计算机组成原理课后答案计算机系统概论

第章 计算机系统概
1 什计算机系统计算机硬件计算机软件？硬件软件更重？
解：P3
计算机系统：计算机硬件系统软件系统组成综合体
计算机硬件：指计算机中电子线路物理装置
计算机软件：计算机运行需程序相关资料
硬件软件计算机系统中相互存缺样重

5 冯•诺曼计算机特点什？
解：冯•诺曼计算机特点：P8
l 计算机运算器控制器存储器输入设备输出设备五部件组成
l 指令数等位存放存储器址访问
l 指令数均二进制表示
l 指令操作码址码两部分组成操作码表示操作性质址码表示操作数存储器中位置
l 指令存储器中序存放通常动序取出执行
l 机器运算器中心（原始冯•诺曼机）

7 解释列概念：
机CPU存存储单元存储元件存储基元存储元存储字存储字长存储容量机器字长指令字长
解：P910
 机：计算机硬件体部分CPU存储器MM合成机
 CPU：中央处理器计算机硬件核心部件运算器控制器组成（早期运算器控制器芯片现CPU含运算器控制器外集成CACHE）
 存：计算机中存放正运行程序数存储器计算机工作存储器机存取存储体种逻辑部件控制电路组成
 存储单元：存放机器字具特定存储址存储单位
 存储元件：存储位二进制信息物理元件存储器中存储单位存储基元存储元单独存取
 存储字：存储单元存二进制代码逻辑单位
 存储字长：存储单元存二进制代码位数
 存储容量：存储器中存二进制代码总量（通常辅存容量分开描述）
 机器字长：指CPU次处理二进制数位数通常CPU寄存器位数关
 指令字长：条指令二进制代码位数

8 解释列英文缩写中文含义：
CPUPCIRCUALUACCMQXMARMDRIOMIPSCPIFLOPS
解：全面回答应分英文全称中文名功三部分
CPU：Central Processing Unit中央处理机（器）计算机硬件核心部件运算器控制器组成
PC：Program Counter程序计数器功存放前欲执行指令址动计数形成条指令址

IR：Instruction Register指令寄存器功存放前正执行指令
CU：Control Unit控制单元（部件）控制器核心部件功产生微操作命令序列
ALU：Arithmetic Logic Unit算术逻辑运算单元运算器核心部件功进行算术逻辑运算
ACC：Accumulator累加器运算器中存放运算前操作数存放运算结果寄存器
MQ：MultiplierQuotient Register商寄存器法运算时存放数法时存放商寄存器
X：字母没专指缩写含义作部件名表示操作数寄存器运算器中工作寄存器存放操作数
MAR：Memory Address Register存储器址寄存器存中存放欲访问存储单元址
MDR：Memory Data Register存储器数缓寄存器存中存放某单元读出写入某存储单元数
IO：InputOutput equipment输入输出设备输入设备输出设备总称计算机部外界信息转换传送
MIPS：Million Instruction Per Second秒执行百万条指令数计算机运算速度指标种计量单位

9 画出机框图分存数指令STA M加法指令ADD M（M均存址）例图中序标出完成该指令（包括取指令阶段）信息流程（→①）假设存容量256M*32位指令字长存储字长机器字长相等条件指出图中寄存器位数
解：机框图P13图111示
（1）STA M指令：PC→MARMAR→MMMM→MDRMDR→IR
OP(IR) →CUAd(IR) →MARACC→MDRMAR→MMWR
（2）ADD M指令：PC→MARMAR→MMMM→MDRMDR→IR
OP(IR) →CUAd(IR) →MARRDMM→MDRMDR→XADDALU→ACCACC→MDRWR
假设存容量256M*32位指令字长存储字长机器字长相等条件ACCXIRMDR寄存器均32位PCMAR寄存器均28位

10 指令数存存储器中计算机区分？
解：计算机区分指令数2种方法：
l 通时间段区分指令数取指令阶段（取指微程序）取出指令执行指令阶段（相应微程序）取出数
l 通址源区分PC提供存储单元址取出指令指令址码部分提供存储单元址取出操作数
第2章 计算机发展应
1 通常计算机更新换代什？
答：P22
组成计算机基电路元器件电子晶体集成电路等

2 举例说明专计算机通计算机区
答：计算机效率速度价格运行济性实性计算机划分通计算机专计算机通计算机适应性强牺牲效率速度济性专计算机效济快计算机适应性差例电脑计算器

第3章 系统总线
1 什总线？总线传输特点？减轻总线负载总线部件应具备什特点？
答：P41总线部件享传输部件
总线传输特点：某时刻路信息总线传输分时
减轻总线负载总线部件应通三态驱动缓电路总线连通
   
4 什设置总线判优控制？常见集中式总线控制种？特点？种方式响应时间快？种方式电路障敏感？
答：总线判优控制解决部件时申请总线时权分配问题
常见集中式总线控制三种：链式查询计数器定时查询独立请求
特点：链式查询方式连线简单易扩充电路障敏感计数器定时查询方式优先级设置较灵活障敏感连线控制程较复杂独立请求方式速度快硬件器件量连线成较高

5 解释列概念：总线宽度总线带宽总线复总线设备（模块）总线设备（模块）总线传输周期总线通信控制
答：P46
总线宽度：通常指数总线根数
总线带宽：总线数传输率指单位时间总线传输数位数
总线复：指条信号线分时传输信号
总线设备（模块）：指次总线传输期间拥总线控制权设备（模块）
总线设备（模块）：指次总线传输期间配合设备完成数传输设备（模块）动接受设备发命令
总线传输周期：指总线完成次完整传输需时间
总线通信控制：指总线传送程中双方时间配合方式

6 试较步通信异步通信
答：步通信：指统时钟控制通信控制方式简单灵活性差系统中部件工作速度差异较时总线工作效率明显降适合速度差场合
异步通信：指没统时钟控制通信部件间采应答方式进行联系控制方式较步复杂灵活性高系统中部件工作速度差异较时利提高总线工作效率

8 什说半步通信时保留步通信异步通信特点？
答：半步通信步通信样统时钟控制异步通信样允许传输时间致工作效率介两者间

10 什设置总线标准？知道目前流行总线标准？什plug and play？总线特点？
答：总线标准设置解决厂家类模块化产品兼容问题
目前流行总线标准：ISAEISAPCI等
plug and play：插EISAPCI等具功

11 画具双传输功总线逻辑图
答：总线两端分配置三态门总线具双传输功


12 设数总线接ABCD四寄存器求选合适74系列芯片完成列逻辑设计：
（1） 设计电路时间实现D→AD→BD→C寄存器间传送
（2） 设计电路实现列操作：
T0时刻完成D→总线
T1时刻完成总线→A
T2时刻完成A→总线
T3时刻完成总线→B
解：（1）T开三态门 D寄存器中容送总线buscp脉时总线数入 ABC寄存器中 Tcp时间关系图（1）示

图（1）
（2）三态门1受T0＋T1控制确保T0时刻D→总线T1时刻总线→接收门1→A三态门2受T2＋T3控制确保T2时刻A→总线T3时刻总线→接收门2→BT0T1T2T3波形图图（2）示

图(2)
314 设总线时钟频率8MHz总线周期等时钟周期果总线周期中行传送16位数试问总线带宽少？

解总线宽度 16位8 2B 总线带宽 8MHz×2B 16MBs
315 32位总线系统中总线时钟频率66MHz假设总线短传输周期4时钟周期试计算总线数传输率想提高数传输率采取什措施？

解法1： 总线宽度 32位8 4B 时钟周期 1 66MHz 0015µs
总线短传输周期 0015µs×4 006µs
总线数传输率 4B006µs 6667MBs
解法2： 总线工作频率 66MHz4 165MHz 总线数传输率165MHz×4B 66MBs
想提高总线数传输率提高总线时钟频率减少总线周期中时钟数增加总线宽度
316 异步串行传送系统中字符格式：1起始位8数位1校验位2终止位求秒传送120字符试求传送波特率特率
解： 帧 1+8+1+2 12位 波特率 120帧秒×12位1440波特
特率 1440波特×（812）960bps：特率 120帧秒×8 960bps
第 四 章

