组成原理课后部分答案.pdf

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1、此答案为我个人所做计算机组成原理课后要考题的答案，李丹阳同学负责题目的键入和答案核对，梁超凡同学纠正了其中若干个错误。第四章的两个CPU连接题在之后的PDF文件里。第六章6.33,6.34请自己去翻书,第六章某些小题还没有写，请有做答案的同学也分享下吧。如有发现错误，请及时联系我进行更正。祝大家取得理想成绩。PS：其中的做题过程需要完善，特别是Cache那几个题。——刘嘉辉8.11今有四级流水线分别完成取指（IF），译码并取数（ID），执行（EX），写结果（WR）5个步骤，假设完成个不操作的时间依次为90ns,90ns,60ns,45ns。1)流水线的时

2、钟周期取何值？（答：90ns）2)若相邻指令发生数据相关，那么第二条指令安排推迟多少时间才能不发生错误？（答：两个时钟周期，即180ns如图所示）T1T2T3T4T5T6T71IFIDEXWR2IFIDEXWR3)若相邻指令发生数据相关，为了不推迟第二条指令的执行，可以采取什么措施？（答：如果硬件上加以改进(采取旁路技术)，这样无延迟。）10.21下表给出8条微指令I1~I8及所包含微命令控制信号，设计微指令操作控制字段格式，要求所用控制位最少，而且保持微指令本身内在的并行性。微指令所包含微命令I1abcdeI2adfgI3bhI4cI5cegiI6ah

3、jI7cdhI8abh解：控制信号abcdefghijI1√√√√√I2√√√√I3√√I4√I5√√√√I6√√√I7√√√I8√√√则可以将微指令信号分成6组：{a}{b}{c}{g}{d,i,j}{e,f,h}则控制字段编码如下所示：abcgdijefh1位1位1位1位2位2位A,b,c,g采取直接编码方式,d,i,j采取字段直接编码方式（d为01，i为10，j为11，无效为00）,e,f,h采取字段直接编码方式（e为01，f为10，h为11，无效为00）。总共需要8位控制字段即可。4.28设主存容量为256K字，Cache容量为2K字，块长为4。

4、1)设计Cache地址格式，Cache中可以装入多少块数据？2)直接映射方式下，设计主存地址格式。3)四路组相联映射方式下，设计主存地址格式。4)全相联映射方式下，设计主存地址格式。5)若存储字长为32位，存储器按字节寻址，写出上述三种映射方式下主存地址格式。解：Cache地址格式为字块地址字块内地址9位2位直接映射方式下，主存地址格式为主存字块标记Cache字块地址字块内地址7位9位2位四路组相联映射方式下，主存地址格式为主存字块标记组地址字块内地址9位7位2位全相联映射方式下，主存地址格式为主存字块标记字块内地址16位2位存储字长为32位，按字节寻址

5、直接映射方式下，主存地址格式为主存字块标记Cache字块地址字块内地址7位9位4位四路组相联映射方式下，主存地址格式为主存字块标记组地址字块内地址9位7位4位全相联映射方式下，主存地址格式为主存字块标记字块内地址16位4位4.29假设CPU执行某段程序时共访问Cache命中4800次，访问主存200次，已知Cache的存取周期是30ns，主存的存取周期是150ns，求Cache的命中率以及Cache-主存系统的平均访问时间和效率，试问该系统的性能提高了多少？解：访问Cache的命中率为4800/(4800+200)=96%Cache-主存系统的平均访问时

6、间为0.96*t+(1–0.96)*5t=1.16t?系统效率为∗100%=86%0.96∗?:(1;0.96)∗5?5?系统性能为原来的=4.31倍，提高了3.31倍1.16?4.30一个组相联映射的Cache由64块组成，每组内包含4块。主存包含4096块，每块由128字组成，访存地址为字地址。试问主存和Cache的地址各为几位？画出主存的地址格式。13解：Cache总共包含64*128=2个字，则Cache地址为13位19主存总共包含4096*128=2个字，则主存地址为19位主存地址格式为主存字块标记组地址字块内地址8位4位7位4.31设主存容量

7、为1MB，采用直接映射方式的Cache容量为16KB，块长为4，每字32位。试问主存地址为ABCDEH的存储单元在Cache中的什么位置。解：主存地址格式为主存字块标记Cache字块地址字块内地址6位10位4位Cache地址格式为字块地址字块内地址10位4位则主存地址为ABCDEH的存储单元在Cache内3CDEH的位置。4.32设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映射（即Cache每组内有4个字块）的Cache组织。1)画出主存地址字段的各段位数2)设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0

8、,1,2,…,89号单元读出90个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次