华师网络学院作业答案-计算机组成原理计算题

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1、若某计算机的主频为800MHz，每个CPU周期平均包含4个主频周期，每个指令周期平均有3个CPU周期，问：（1）该机平均指令的执行速度为多少MIPS（百万条指令每秒）？（2）若主频提高到1000MHz，每个CPU周期平均包含2个主频周期，采用流水线方式，每个指令周期平均为1.2个CPU周期，则平均指令的执行速度又是多少MIPS？答案:解：（1）因为机器主频为f＝800MHz，所以主频周期T＝1/(800×106)＝0.00125(μs)，每个CPU周期平均包含4个主频周期，所以CPU周期TCPU＝4T＝4×0.00125

2、(μs)＝0.005(μs)指令周期T指令＝3TCPU＝3×0.005＝0.015(μs)则指令的执行速度V1＝1/T指令＝1/0.015(μs)＝66.7(MIPS)（或800÷（4×3）=66.7(MIPS)）（2）1000÷（2×1.2）=416.7(MIPS)设机器字长为8位（运算时为9位），已知二进制数X＝－101101，Y＝100110，试用双符号位补码求X＋Y和X－Y的值，要求写出计算机中的运算步骤，并指出是否有溢出。答案: [X]补=111010011[Y]补=000100110[-Y]补=1110110

3、10[X]补111010011+[Y]补000100110111111001（无溢出）[X]补=111010011+[-Y]补=111011010110101101所以[X+Y]补=111111001X+Y=-000111[X-Y]补=110101101X-Y=-1010011一个32位的微处理器，它有16位外部数据总线，总线的时钟频率是40MHz，假定一个总线事务的最短周期是4个时钟周期，问这个处理器的最大数据传输率是多少？如果将数据总线的宽度扩展为32位，那么处理器的最大数据传输率提高到多少？这种措施与加倍外部总线时

4、钟频率的措施相比，哪种更好？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R1为变址寄存器，R2为基址寄存器，PC为程序计数器，请写出下表中各种寻址方式名称。OPIXD    寻址方式名称         I           X     有效地址E立即寻址         0          00   E=D相对寻址         0          01   E=（PC）+D变址寻址         0          10   E=（R

5、）+D寄存寻址         0          11   E=（R）+D，D=0直接寻址         1          00   E=（D）相对间接寻址         1          01   E=（（PC）+D）变址间接式         1          10   E=（（R）+D）寄存器间接寻址         1          11   E=（（R）+D），D=0(1)立即寻址(2)相对寻址(3)变址寻址(4)寄存寻址(5)直接寻址(6)寄存器间接寻址今有4级指令流水线，分别完成取指

6、、指令译码并且取数、运算、送结果四步操作。假设完成各步操作的时间依次为15ns，17ns，16ns，15ns。请问：(1)流水线操作的时钟周期应设计为多少？1) 流水线的操作时钟周期 t应按四步操作中最长时间来考虑, 所以t=100ns(2)若相邻两条指令I和I+1是：ADDR1，R3和SUBR3，R5。前者完成(R1)+(R3)→R3的操作；后者完成(R3)-(R5)→R5的操作，问是否发生数据相关？假设在硬件上不采取措施，那么第I+1条指令要推迟多少时间进行？(3)如果在硬件设计上加以改进，至少需推迟多少时间？(3)

7、如果硬件上加以改进(采取旁路技术),这样只需推迟1个操作时钟周期就能得到所需数据，即t=100ns解：(1)流水线操作的时钟周期应设计为17ns。(2)发生数据相关。假设在硬件上不采取措施，那么第I+1条指令要推迟两个时钟周期即34ns进行。(3)如果硬件设计上上加以改进，例如采取内部向前技术，则可不需推迟。有一个具有20位地址和32位字长的存储器，由256K×8位DRAM芯片构成。问1）该存储器能存储多少个字节的信息？2）总共需要多少DRAM芯片？需要多少位地址作芯片选择？3）画出该存储器的组成逻辑框图。存储器容量为6

8、4M字，字长64位，模块数m=8，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=100ns,数据总线宽度为64位，总线周期τ=20ns.问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？答案:解：信息总量：q=64位×8=512位顺序存储器和交叉存储器读出8个字的时间分别是：t2=mT=8×100ns=8×10-7(s)t1=