0静态RAM动态RAM区
静态RAM(SRAM)速度非常快电源存容会动消失基存储电路6MOS组成1位集成度相较低功耗较般高速缓存储器组成
动态RAM(DRAM)容103l06秒动消失必须周期性容消失前进行刷新基存储电路晶体电容组成集成度高成较低外耗电少需额外刷新电路DRAM运行速度较慢SRAMDRAM快2~5倍般PC机标准存储器采DRAM组成
1辅助储存技术指标
(1)记录密度 Dt1p Dbf1πd（min）
(2)储存容量 CNKS
(3)均寻址时间 TaTsa+Twd
(4)数传输率 DvDb*V
(5)误码率
2Cache三种映射方式：
（1）直接映射 实现简单够灵活
（2）全相联映射
（3）组相联映射
3 存储器层次结构体现什方？什分层次？计算机理层次？
答：存储器层次结构体现Cache存存辅存两存储层次
Cache存层次存储系统中CPU访存起加速作整体运行效果分析CPU访存速度加快接Cache速度寻址空间位价接存
存辅存层次存储系统中起扩容作程序员角度存储器容量位价接辅存速度接存
综合述两存储层次作整存储系统达速度快容量位价低优化效果
存CACHE间信息调度功全部硬件动完成存辅存层次调度目前广泛采虚拟存储技术实现存辅存部分通软硬结合技术组成虚拟存储器程序员存实际空间（物理址空间）虚拟址空间（逻辑址空间）编程程序运行时软硬件动配合完成虚拟址空间存实际物理空间转换两层次调度转换操作程序员说透明

4 说明存取周期存取时间区
解：存取周期存取时间区：存取时间仅完成次操作时间存取周期仅包含操作时间包含操作线路恢复时间：
存取周期 存取时间 + 恢复时间

5 什存储器带宽？存储器数总线宽度32位存取周期200ns存储器带宽少？
解：存储器带宽指单位时间存储器进出信息数量
存储器带宽 1200ns ×32位 160M位秒 20MB秒 5M字秒
注意：字长32位16位（注：1ns109s）

6 某机字长32位存储容量64KB字编址寻址范围少？存字节编址试画出存字址字节址分配情况
解：存储容量64KB时字节编址寻址范围64K字编址寻址范围：
64K （328） 16K
存字址字节址分配情况：（略）
7 容量16K×32位存储器址线数线总少？选列规格存储芯片时需少片？
1K×4位2K×8位4K×4位16K×1位4K×8位8K×8位
解：址线数线总 14 + 32 46根
选择芯片时需片数：
1K×4：（16K×32） （1K×4） 16×8 128片
2K×8：（16K×32） （2K×8） 8×4 32片
4K×4：（16K×32） （4K×4） 4×8 32片
16K×1：（16K×32） （16K×1） 1×32 32片
4K×8：（16K×32） （4K×8） 4×4 16片
8K×8：（16K×32） （8K×8） 2×4 8片
9 什刷新？什刷新？说明刷新种方法
解：刷新：DRAM定期进行全部重写程
刷新原：电容泄漏引起DRAM存信息衰减需时补充安排定期刷新操作
常刷新方法三种：集中式分散式异步式
集中式：刷新间隔时间集中安排段时间进行刷新存CPU访存死时间
分散式：读写周期插入刷新周期CPU访存死时间
异步式：集中式分散式折衷
讨：
  1刷新生较：
      点：
    •动作机制样利DRAM存储元破坏性读操作时重写程实现
    •操作性质样属重写操作

区：
    •解决问题样生解决DRAM存储元破坏性读出时信息重写问题刷新解决长时间访存时信息衰减问题
    •操作时间样生紧读操作时间机进行刷新间隔时间周期定时重复进行

    •动作单位样生存储单元单位次仅重写刚读出字位刷新行单位次重写整存储器芯片部存储矩阵行
    •芯片部IO操作样读出生时芯片数引脚读出数输出刷新时CAS信号效芯片数引脚读出数输出（唯RAS效刷新部读）鉴述区避免两种操作混淆分做生刷新
2CPU访存周期存取周期区：
    CPU访存周期CPU边存储器工作周期定真正存储器工作周期存取周期存储器速度指标反映存储器真正工作周期时间
      3分散刷新读写周期插入刷新周期读写周期插入刷新周期时读写周期刷新周期合起构成CPU访存周期
    4刷新定时方式3种2种定忘重性异步刷新方式
   

10 半导体存储器芯片译码驱动方式种？
解：半导体存储器芯片译码驱动方式两种：线选法重合法
线选法：址译码信号选中字位结构简单费器材
重合法：址分行列两部分译码行列译码线交叉点选单元种方法通行列译码信号重合选址称矩阵译码节省器材量常译码驱动方式

11 8K×8位动态RAM芯片部结构排列成256×256形式存取周期01μs试问采集中刷新分散刷新异步刷新三种方式刷新间隔少？
解：采集中刷新方式刷新间隔2ms中刷新死时间：256×01μs256μs
采分散刷新方式刷新间隔：256×01μ256μs
采异步刷新方式刷新间隔2ms

12 画出1024×4位存储芯片组成容量64K×8位存储器逻辑框图求64K分成4页面页面分16组指出需少片存储芯片
解：设采SRAM芯片：
总片数 （64K×8位） （1024×4位） 64×2 128片
题意分析：题设计存储器结构分总体页面组三级画图时应分三级画首先应确定级容量：
页面容量 总容量 页面数 64K×8 4 16K×8位4片16K×8字串联成64K×8位
组容量 页面容量 组数   16K×8位 16 1K×8位16片1K×8位字串联成16K×8位
组片数 组容量 片容量 1K×8位 1K×4位 2片两片1K×4位芯片位联成1K×8位
存储器逻辑框图：（略）

13 设64K×8位RAM芯片试问该芯片少基单元电路（简称存储基元）？欲设计种具述样存储基元芯片求芯片字长选择应满足址线数线总试确定种芯片址线数线说明种解答
解：存储基元总数 64K×8位 512K位 219位
思路：满足址线数线总应量存储元安排字址位数字数成2幂关系较压缩线数
解：设址线根数a数线根数b片容量：2a×b 219b 219a
a 19b 1总 19+1 20
a 18b 2总 18+2 20
  a 17b 4总 17+4 21
  a 16b 8总 16+8 24
  ……     ……
出：片字数越少片字长越长引脚数越片字数减1片位数均2幂变化
结：果满足址线数线总种芯片引脚分配方案两种：址线 19根数线 1根址线 18根数线 2根

14 某8位微型机址码18位4K×4位RAM芯片组成模块板结构存储器试问：
（1）该机允许存空间少？
（2）模块板32K×8位需模块板？
（3）模块板片RAM芯片？
（4）少片RAM？
（5）CPU选择模块板？
解：（1）该机允许存空间：218 × 8位 256K×8位 256KB
（2）模块板总数 256K×8 32K×8 8块
（3）板片数 32K×8位 4K×4位 8×2 16片
（4）总片数 16片×8 128片
（5）CPU通高3位址译码输出选择模板次高3位址译码输出选择芯片址格式分配：


415 设CPU16根址线8根数线（低电效）作访存控制信号作读写命令信号（高电读低电写）现列存储芯片：ROM（2K×8位4K×4位8K×8位）RAM（1K×4位2K×8位4K×8位）74138译码器门电路（门电路定）试述规格中选合适芯片画出CPU存储芯片连接图求：
（1）4K址系统程序区4096~16383址范围户程序区
（2）指出选存储芯片类型数量
（3）详细画出片选逻辑
解：（1）址空间分配图：
系统程序区（ROM4KB）：0000H0FFFH
户程序区（RAM12KB）：1000HFFFFH
  （2）选片：ROM：选择4K×4位芯片2片位联 RAM：选择4K×8位芯片3片字串联(RAM1址范围1000H1FFFHRAM2址范围2000H2FFFH RAM3址范围3000H3FFFH)
  （3）芯片二进制址分配：

A15
A14
A13
A12
A11
A10
A9
A8
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0

ROM12
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
RAM1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
RAM2
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
RAM3
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
CPU存储器连接逻辑图片选逻辑图(3)示：

图（3）


16 CPU假设题现8片8K×8位RAM芯片CPU相连试回答：
（1）74138译码器画出CPU存储芯片连接图
（2）写出片RAM址范围
（3）果运行时发现片RAM写入数A000H起始址存储芯片相数分析障原
（4）根（1）连接图出现址线A13CPU断线搭接高电出现什果？
解：（1）CPU存储器芯片连接逻辑图：

