = q / t2 = 32 107 （位 / S）交叉存储器带宽是：W2 = q / t1 = 73 107 （位 / S）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页