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组成原理习题答案唐朔飞[精选]
(7)方案一:为使指令寻址范围可扩大到4M,需要有效地址22位,此时可将单字长一地址指令的格式改为双字长,如下图示: A(低16位) A(高6位) MOD(3位) OP(7位) 方案二:如果仍采用单字长指令(16位)格式,为使指令寻址范围扩大到4M,可通过段寻址方案实现。安排如下: 硬件设段寄存器DS(16位),用来存放段地址。在完成指令寻址方式所规定的寻址操作后,得有效地址EA(6位),再由硬件自动完成段寻址,最后得22位物理地址。 即:物理地址=(DS)?26 + EA 注:段寻址方式由硬件隐含实现。在编程指定的寻址过程完成、EA产生之后由硬件自动完成,对用户是透明的。 方案三:在采用单字长指令(16位)格式时,还可通过页面寻址方案使指令寻址范围扩大到4M。安排如下: 硬件设页面寄存器PR(16位),用来存放页面地址。指令寻址方式中增设页面寻址。当需要使指令寻址范围扩大到4M时,编程选择页面寻址方式,则:EA =(PR)‖A (有效地址=页面地址“拼接”6位形式地址),这样得到22位有效地址。 (8)为使一条转移指令能转移到主存的任一位置,寻址范围须达到4M,除了采用(7) 方案一中的双字长一地址指令的格式外,还可配置22位的基址寄存器或22位的变址寄存器,使EA = (BR) + A (BR为22位的基址寄存器)或EA =(IX)+ A(IX为22位的变址寄存器),便可访问4M存储空间。还可以通过16位的基址寄存器左移6位再和形式地址A相加,也可达到同样的效果。 总之,不论采取何种方式,最终得到的实际地址应是22位。 第8章 CPU的结构和功能 12 在5个功能段的指令流水线中,假设每段的执行时间分别是10ns、8ns、10ns、10ns和7ns。对于完成12条指令的流水线而言,其加速比为多少?该流水线的实际吞吐率为多少? 解: 由题意可知,各段执行时间最多为20ns,即: 加速比: 实际吞吐率: 26. 设某机配有A、B、C三台设备,其优先顺序按A?B?C降序排列,为改变中断处理次序,它们的中断屏蔽字设置如下: 011 C 010 B 111 A 屏蔽字 设备 请按下图所示时间轴给出的设备请求中断的时刻,画出CPU执行程序的轨迹。设A、B、C中断服务程序的执行时间均为20? s。 解:A、B、C设备的响应优先级为A最高、B次之、C最低,处理优先级为A最高、C次之、B最低。CPU执行程序的轨迹图如下: * 第4章 存储器 11. 一个8K×8位的动态RAM芯片,其内部结构排列成256×256形式,存取周期为0.1μs。试问采用集中刷新、分散刷新和异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少? 解:采用分散刷新方式刷新间隔为:2ms,其中刷新死时间为:256×0.1μs=25.6μs 采用分散刷新方式刷新间隔为: 256×(0.1μs+0.1μs)=51.2μs 采用异步刷新方式刷新间隔为:2ms 15. 设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用 (低电平有效)作访存控制信号, 作读写命令信号(高电平为读,低电平为写)。现有下列存储芯片:ROM(2K×8位,4K×4位,8K×8位),RAM(1K×4位,2K×8位,4K×8位),及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。试从上述规格中选用合适芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。要求: (1)最小4K地址为系统程序区,4096~16383地址范围为用户程序区。 (2)指出选用的存储芯片类型及数量。 (3)详细画出片选逻辑。 解:(1)地址空间分配图: 系统程序区(ROM共4KB):0000H-0FFFH 用户程序区(RAM共12KB):1000H-3FFFH ? (2)选片: ROM:选择4K×4位芯片2片,位并联 ? ? ? ?? RAM:选择4K×8位芯片3片,字串联 (RAM1地址范围为:1000H-1FFFH,RAM2地址范围为2000H-2FFFH, RAM3地址范围为:3000H-3FFFH) ? (3)各芯片二进制地址分配如下: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 RAM3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 RAM2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 RAM1 1 1 1 1 1
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