   （2）址空间分配图：
RAM00000H1FFFH
RAM12000H3FFFH
RAM24000H5FFFH
RAM36000H7FFFH
RAM48000H9FFFH
RAM5A000HBFFFH
RAM6C000HDFFFH
RAM7E000HFFFFH
（3）果运行时发现片RAM写入数A000H起始址存储芯片(RAM5)相数根障原：该存储芯片片选输入端总处低电假设芯片译码器身情况：
1）该片CS端WE端错连短路
2）该片CS端CPUMREQ端错连短路
3）该片CS端线错连短路
（4）果址线A13CPU断线搭接高电会出现A13恒1情况时存储器寻址A131址空间(奇数片)A130半址空间（偶数片）永远访问A130址空间（偶数片）进行访问错误访问A131应空间(奇数片)中

17 写出1100110111101111应汉明码
解：效信息均n4位假设效信息b4b3b2b1表示
校验位位数k3位（2k>n+k+1）
设校验位分c1c2c3汉明码4+37位：c1c2b4c3b3b2b1
校验位汉明码中分处第124位
c1b4⊕b3⊕b1
c2b4⊕b2⊕b1
c3b3⊕b2⊕b1
效信息1100时c3c2c1011汉明码1110100
效信息1101时c3c2c1100汉明码0011101
效信息1110时c3c2c1101汉明码1011110
效信息1111时c3c2c1010汉明码0110111

18 已知收汉明码（配偶原配置）1100100110011111000001100001检查述代码否出错？第位出错？
解：假设接收汉明码：c1’c2’b4’c3’b3’b2’b1’
纠错程：
P1c1’⊕b4’⊕b3’⊕b1’
P2c2’⊕b4’⊕b2’⊕b1’
P3c3’⊕b3’⊕b2’⊕b1’
果收汉明码1100100p3p2p1011说明代码错第3位（b4’）出错效信息：1100
果收汉明码1100111p3p2p1111说明代码错第7位（b1’）出错效信息：0110
果收汉明码1100000p3p2p1110说明代码错第6位（b2’）出错效信息：0010
果收汉明码1100001p3p2p1001说明代码错第1位（c1’）出错效信息：0001

22 某机字长16位常规存储空间64K字想改高速存储芯片访存速度提高8倍采取什措施？画图说明
解：想改高速存储芯片访存速度提高8倍采取八体交叉存取技术8体交叉访问时序图：


18 什程序访问局部性？存储系统中级采程序访问局部性原理？
解：程序运行局部性原理指：段时间访问程序数次访问空间访问程序数集中片存储区访问序指令序执行转移执行性 (约 51 )存储系统中Cache—存层次采程序访问局部性原理

25 Cache做CPU芯片什处？指令Cache数Cache分开什处？
答：Cache做CPU芯片面处：
1）提高外部总线利率CacheCPU芯片CPU访问Cache时必占外部总线
2）Cache占外部总线意味着外部总线更支持IO设备存信息传输增强系统整体效率
3）提高存取速度CacheCPU间数通路缩短存取速度提高
指令Cache数Cache分开处：
1）支持超前控制流水线控制利类控制方式指令预取操作完成
2）指令CacheROM实现提高指令存取性
3）数Cache数类型支持更灵活支持整数（例32位）支持浮点数（64位）
补充：
Cache结构改进第三措施分级实现二级缓存结构片Cache（L1）存间设片外Cache（L2）片外缓存弥补片缓存容量够缺点存片缓存间起滑速度差作加速片缓存调入调出速度

30 组相连映射CACHE64块组成组包含4块存包含4096块块128字组成访存址字址试问存高速存储器址位？画出存址格式
解：cache组数：64416 Cache容量：64*128213字cache址13位
存分409616256区区16块
存容量：4096*128219字存址19位址格式：
存字块标记（8位）
组址（4位）
字块址（7位）
32 设某机存容量4MBCache容量16KB字块8字字32位设计四路组相联映象（Cache组4字块）Cache组织求：
（1）画出存址字段中段位数
（2）设Cache初态空CPU次存第012……99号单元读出100字（存次读出字）重复次序读8次问命中率少？
（3）Cache速度存6倍试问CacheCache相速度提高少倍？
  答：
（1）容量字节表示存址字段格式划分：
    8           7           2           3         2

（2）题意中出字址连续（1）中址格式低2位参加字读出操作存读0号字单元时存0号字块（0~7）调入Cache（0组x号块）存读8号字单元时1号块（8~15）调入Cache（1组x号块）…… 存读96号单元时12号块（96~103）调入Cache（12组x号块）
»    需调1008 13次存中100数调入Cache读第1遍时CPU需访问存13次外重复读时需访问存800读操作中：

  访Cache次数（10013）+700787次
» 098 »  Cache命中率787800 98
（3）设Cache时访存需时800T（T存周期）加入Cache需时：
      （131167+13）T»T6+13T´787
144167T»                     
  555倍»：800T144167T
    CacheCache相速度提高455倍左右
38 磁盘组六片磁盘片两记录面存储区域径22厘米外径33厘米道密度 40道厘米层密度400位厘米转速2400转分问：
    （1）少存储面？
    （2）少柱面？
    （3）盘组总存储容量少？
    （4）数传输率少？
    解：
    （1）掉两保护面：
6 × 2 2 10存储面
    （2）效存储区域
        （3322） 2 55cm
        柱面数 40道cm × 55 220道
p    （3）层道周长22 6908cm
            道容量400位cm×6908cm
          3454B
            面容量3454B × 220道
          759880B
        盘组总容量 759880B × 10面
                      7598800B
（4）转速 2400转 60秒
          40转秒
      数传输率 3454B × 40转秒
                        138160 BS
注意：
1）计算盘组容量时般应掉保护面
精度选取引起答案般取两位数p2）
盘组总磁道数（盘面磁道数）¹3）柱面数
4）数传输率盘面数关
5）数传输率单位时间秒分
439 某磁盘存储器转速3000转分4记录盘面毫米5道道记录信息12 288字节磁道直径230mm275道求：
（1）磁盘存储器存储容量
（2）高位密度（磁道位密度）低位密度
（3）磁盘数传输率
（4）均等时间
解： （1）存储容量 275道×12 288B道×4面 13 516 800B
（2）高位密度 12 288B230
p≈17Bmm≈136位mm（取整）
磁道直径230mm+275道5道 × 2 230mm + 110mm 340mm
低位密度 12 288B 340p≈11Bmm≈92位 mm （取整）
（3）磁盘数传输率 12 288B × 3000转分12 288B × 50转秒614 400BS
（4）均等时间 150 2 10ms
讨：1题出道容量单位字节算出存储容量单位字节位
2算出位密度单位终应转换成bpm(位毫米）
3均等时间磁盘转半圈时间容量关


441 设效信息110试生成项式G(x) 11011编成循环冗余校验码
解：编码程：
M(x) 110 n 3
G(x) 11011 k+1 5 k 4
M(x)·x4 110 0000
M(x)·x4G(x) 110 000011011100+110011011 R(x) 1100
M(x)·x4+R(x) 110 0000+1100110 1100 CRC码 （73）码
注：题G(x)选太高位低位出错时余数相均0001时检错法纠错


第 五 章

1 IO编址方式？特点？
    解：常IO编址方式两种： IO存统编址IO独立编址
    特点： IO存统编址方式IO址采存单元址完全样格式IO设备存占址空间CPU访问存样访问IO设备需安排专门IO指令
    IO独立编址方式时机器IO设备专门安排套完全存址格式址编码时IO址存址两独立空间CPU需通专门IO指令访问IO址空间
讨：IO编址方式意义：
    IO编址方式选择影响指令系统设计时IO指令安排描述特点时定说明种IO编址方式应IO指令设置情况
´  IO存统编址方式IO址成存储址部分占存空间
    问题：确切讲 IO存统编址空间总线空间IO占存扩展空间
IO独立编址方式明显IO址标识´  IO存统编址方式没
    问题：种编址方式IO址相应指令提供址身没特殊标识
   
