计算机组成原理白中英第四版课后习题参考答案

t R ＝0.5×128=64 (μS)

7．某机器中，已知配有一个地址空间为0000H-3FFFH的ROM区域。现在再（1） 画出地址译码方案。

（2） 将ROM与RAM同CPU连接。 解：（1）依题意，主存地址空间分布如右图所示，可选用2片27128(16K×8位ROM区；10片的8K×8位RAM片组成40K×16位的RAM区。27128需14位片内地址，故可用A15-A13三位高地址经译码产生片选信号,方案如下:

（2）

8． 存储器容量为64M，字长64位，模块数m = 8，分别用顺序方式和交叉方解：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 = m T = 8×100ns =8×10 t1 = T + (m - 1) 顺序存储器带宽是： W2 = q / t2 = 512÷（8×10 交叉存储器带宽是： W1 = q / t1 = 512÷（1.7 ×10

）= 301 ×10

（位/ S）

）= 64 ×10

（位/ S）

(s)

(s)

= 100 + 7×10 = 1.7 ×10

9． CPU执行一段程序时, cache完成存取的次数为2420次，主存完成存取的次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为240ns，求cache/主存系统解：先求命中率h

h=nc/(nc +nm )＝2420÷(2420＋80)＝0.968 则平均访问时间为ta ta＝0.968×40＋(1-0.968) ×240＝46.4(ns) r ＝240÷40＝6

cache/主存系统的效率为e e＝1/[r＋(1－r)×0.968]＝86.2％

10．已知Cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，Cache/主存系统平均访解： ∵ ta = tc× h +tr×(1-h)

∴ h =(ta-tr)/(tc-tr)=(50-200)/(40-200)=15/16=0.94

11．主存容量为4MB，虚存容量为1GB，则虚存地址和物理地址各为多少位解：已知主存容量为4MB，虚存容量为1GB

∵ 又 ∵

＝4M ∴物理地址为22位 ＝1G ∴虚拟地址为30位

页表长度为 1GB÷4KB＝230÷212=218=256K

14．假设主存只有a,b,c三个页框，组成a进c出的FIFO队列，进程访问页面解：

∴命中率为

15．从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案： A． 多体交叉存储主要解决扩充容量问题； B． 访问存储器的请求是由CPU发出的；

C． Cache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于Cache; D． Cache的功能全由硬件实现。 解： D

16．从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案：

A．在虚拟存储器中，外存和主存一相同的方式工作，因此允许程序员用比 多的外存空间编程；

B．在虚拟存储器中，逻辑地址转换成物理地址是由硬件实现的，仅在页面 作系统将被访问页面从外存调到内存，必要时还要先把被淘汰的页面内 C．存储保护的目的是：在多用户环境中，既要防止一个用户程序出错而破 其他用户程序，又要防止一个用户访问不是分配给他的主存区，以达到 密的要求。 解：C

第四章指令系统习题参考答案

1．ASCll码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合么？

解：指令字长设计为12位不是很合理。主存单元字长为32位，一个存储单元可 余下4位可作为ASCII码的校验位（每个ASCII码带一位校验位），这样设计 但是，设计指令字长为12 位就不合理了，12位的指令码存放在字长32位的 造成19位不能用而浪费了存储空间。

2.假设某计算机指令长度为20位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令若操作码字段固定为8位，现已设计出m条双操作数指令，n条无操作数指令，解：这台计算机最多可以设计出256-m-n条单操作数指令

3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

解：指令格式及寻址方式特点如下： ① 单字长二地址指令； ② 操作码OP可指定

=64条指令；

③ RR型指令，两个操作数均在寄存器中，源和目标都是通用寄存器（可分别 之一）； ④ 这种指令格式常用于算术逻辑类指令。

4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

解：指令格式及寻址方式特点如下： ① 双字长二地址指令； ② 操作码OP可指定

=64条指令；

③ RS型指令，两个操作数一个在寄存器中（16个寄存器之一），另一个在存 ④ 有效地址通过变址求得：E=（变址寄存器）± D，变址寄存器可有16个。5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

解：指令格式及寻址方式特点如下： ① 单字长二地址指令； ② 操作码OP可指定

=16条指令；

③ 有8个通用寄存器，支持8种寻址方式； ④ 可以是RR型指令、SS型指令、RS型指令、

6．一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 解： ① 直接寻址 ② 相对寻址

③ 变址寻址 ④ 基址寻址 ⑤ 间接寻址 ⑥ 基址间址寻址

7．某计算机字长16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有40条解：40条指令需占用操作码字段（OP）6位，这样指令余下长度为10位。为了覆 址空间，设寻址模式（X）2位，形式地址（D）8位，其指令格式如下：

寻址模式定义如下：

X= 0 0 直接寻址 有效地址 E=D（直接寻址为256个存储单元） X= 0 1 立即寻址 D字段为操作数

X= 1 0 变址寻址 有效地址 E= (RX)＋D （可寻址64K个存储单元） X= 1 1 相对寻址 有效地址 E=（PC）＋D （可寻址64K个存储单元） 其中RX为变址寄存器（16位），PC为程序计数器（16位），在变址和相对寻8．某机字长为32位，主存容量为1M，单字长指令,有50种操作码,采用页面寻址（1）指令格式如何安排？

（2）主存能划分成多少页面？每页多少单元？ （3）能否增加其他寻址方式？

解: （1）依题意,指令字长32位，主存1M字，需20位地址A19-A0。50种操作 寻址方式Mode为2位，指定寄存器Rn需4位。设有单地址指令、双 令，现只讨论前二种指令。 单地址指令的格式为：

Mode=00时为立即寻址方式，指令的23－0位为立即数； Mode=01时为直接寻址方式，指令的19－0位为有效地址。 双地址指令的格式为：

Mode1=01时为寄存器直接寻址方式，操作数S=(Rn)； Mode1=11时为寄存器间址寻址方式, 有效地址E=(Rn)。 Mode2=00时为立即寻址方式，指令的13-0位为立即数； Mode2=01时为页面寻址方式；

Mode2=10时为变址寻址方式，E=(Rn)+D；

Mode2=11时为变址间址寻址方式, E=((Rn)+D)。

＝16K字，

（2）由于页面寻址方式时，D为14位，所以页面大小应为

＝64个页面。可由PC的高6位指出页面号。

（3）能增加其它寻址方式，例上述间址方式、变址间址寻址方式。 14. 从以下有关RISC的描述中，选择正确答案。

A.采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况。 B.为了实现兼容，新设计的RISC，是从原来CISC系统的指令系统中挑选一部