计算机体系结构习题[含答案解析]

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1、WORD格式整理版第2章课后习题窗体顶端1、尾数用补码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数字长p=6（不包括符号位），阶码字长q=6（不包括符号位），为数基值rm=16，阶码基值re=2。对于规格化浮点数，用十进制表达式写出如下数据（对于前11项，还要写出16进值编码）。（1）最大尾数　　（8）最小正数（2）最小正尾数　（9）最大负数（3）最小尾数　　（10）最小负数（4）最大负尾数　（11）浮点零（5）最大阶码　　（12）表数精度（6）最小阶码　　（13）表数效率（7）最大正数　　（14）能表示的规格化浮点

2、数个数2．一台计算机系统要求浮点数的精度不低于10-7.2，表数范围正数不小于1038，且正、负数对称。尾数用原码、纯小数表示，阶码用移码、整数表示。(1)设计这种浮点数的格式(2)计算（1）所设计浮点数格式实际上能够表示的最大正数、最大负数、表数精度和表数效率。3．某处理机要求浮点数在正数区的积累误差不大于2-p-1，其中，p是浮点数的尾数长度。(1)选择合适的舍入方法。(2)确定警戒位位数。(3)计算在正数区的误差范围。4．假设有A和B两种不同类型的处理机，A处理机中的数据不带标志符，其指令字长和数据字长均

3、为32位。B处理机的数据带有标志符，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令数由最多256条减少到不到64条。如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在A处理机和B处理机中所占用的存储空间大小（包括指令和数据），从中得到什么启发？5．一台模型机共有7条指令，各指令的使用频率分别为35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，有8个通用数据寄存器，2个变址寄存器。(1)要求操作码的平均长度最短，请设

4、计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。(2)设计8字长的寄存器-寄存器型指令3条，16位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令4条，变址范围不小于±127。请设计指令格式，并给出各字段的长度和操作码的编码。6．专业学习参考资料WORD格式整理版某处理机的指令字长为16位，有双地址指令、单地址指令和零地址指令3类，并假设每个地址字段的长度均为6位。(1)如果双地址指令有15条，单地址指令和零地址指令的条数基本相同，问单地址指令和零地址指令各有多少条？并且为这3类指令分配操作码。(2)如果要求3类指令的比例

5、大致为1：9：9，问双地址指令、单地址指令和零地址指令各有多少条？并且为这3类指令分配操作码。7．别用变址寻址方式和间接寻址方式编写一个程序，求C=A+B，其中，A与B都是由n个元素组成的一维数组。比较两个程序，并回答下列问题：(1)从程序的复杂程度看，哪一种寻址方式更好？(2)从硬件实现的代价看，哪一种寻址方式比较容易实现？(3)从对向量运算的支持看，哪一种寻址方式更好？8．假设X处理机的数据不带标志符，其指令字长和数据字长均为32位。Y处理机的数据带有标志符，每个数据的字长增加至35位，其中有3位是标志符，

6、其指令字长由32位减少至30位。并假设一条指令平均访问两个操作数，每个操作数平均被访问R次。现有一个程序，它的指令条数为I，分别计算在这两种不同类型的处理机中程序所占用的存储空间，并加以比较。9．一种浮点数表示方式的精度不低于10-19，能表示的最大正数不小于104000，而且正负数对称。尾数用原码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数和阶码的基值都是2。(1)设计这种浮点数的格式，给出各字段的名称和长度。(2)计算(1)所设计的浮点数格式能够表示的最大正数、最大负数和表示数的精度。(3)如果在运算器中没有设置

7、硬件警戒位，则这种浮点数可能采用了哪一种舍入方法？给出这种舍入方法的舍入规则，在正数区的误差范围和积累误差。10．有研究人员指出，如果在采用通用寄存器结构的计算机里加入寄存器-存储器寻址方式可能提高计算机效率。做法是用：    ADDR2,0(Rb)代替指令序列    LOADR1,0(Rb)    ADDR2,R2,R1假定使用新的指令能使时钟周期增加10%，并且假定只对时钟产生影响，而不影响CPI那么：(1)采用新的指令，要达到与原来同样的性能需要去掉的load操作所占的百分比？(假定load指令占总指令的

8、22.8%)(2)举出一种多指令序列，该序列不能使用上述的寄存器-存储器寻址方式。即使得load专业学习参考资料WORD格式整理版R1后面紧接着执行对R1的操作（该操作可以是任意某一操作码），但这一指令序列不能被一条指令（假定存在这条指令）代替。11．试比较下面4种不同类型的指令结构的存储效率：(1)累加型：所有的操作都在单个寄存器和单个内存地址之间进行(2)存储器-存储器型：每个指令