2 简说明CPUIO间传递信息采种联络方式？分什场合？
    答： CPUIO间传递信息常采三种联络方式：直接控制（立响应） 步异步 适场合分：

    直接控制适结构极简单速度极慢IO设备CPU直接控制外设处某种状态须联络信号
    步方式采统时标进行联络适CPUIO速度差距离传送场合
    异步方式采应答机制进行联络适CPUIO速度差较远距离传送场合
讨：注意IO交换方式IO传送分类方式IO联络方式区：
    串行行IO传送方式常描述IO传送宽度类型
      IO交换方式讨传送程控制方法
      IO联络方式解决传送时CPUIO间取通信联系建立起操作步配合关系
´  步方式适CPUIO工作速度完全步场合
    问题： IO 达CPU工作速度完全步般步方式实质慢快采步方式般CPU达满负荷工作
53 IO设备机交换信息时鸡枞控制方式？简述特点
(1）程序直接控制方式：称查询方式采该方式数CPU外设间传送完全计算机程序控制CPU操作外围设备操作步硬件结构简单外部设备动作慢浪费CPU时间系统效率低
（2）程序中断方式：外设备准备绪中断方式猪肚通知CPUCPU相应IO设备中断请求暂停现行程序执行转IO设备服务科明显提高CPU利率定程度实现机IO设备行工作硬件结构负载服务开销时间
（3）DMA方式中断方式样实现机IO设备行工作DMA方式直接硬件实现贮存IO设备间数传送传送期间需CPU程序干预CPU继续执行原程序CPU利率系统效率中断方式更高DMA方式硬件结构更复杂
IO通道方式IO处理机方式
6 字符显示器接口电路中配缓存储器读存储器作？
    解：显示缓存储器作支持屏幕扫描时反复刷新读存储器作字符发生器起着字符ASCII码转换字形点阵信息作
   
8 某计算机IO设备采异步串行传送方式传送字符信息字符信息格式位起始位七位数位位校验位位停止位求秒钟传送480字符该设备数传送速率少？
    解：480×104800位秒4800波特
    波特——数传送速率波特率单位
  注：题意中出字符传送速率：字符秒求数传送速率串行传送时般波特率表示
  两者区：字符传送率数纯效传送率含数格式信息波特率毛传送率含数格式信息
   
10 什IO接口什设置IO接口？IO接口分类？
    解： IO接口般指CPUIO设备间连接部件 IO接口分类方法：
    数传送方式分行接口     串行接口两种
    数传送控制方式分程序控制接口程序中断接口DMA接口三种
 512 结合程序查询方式接口电路说明工作程
解：程序查询接口工作程（输入例）：1）CPU发IO址®址总线®接口®设备选择器译码®选中发SEL信号®开命令接收门2）CPU发启动命令® D置0B置1 ®接口设备发启动命令
®设备开始工作3）CPU等输入设备读出数® DBR4）外设工作完成完成信号®接口® B置0D置15）准备绪信号®控制总线® CPU6）输入：CPU通输入指令（IN）DBR中数取走
输出数传送方相反外操作输入类似工作程：1）CPU发IO址®址总线®接口®设备选择器译码®选中发SEL信号®开命令接收门2）输出： CPU通输出指令（OUT）数放入接口DBR中 3）CPU发启动命令® D置0B置1 ®接口设备发启动命令®设备开始工作4）CPU等输出设备数 DBR取走5）外设工作完成完成信号®接口® B置0D置16）准备绪信号®控制总线® CPUCPU通指令次接口DBR输出数进行第二次传送

13 说明中断量址入口址区联系
    解：
    中断量址入口址区：
    量址硬件电路（量编码器）产生中断源存址编号中断入口址中断服务程序首址
    中断量址入口址联系：
    中断量址理解中断服务程序入口址指示器（入口址址）通访存获中断服务程序入口址 (两种方法：量址指单元放条JUM指令存中设量址表参考843）
讨：
  硬件量法实质：
  响应中断时更快更进入应中断服务程序执行希硬件直接提供中断服务程序入口址存址字较长时硬件先提供中断源编号编号间接获中断服务程序入口址种中断源编号量址
  台计算机系统带中断源数量限量址存址短编码器类逻辑部件实现方便
   
14 什条件IO设备CPU提出中断请求？
    解：IO设备CPU提出中断请求条件：IO接口中设备工作完成状态1（D1）中断屏蔽码0 （MASK0）CPU查询中断时中断请求触发器状态1（INTR1）
   
15 什中断允许触发器？作？
    解：中断允许触发器CPU中断系统中部件起着开关中断作（中断总开关中断屏蔽触发器视中断分开关）
     
16 什条件什时间CPU响应IO中断请求？
    解：CPU响应IO中断请求条件时间：中断允许状态1（EINT1）少中断请求查条指令执行完时响应中断
     
17 某系统输入数进行取样处理抽取输入数CPU中断处理次取样数存存储器缓区中该中断处理需P秒外缓区存储N数程序取出进行处理处理需Q秒试问该系统踪秒少次中断请求？
    解：道求中断饱度题注意程序数处理中断处理Q秒算中断次数

  N数需处理时间P×N+Q秒
  均数需处理时间 （P×N+Q） N秒
  求倒数：
  该系统踪秒中断请求数N（P×N+Q）次
   
19 程序中断方式中磁盘申请中断优先权高印机印机正进行印时磁盘申请中断请求试问否印机输出停等磁盘操作结束印机输出继续进行？什？
    解：道重中断题磁盘中断优先权高印机应印机输出停等磁盘操作结束印机输出继续进行印机速度磁盘输入输出速度慢暂停印会造成数丢失

讨：
´ 印机停理种：
印容已存入印机缓存´ 
    问题：1）果印机缓存呢？
        2）果印机缓存需程序中断方式交换？（应DMA)
指令执行末查中断执行印指令时会响应磁盘中断´ 
    问题：印中断处理程序印指令？
采字节交叉传送方式两者时请求中断时先响应盘响应印机交叉服务´ 
    问题：程序中断方式？
印机速度CPU慢CPU数发送印机磁盘服务时印机慢慢印´ 
    问题：停止印机传送停止印机动作？
印机感觉印机工作连贯´ 
    问题：感觉速度计算机工作速度？
     
28 CPUDMA请求中断请求响应时间否样？什？
      解： CPUDMA请求中断请求响应时间样两种方式交换速度相差CPU必须更短时间间隔查询响应DMA请求（存取周期末）

讨：
  CPUDMA响应时´ 
      时响应？
CPU响应DMA时间更短´   
´    DMA中断速度高
      短高样具体程度？
´ 样DMACPU享存会出现两者争存突CPU必须总线DMA接口常停止CPU访存周期窃取DMACPU交访存三种方式效分时存
    种情况仅仅存DMA中断程序间？答非问    
   
30 DMA工作方式中CPU暂停方式周期挪方式数传送流程？画图说明
    解：两种DMA方式工作流程见页区传送阶段现行程序否完全停止访存

停止CPU访存方式DMA工作流程：
现行程序             CPU             DMAC             IO
      CPU                     DMAC                     IO
          B                               C                               D
周期窃取方式DMA工作流程：
现行程序             CPU             DMAC             IO
      CPU                     DMAC                     IO
        B                               C                               D
   
31 s试问该外设否程序中断方式机交换信息什？m假设某设备CPU传送信息高频率40K次秒相应中断处理程序执行时间40
  sm  解：该设备CPU传送信息时间间隔 140K0025×10325 < sm40
    ：该外设程序中断方式机交换信息中断处理程序执行速度该外设交换速度慢
讨：
  s）较接传送程会频繁断CPU执行程序执行中断服务程序程序中断方式……ms）中断处理时间（40m×IO传送（25
  错：时CPU执行程序？
举例说明： （输入）
    假设初始CPU空闲IO第数放接口数缓寄存器中CPU发第中断请求CPU立响应
    IO设备匀速运行 s时响应ms第二中断请求CPU正执行中断程序接收第数 40m25
    s时响应ms第三中断请求CPU正执行中断程序接收第二数80m50
    s第四中断请求时第三中断请求没响应放数缓寄存器中第三数接收第四数掉m75
    讨：
  sCPU部分时间处踏步等状态m 交换次时25+4065´ 
sm        错1：25 IO传送间隔指设备准备数时间（输入）段时间设备CPU行工作
        错2：程序中断存踏步等
´      1061´40´40K6秒时间长程序中断划算
中断处理程序执行时间？´        错1：设备传送频率
        错2：越慢速设备越适合中断
外设CPU间足够缓区程序中断方式´     
        果安排足够缓区DMA方式？
    讨（续）：
两者速度相差较没必中断´   
     
32 否采条指令执行结束时响应DMA请求方案什？行应采取什方案？m设磁盘存储器转速3000转分分8扇区扇区存储1K字节存磁盘存储器数传送宽度16位（次传送16位）假设条指令长执行时间25
    解：先算出磁盘传送速度然指令执行速度进行较出结

16¸16 1K ×8 ×8 ¸道容量1KB×8
        1K ×44K字
数传率4K字×3000转分
        4K字×50转秒 200K字秒
sm5»字传送时间1200K字秒
  注：1K1024数块单位缩写
5 sm<<25 s采条指令执行结束响应DMA请求方案应采取CPU机器周期末查询响应DMA请求方案（通常安排CPU机器周期MM存取周期）m
    讨：
    扇面扇段扇区：扇面指磁盘分区形成扇形区域扇段指扇面磁道应弧形区域扇区通常泛指扇面扇段磁盘柱面存取扇面存取惯扇区指扇段特说明会引起误会
    问题：否磁盘转圈读完扇区磁道？
    答：应：磁盘转圈读完磁道扇区然转盘面位置磁道接着读(果文件未读完话）
´    sCPU工作周期存周期应采DMACPU交访存msCPU执行指令20ms存占5m行25
      sm错1：题意CPU执行指令25
指令周期¹      错2：CPU工作周期存周期（步控制）
´        行传送间隔20ms远指令执行周期应DMA接口设容量存储器减少DMA传送占总线时间
    想采DMA慢速设备（印机等）采法磁盘需外占总线时间较长DMA传送停止CPU访存DMA采周期窃取方式DMA次传送占存周期时间
   
33 试面七方面较程序查询程序中断DMA三种方式综合性
    （1）数传送赖软件硬件
    （2）传送数基单位
    （3）行性
    （4）动性
    （5）传输速度
    （6）济性
    （7）应象
    解：较：
    （1）程序查询程序中断方式数传送赖软件DMA赖硬件 （注意：里指趋势）
    （2）程序查询程序中断传送数基单位字字节DMA数块
    （3）程序查询方式传送时CPUIO设备串行工作
    程序中断方式时CPUIO设备行工作现行程序IO传送串行进行
    DMA方式时CPUIO设备行工作现行程序IO传送行进行
    （4）程序查询方式时CPU动查询IO设备状态
    程序中断DMA方式时CPU动接受IO中断请求DMA请求
    （5）程序中断方式软件额外开销时间较传输速度慢
    程序查询方式软件额外开销时间基没传输速度中断快

    DMA方式基硬件实现传送速度快
注意：程序中断方式然CPU运行效率程序查询高传输速度程序查询慢
      （6）程序查询接口硬件结构简单济
    程序中断接口硬件结构稍微复杂较济
    DMA控制器硬件结构复杂成高
    （7）程序中断方式适中低速设备IO交换
    程序查询方式适中低速实时处理程
    DMA方式适高速设备IO交换
    讨：
    问题1：里传送速度指IO设备存间IOCPU间？
    答：视具体传送方式定程序查询程序中断IOCPU间交换DMAIO存间交换
    问题2：动性应CPU操作方式IO操作方式
程序查询方式：缓器容量（块二进制数字）单位传送´   
´    程序中断方式：量址中数（二进制编码）单位传送
DMA：传送单位根数线根数定´   
   
30 什重中断？实现重中断必条件什？
    解：重中断指：CPU执行某中断服务程序程中发生更高级更紧迫事件CPU暂停现行中断服务程序执行转处理该事件中断处理完返回现行中断服务程序继续执行程
    实现重中断必条件：现行中断服务期间中断允许触发器1开中断
 
第   六   章

2 已知X0a1a2a3a4a5a6（ai01）讨列种情况时ai取值    
（1）X > 18  ³12    
（2）X X³ 
（3）14 > 116    
解： （1）X > 12a11a2~a6全0（a2 or a3 or a4 18a1~a3全0（a1 or a2 or a3 1）³or a5 or a6 1）     （2）X a4~a6取01
X³（3）14 > 116a10a2取01     a20时a30必须a41a5a6全0（a5 or a61a31a4~a6取01     a21时 a3~a6取01    

3 设x整数[x]补1x1x2x3x4x5求 x < 16试问 x1~x5 应取值？    
解：x < 16需 x10x2~x5 意（注：负数绝值补码码值反）
   
64 设机器数字长8位（含1位符号位）写出应列真值原码补码反码
13642912810087
解：真值机器码应关系：
真 值
十进制 二进制 原 码 反 码 补 码
1364 000 1101 1001 1010 1110 0101 1110 0110
29128 0001 1101 0001 1101 0001 1101 0001 1101
100 110 0100 0110 0100 0110 0100 0110 0100
87 101 0111 1101 0111 1010 1000 1010 1001   
5 已知[x]补求[x]原x [x1]补1   1100 [x2]补1   1001 [x3]补0   1110   [x4]补1   0000 [x5]补10101 [x6]补11100 [x7]补00111 [x8]补10000    
解：[x]补[x]原x应关系：
   
6 设机器数字长8位（含1位符号位）分整数数两种情况讨真值x值时[x]补[x]原成立    
解：     x数时x         [x]补[x]原成立         x < 0x 12时           [x]补[x]原成立     0         [x]补[x]原成立         x³x整数时x < 0x 64时           [x]补[x]原成立
   
7 设x真值x*绝值说明[x*]补[x]补否成立    
解：x真值x*绝值时[x*]补[x]补成立 [x*]补[x]补结x>0时成立x<0时[x*]补负值[x]补正值时[x*]补等[x]补    

8 讨[x]补>[y]补否x>y？    
解：[x]补>[y]补定x>y [x]补 > [y]补时 x > y结 x > 0y > 0 x<0y<0时成立x>0 y<0时x>y负数补码符号位1[x]补<[y]补样x<0 y >0时x < y[x]补>[y]补
注意： 1）绝值负数值反负数绝值越补码值越 x<0y<0时[x]补>[y]补必x>y 2）补码符号位数值位体分开分析 3）完整答案应分四种情况分析通充分分析种成立情况获正确答案 4）补码0符号位0xy0纳>0类情况讨 5）考虑数字系统间较（分析xy字长等时情况意义）      
   
 12 设浮点数格式：阶码5位（含1位阶符）尾数11位（含1位数符）写出51128271024应机器数求：
（1）阶码尾数均原码
（2）阶码尾数均补码
（3）阶码移码尾数补码    
解：题意画出该浮点数格式：
阶符1位
阶码4位
数符1位
尾数10位
     十进制数转换二进制：x1 51128 00110011B 21 * 0110 011B
    x2 271024 00000011011B 25*(011011B）
数浮点规格化数：
（1）[x1]浮100010110 011 000 0
[x2]浮101011110 110 000 0
（2）[x1]浮111110110 011 000 0
[x2]浮110111001 010 000 0
（3）[x1]浮011110110 011 000 0
[x2]浮010111001 010 000 0

13 浮点数格式题阶码基值分取216时     （1）说明216浮点数中表示     （2）基值浮点数什影响？     （3）阶码尾数均补码表示尾数采规格化形式出两种情况表示正数非零正数真值    
解：（1）阶码基值取值浮点数中均隐含表示：216出现浮点格式中仅约定
    （2）基值时数表示范围精度影响：浮点格式变情况基越表示浮点数范围越精度越降     （3）r2时正数浮点格式：           011110111 111 111 1           真值：N+max215×（1210）           非零规格化正数浮点格式：           100000100 000 000 0           真值：N+min216×21217           r16时正数浮点格式：           0111101111 1111 11           真值：N+max1615×（1210）           非零规格化正数浮点格式：           1000000001 0000 00           真值：N+min1616×1611617
   
14 设浮点数字长32位欲表示±6万间十进制数保证数精度条件阶符数符取位外阶码尾数取位？样分配该浮点数溢出条件什？    
解：保证数精度应取阶基2     表示±6万间十进制数32768（215）< 6万 <65536（216）：阶码阶符外应取5位（取2幂）     ：尾数位数3211525位     25（32）     该浮点数格式：     1             5             1    ³ 格式该浮点数溢条件：阶码           25
   
15 什机器零？求全0表示机器零浮点数阶码尾数应采取什机器数形式？    
解：机器零指机器数表示零形式真值零区：机器零数轴表示0点附段区域计算机中机器数精度达数均视机器零真零应数轴点（0点）求全0表示浮点机器零浮点数阶码应移码尾数补码表示（时阶码阶尾数零移码码值正0补码零形式0拼起正串0形式）
 16．设机器数字长16位写出列种情况表示数范围设机器数采位符号位答案均十进制表示
    （1）符号数
    （2）原码表示定点数
    （3）补码表示定点数
    （4）补码表示定点整数
    （5）原码表示定点整数
    （6）浮点数格式：阶码6位（含1位阶符）尾数10位（含1位数符）分写出正数负数表示范围
    （7）浮点数格式（6）机器数采补码规格化形式分写出应正数负数真值范围
解：（1）符号整数：0 —— 216 1：0—— 65535
   符号数：0 —— 1 216 ：0 —— 099998
（2）原码定点数：1 + 215——1 215 ：099997 —— 099997
（3）补码定点数： 1——1 215 ：1——099997
（4）补码定点整数：215——215 1 ：32768——32767
（5）原码定点整数：215 + 1——215 1：32767——32767
（6）题意画出该浮点数格式阶码尾数均采原码非规格化数表示时：
负数 111 1111000 000 001 29´231
负数 011 1111111 111 111 （129）´231
负数表示范围：（129）´231 —— 29´231
正数 011 1110111 111 111 （129）´231
正数 111 1110000 000 001 29´231
正数表示范围：29´231 ——（129）´231
（7）机器数采补码规格化形式时考虑隐藏位
负数100 0001011 111 111 21´232
负数011 1111000 000 000 1´231
负数表示范围：1´231 —— 21´232
正数011 1110111 111 111 （129）´231
正数100 0000100 000 000 21´232
正数表示范围：21´232 ——（129）´231
 
17 设机器数字长8位（包括位符号位）列机器数进行算术左移位两位算术右移位两位讨结果否正确
[x1]原0001 1010[y1]补0101 0100[z1]反1010 1111
  [x2]原1110 1000[y2]补1110 1000[z2]反1110 1000
  [x3]原1001 1001[y3]补1001 1001[z3]反1001 1001
解：算术左移位：
[x1]原0011 0100正确
[x2]原1101 0000溢出（丢1）出错
[x3]原1011 0010正确
[y1]补0010 1000溢出（丢1）出错
[y2]补1101 0000正确
[y3]补1011 0010溢出（丢0）出错
[z1]反1101 1111溢出（丢0）出错
[z2]反1101 0001正确
[z3]反1011 0011溢出（丢0）出错
算术左移两位：
[x1]原0110 1000正确
[x2]原1010 0000溢出（丢11）出错
[x3]原1110 0100正确
[y1]补0101 0000溢出（丢10）出错
[y2]补1010 0000正确
[y3]补1110 0100溢出（丢00）出错
[z1]反1011 1111溢出（丢01）出错
[z2]反1010 0011正确
[z3]反1110 0111溢出（丢00）出错
算术右移位：
[x1]原0000 1101正确
[x2]原1011 0100正确
[x3]原1000 1100(1)丢1产生误差
[y1]补0010 1010正确
[y2]补1111 0100正确
[y3]补1100 1100(1)丢1产生误差
[z1]反1101 0111正确
[z2]反1111 0100(0)丢0产生误差
[z3]反1100 1100正确
算术右移两位：
[x1]原0000 0110（10）产生误差
[x2]原1001 1010正确
[x3]原1000 0110（01）产生误差
[y1]补0001 0101正确
[y2]补1111 1010正确
[y3]补1110 0110（01）产生误差
[z1]反1110 1011正确
[z2]反1111 1010（00）产生误差
[z3]反1110 0110（01）产生误差   
18 试较逻辑移位算术移位    
解：逻辑移位算术移位区：     逻辑移位逻辑数符号数进行移位特点左移右移空出位均补0移位时考虑符号位     算术移位带符号数进行移位操作关键规移位时符号位保持变空出位补入值数正负移位方采码制等关补码反码右移时具符号延伸特性左移时产生溢出错误右移时丢失精度
   
19 设机器数字长8位（含1位符号位）补码运算规计算列题
  （1）A964 B1332求A+B
  （2）A1932B17128求AB
  （3）A316B932求A+B
  （4）A87B53求AB
  （5）A115B24求A+B    
解：（1）A964 0001 0010B B 1332 0011 0100B
      [A]补0001 0010 [B]补1100 1100
[A+B]补 00010010 + 11001100 11011110 ——溢出
A+B 0010 0010B 1764
  （2）A1932 0100 1100B B 17128 0001 0001B
        [A]补0100 1100 [B]补1110 1111 [B]补0001 0001
[AB]补 01001100 + 00010001 01011101 ——溢出
AB 0101 1101B 93128B
（3）A 316 0001 1000B B932 0010 0100B
    [A]补1110 1000 [B]补 0010 0100
[A+B]补 11101000 + 00100100 00001100 —— 溢出
A+B 0000 1100B 332
（4） A 87 101 0111B B53110 101B
      [A]补1 010 1001 [B]补0 011 0101 [B]补1 100 1011
[AB]补 1 0101001 + 1 1001011 0 1110100 —— 溢出
（5）A115 111 0011B B 24 11 000B
    [A]补0 1110011 [B]补1110 1000
[A+B]补 0 1110011 + 1 1101000 0 1011011——溢出
A+B 101 1011B 91
   620 原码位两位补码位（Booth算法）两位计算x·y
（1）x 0110 111y 0101 110
（2）x 0010 111y 0010 101
（3）x 19 y 35
（4）x 0110 11 y 0111 01
解：先数转换成需机器数然计算结果转换成真值
（1）[x]原x0110111[y]原1101110
x*0110111 y*0101110
x00y01z0x0 Å y00 Å 11
x*×y*0100 111 100 010
[x×y]原1100 111 100 010
x·y 0 100 111 100 010
原码位：
部分积 数y*
0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 —— +0
®1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 —— +x*
+ 0 1 1 0 1 1 1
0 1 1 0 1 1 1
®1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 —— +x*
+ 0 1 1 0 1 1 1
1 0 1 0 0 1 0
®1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 —— +x*
+ 0 1 1 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 0
®1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 —— +0
®1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 —— x*
+ 0 1 1 0 1 1 1
1 0 0 1 1 1 1
®1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0
2x*01101110[x*]补[x]补1001001
原码两位：
部分积 数 Cj
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0
+ 0 0 1 1 0 1 1 1 0 +2x*
0 0 1 1 0 1 1 1 0 0
®2 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1
+ 1 1 1 0 0 1 0 0 1 +[x*]补
1 1 1 1 0 0 1 0 0 1

®2 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0
+ 1 1 1 0 0 1 0 0 1 +[x*]补
1 1 1 0 0 0 0 1 0 1
®2 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0
+ 0 0 0 1 1 0 1 1 1 +x*
0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0
结果位x·y 0 100 111 100 010
[x]补x0110111
[y]补1010010
[x]补1001001
[2x]补01101110
[2x]补10010010
[x×y]补1011 000 011 110 0
x·y 0100 111 100 010 0
补码位两位运算程：
补码位：部分积 数[y]补 yn+1
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 —— +0
®1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0
+ 1 1 0 0 1 0 0 1 +[x]补
1 1 0 0 1 0 0 1
®1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1
+ 0 0 1 1 0 1 1 1 +[x]补
0 0 0 1 1 0 1 1
®1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 —— +0
®1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0
+ 1 1 0 0 1 0 0 1 +[x]补
1 1 0 0 1 1 1 1
®1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1
+ 0 0 1 1 0 1 1 1 +[x]补
0 0 0 1 1 1 1 0
®1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0
+ 1 1 0 0 1 0 0 1 +[x]补
1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 —— 清0
（2） x 0010111 y 0010101
[x]原1010111 [y]原1010101
x*0 010111 y*0 010101
[x*]补11010012x*0101110
[2x*]补1010010
x01y01z0x0 Å y01 Å 10
[x]补1101001 [y]补1101011
[x]补0010111[2x]补1010010
[2x]补0101110
x*×y*0000 111 100 011

[x×y]原0000 111 100 011
[x×y]补0000 111 100 011 0
x·y 0 000 111 100 011
运算程：
原码位：
部分积 数y*
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 —— +x*
+ 0 0 1 0 1 1 1
0 0 1 0 1 1 1
®1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 —— +0
®1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 —— +x*
+ 0 0 1 0 1 1 1
0 0 1 1 1 0 0
®1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 —— +0
®1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 —— +x*
+ 0 0 1 0 1 1 1
0 0 1 1 1 1 0
®1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 —— +0
®1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1
原码两位：
部分积 数y* Cj
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0
+ 0 0 0 0 1 0 1 1 1 +x*
0 0 0 0 1 0 1 1 1 0
®2 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1
+ 0 0 0 0 1 0 1 1 1 +x*
0 0 0 0 1 1 1 0 0 0
®2 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1
+ 0 0 0 0 1 0 1 1 1 +x*
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
®2 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
+0
结果位 x·y 0 000 111 100 011
补码位：部分积 数[y]补 yn+1
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0
+ 0 0 0 1 0 1 1 1 +[x]补
0 0 0 1 0 1 1 1
®1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 —— +0
®1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1
+ 1 1 1 0 1 0 0 1 +[x]补
1 1 1 0 1 1 1 0
®1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0
+ 0 0 0 1 0 1 1 1 +[x]补
0 0 0 0 1 1 1 0

®1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1
+ 1 1 1 0 1 0 0 1 +[x]补
1 1 1 1 0 0 0 0
®1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0
+ 0 0 0 1 0 1 1 1 +[x]补
0 0 0 0 1 1 1 1
®1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 —— +0
（3） x 19 y 35
x（10 011）2y（100 011）2
x* [x]原 [x]补 0010 011
y* [y]原 [y]补 0100 011
[x*]补 [x]补 1101 101
2x* [2x]补 0100 110
[2x*]补 [2x]补 1011 010
x00y00z0x0 Å y00 Å 00
x·y x*×y* [x×y]原 [x×y]补
0001 010 011 001
（665）10
运算程：
原码位：
部分积 数y*
00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 —— +x*
+ 00 1 0 0 1 1
00 1 0 0 1 1
®1 00 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 —— +x*
+ 00 1 0 0 1 1
00 1 1 1 0 0
®1 00 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 —— +0
®1 00 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 —— +0
®1 00 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 —— +0
®1 00 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 —— +x*
+ 00 1 0 0 1 1
00 1 0 1 0 0
®1 00 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1
原码两位：
部分积 数y* Cj
0 0 00 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 1 0
+ 1 1 11 0 1 1 0 1 +[x*]补
1 1 11 0 1 1 0 1 1
®2 1 1 11 1 1 0 1 1 0 1 0 01 0 0 0
+ 0 0 00 1 0 0 1 1 +x*
0 0 00 0 1 1 1 0 0
®2 0 0 00 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 01 0
+ 0 0 01 0 0 1 1 0 +2x*
0 0 01 0 1 0 0 1 0

®2 0 0 00 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0
+0
结果位 x·y 0001 010 011 001
补码位：部分积 数[y]补 yn+1
0 00 0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 1 0
+ 1 11 0 1 1 0 1 +[x]补
1 11 0 1 1 0 1
®1 1 11 1 0 1 1 0 1 01 0 0 0 1 1 —— +0
®1 1 11 1 1 0 1 1 0 1 01 0 0 0 1
+ 0 00 1 0 0 1 1 +[x]补
0 00 0 1 1 1 0
®1 0 00 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 —— +0
®1 0 00 0 0 0 1 1 1 0 0 1 01 0 0 —— +0
®1 0 00 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 01 0
+ 1 11 0 1 1 0 1 +[x]补
1 11 0 1 1 1 0
®1 1 11 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1
+ 0 00 1 0 0 1 1 +[x]补
0 00 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0
注：整数位省
（4） x 0 110 11 y 0111 01
x* [x]原 [x]补 0 110 11
[y]原1111 01y*0 111 01
[y]补1000 11
[x*]补 [x]补 1001 01
2x* [2x]补 01101 10
[2x*]补 [2x]补 10010 10
x00y01z0x0 Å y00 Å 11
x*×y*0110 000 111 1
[x×y]原1110 000 111 1
[x×y]补1001 111 000 10
x·y 0 110 000 111 1
运算程：
原码位：部分积 数y*
0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 —— +x*
+ 0 1 1 0 1 1
0 1 1 0 1 1
®1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 —— +0
®1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 —— +x*
+ 0 1 1 0 1 1
1 0 0 0 0 1
®1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 —— +x*
+ 0 1 1 0 1 1
1 0 1 0 1 1

®1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 —— +x*
+ 0 1 1 0 1 1
1 1 0 0 0 0
®1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
原码两位：
部分积 数y* Cj
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0
+ 0 0 0 1 1 0 1 1 +x*
0 0 0 1 1 0 1 1 0
®2 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1
+ 1 1 1 0 0 1 0 1 +[x*]补
1 1 1 0 1 0 1 1 1
®2 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1
+ 0 0 1 1 0 1 1 0 +2x*
0 0 1 1 0 0 0 0 0
®1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0
+0
结果位 x·y 0 110 000 111 1
补码位：
部分积 数[y]补 yn+1
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0
+ 1 1 0 0 1 0 1 +[x]补
1 1 0 0 1 0 1
®1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 —— +0
®1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1
+ 0 0 1 1 0 1 1 +[x]补
0 0 1 0 1 0 0
®1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 —— +0
®1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 —— +0
®1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0
+ 1 1 0 0 1 0 1 +[x]补
1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 —— 清0

 621 原码加减交法补码加减交法计算x÷y
（1）x0100111y0101011
（2）x010101 y011011
（3）x010100 y 010001
（4）x1332 y 2732
解：
（1）x*[x]原[x]补x 0100 111
y*[y]原[y]补y 0101 011
[y*]补[y]补1010 101
q0x0Åy00 Å00
x
¸yx*¸y*[x¸y]原0111 010
r*0000 010×260000 000 000 010
计算程：
原码加减交法：
数（余数） 商
0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0
+ 1 0 1 0 1 0 1 试减+[y*]补
1 1 1 1 1 0 0
1¬ 1 1 1 1 0 0 0 0
+ 0 1 0 1 0 1 1 r<0+y*
0 1 0 0 0 1 1
1¬ 1 0 0 0 1 1 0 01
+ 1 0 1 0 1 0 1 r>0 +[y*]补
0 0 1 1 0 1 1
1¬ 0 1 1 0 1 1 0 01 1
+ 1 0 1 0 1 0 1 r>0 +[y*]补
0 0 0 1 0 1 1
数（余数） 商
1¬ 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1
+ 1 0 1 0 1 0 1 r>0 +[y*]补
1 1 0 1 0 1 1
1¬ 1 0 1 0 1 1 0 01 1 1 0
+ 0 1 0 1 0 1 1 r<0+y*
0 0 0 0 0 0 1
1¬ 0 0 0 0 0 1 0 01 1 1 0 1
+ 1 0 1 0 1 0 1 r>0 +[y*]补
1 0 1 0 1 1 1 1¬ 01 1 1 0 1 0
+ 0 1 0 1 0 1 1 r<0+y*（恢复余数）
0 0 0 0 0 1 0
补码加减交法：
数（余数） 商
0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0
+ 1 1 0 1 0 1 0 1 试减xy号+[y]补
1 1 1 1 1 1 0 0
1¬ 1 1 1 1 1 0 0 0 0
+ 0 0 1 0 1 0 1 1 ry异号+[y]补
0 0 1 0 0 0 1 1
1¬ 0 1 0 0 0 1 1 0 01
+ 1 1 0 1 0 1 0 1 ry号 +[y]补
0 0 0 1 1 0 1 1
1¬ 0 0 1 1 0 1 1 0 01 1
+ 1 1 0 1 0 1 0 1 ry号 +[y]补
0 0 0 0 1 0 1 1
数（余数） 商
1
¬ 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1
+ 1 1 0 1 0 1 0 1 ry号 +[y]补
1 1 1 0 1 0 1 1
1¬ 1 1 0 1 0 1 1 0 01 1 1 0
+ 0 0 1 0 1 0 1 1 ry异号+[y]补
0 0 0 0 0 0 0 1
1¬ 0 0 0 0 0 0 1 0 01 1 1 0 1
+ 1 1 0 1 0 1 0 1 ry号 +[y]补
1 1 0 1 0 1 1 1 1¬ 01 1 1 0 1 1 —— 恒置1
+ 0 0 1 0 1 0 1 1 rx异号（恢复余数）
0 0 0 0 0 0 1 0 ry异号 +[y]补
注：恒置1引入误差 x¸y[x¸y]补 0111 011
[r]补0000 010rr*0000 000 000 010
（2）x 0101 01y0110 11
[x]原1101 01
x* 0101 01
y* [y]原 [y]补 y 0110 11
[y*]补 [y]补 1001 01
[x]补 1010 11
q0 x0 Å y0 1 Å 0 1
x*¸y* 0110 00
[x¸y]原1110 00
x¸y 0110 00
r*0110 00×25
0000 001 100 0
计算程：
原码加减交法：
数（余数） 商
0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
+ 1 0 0 1 0 1 试减+[y*]补
1 1 1 0 1 0
1¬ 1 1 0 1 0 0 0
+ 0 1 1 0 1 1 r<0+y*
0 0 1 1 1 1
1¬ 0 1 1 1 1 0 01
+ 1 0 0 1 0 1 r>0 +[y*]补
0 0 0 0 1 1
1¬ 0 0 0 1 1 0 01 1
+ 1 0 0 1 0 1 r>0 +[y*]补
1 0 1 0 1 1
数（余数） 商
1¬ 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0
+ 0 1 1 0 1 1 r<0 +y*
1 1 0 0 0 1
1
¬ 1 0 0 0 1 0 01 1 0 0
+ 0 1 1 0 1 1 r<0+y*
1 1 1 1 0 1 1¬ 01 1 0 0 0
+ 0 1 1 0 1 1 r<0 +y*（恢复余数）
0 1 1 0 0 0
补码加减交法：
数（余数） 商
1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0
+ 0 0 1 1 0 1 1 试减xy异号+[y]补
0 0 0 0 1 1 0
1¬ 0 0 0 1 1 0 0 1
+ 1 1 0 0 1 0 1 ry号+[y]补
1 1 1 0 0 0 1
1¬ 1 1 0 0 0 1 0 10
+ 0 0 1 1 0 1 1 ry异号 +[y]补
1 1 1 1 1 0 1
1¬ 1 1 1 1 0 1 0 10 0
+ 0 0 1 1 0 1 1 ry异号 +[y]补
0 0 1 0 1 0 1
数（余数） 商
1¬ 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1
+ 1 1 0 0 1 0 1 ry号 +[y]补
0 0 0 1 1 1 1
1¬ 0 0 1 1 1 1 0 10 0 1 1
+ 1 1 0 0 1 0 1 ry号+[y]补
0 0 0 0 0 1 1 1¬ 10 0 1 1 1 —— 恒置1
+ 1 1 0 0 1 0 1 rx异号（恢复余数）
1 1 0 1 0 0 0 ry号+[y]补
注：恒置1引入误差
[r]补1010 00 r 0000 001 100 0
[x¸y]补1001 11x¸y 0110 01
（3）x 0101 00y 0100 01
x* [x]原 [x]补 x0101 00
[y]原 1100 01
y* 0100 01
[y*]补1011 11
[y]补 1011 11
[y]补 0100 01
q0 x0 Å y0 0 Å 1 1
x*¸y* 1001 01 —— 溢出
[x¸y]原：定义
x¸y 1001 01
r*0010 11×25
0000 000 101 1

计算程：
原码加减交法：
数（余数） 商
0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
+ 1 0 1 1 1 1 试减+[y*]补
0 0 0 0 1 1
1¬ 0 0 0 1 1 0 1
+ 1 0 1 1 1 1 r>0 +[y*]补
1 1 0 1 0 1
1¬ 1 0 1 0 1 0 10
+ 0 1 0 0 0 1 r<0 +y*
1 1 1 0 1 1
1¬ 1 1 0 1 1 0 10 0
+ 0 1 0 0 0 1 r<0 +y*
0 0 0 1 1 1
数（余数） 商
1¬ 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1
+ 1 0 1 1 1 1 r>0 +[y*]补
1 1 1 1 0 1
1¬ 1 1 1 0 1 0 10 0 1 0
+ 0 1 0 0 0 1 r<0+y*
0 0 1 0 1 1 1¬ 10 0 1 0 1
r>0 结束
注：x*>y*时产生溢出种情况第步运算判断r正负时发现时数值位占领数点左边1位原码定义算法身正常运行
补码加减交法：
数（余数） 商
0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
+ 1 1 0 1 1 1 1 试减xy异号+[y]补
0 0 0 0 0 1 1
1¬ 0 0 0 0 1 1 0 0
+ 1 1 0 1 1 1 1 ry异号+[y]补
1 1 1 0 1 0 1
1¬ 1 1 0 1 0 1 0 01
+ 0 0 1 0 0 0 1 ry号 +[y]补
1 1 1 1 0 1 1
1¬ 1 1 1 0 1 1 0 01 1
+ 0 0 1 0 0 0 1 ry号 +[y]补
0 0 0 0 1 1 1
数（余数） 商
1¬ 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0
+ 1 1 0 1 1 1 1 ry异号 +[y]补
1 1 1 1 1 0 1
1¬ 1 1 1 1 0 1 0 01 1 0 1
+ 0 0 1 0 0 0 1 ry号+[y]补
0 0 0 1 0 1 1 1
¬ 01 1 0 1 1 —— 恒置1
rx号结束
[r]补0010 11rr*0000 000 101 1
真符位产生：qf x0 Å y0 0 Å 1 1
[x¸y]补10110 11x¸y 1001 01
判溢出：qf Å q0 1 Å 0 1溢出
注：题中x*>y*溢出法运算时般运算前判断否x* >y*果该条件成立停止运算转溢出处理算法身溢出情况正常运行时数值位占领数点左边1位商需设双符号位（变形补码）判溢出采种方法时运算前判溢出直接进行运算运算完判溢出
（4）x1332（0011 01）2
y 2732（0110 11）2
x* [x]原 [x]补 x0 011 01
[y]原 1110 11
y* 0110 11
[y*]补1001 01
[y]补 1001 01
[y]补 0110 11
q0 x0 Å y0 0 Å 1 1
x*¸y* 0011 11
[x¸y]原1011 11
x¸y （0011 11）2 1532
r*0010 11×25
0000 000 101 1
原码加减交法：
数（余数） 商
0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0
+ 1 0 0 1 0 1 试减+[y*]补
1 1 0 0 1 0
1¬ 1 0 0 1 0 0 0
+ 0 1 1 0 1 1 r<0 +y*
1 1 1 1 1 1
1¬ 1 1 1 1 1 0 00
+ 0 1 1 0 1 1 r<0 +y*
0 1 1 0 0 1
1¬ 1 1 0 0 1 0 00 1
+ 1 0 0 1 0 1 r>0 +[y*]补
0 1 0 1 1 1
数（余数） 商
1¬ 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1
+ 1 0 0 1 0 1 r>0 +[y*]补
0 1 0 0 1 1
1¬ 1 0 0 1 1 0 00 1 1 1
+ 1 0 0 1 0 1 r
>0 +[y*]补
0 0 1 0 1 1 1¬ 00 1 1 1 1
r>0 结束
补码加减交法：
数（余数） 商
0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0
+ 1 1 0 0 1 0 1 试减xy异号+[y]补
1 1 1 0 0 1 0
1¬ 1 1 0 0 1 0 0 1
+ 0 0 1 1 0 1 1 ry号+[y]补
1 1 1 1 1 1 1
1¬ 1 1 1 1 1 1 0 11
+ 0 0 1 1 0 1 1 ry号+[y]补
0 0 1 1 0 0 1
1¬ 0 1 1 0 0 1 0 11 0
+ 1 1 0 0 1 0 1 ry异号 +[y]补
0 0 1 0 1 1 1

数（余数） 商
1¬ 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0
+ 1 1 0 0 1 0 1 ry异号 +[y]补
0 0 1 0 0 1 1
1¬ 0 1 0 0 1 1 0 11 0 0 0
+ 1 1 0 0 1 0 1 ry异号+[y]补
0 0 0 1 0 1 1 1¬ 11 0 0 0 1 —— 恒置1
rx号结束
[r]补0010 11rr*0000 000 101 1
[x¸y]补1100 01x¸y（0011 11）2 1532

22 设机器字长16位（含1位符号位）次移位需1µs次加法需1 µs试问原码位补码位原码加减交法补码加减交法需少时间？     解：原码位需时     1µs×15（加）+ 1µs×15（移位）30µs     补码位需时     1µs×16+1µs×15 31µs     原码加减交需时     1µs×（16+1）+1µs×1532µs (33µs）     补码加减交需时   1µs×（16+1） +1µs×1532µs (33µs）         (包括恢复余数)
   
25 尾数40位浮点数（包括符号位）采机器数表示试问尾数左规右规时移位次数少？     解：尾数40位浮点数采原码表示尾数左规时移位39次反码表示时情况原码采补码表示尾数左规时正数移位39次原码负数移位40次尾数右规时采种码制均需右移1次
   
26机器补码浮点运算步骤计算[x±y]补
  （1）x2011× 0101 100y2010×（0011 100）
  （2）x2011×（0100 010）y2010×（0011 111）
  （3）x2101×（0100 101）y2100×（0001 111)
解：先xy转换成机器数形式：
（1）x2011× 0101 100y2010×（0011 100）
[x]补11010101 100 [y]补11101100 100
[Ex]补1101 [y]补1110 [Mx]补0101 100 [My]补1100 100
    1）阶：
[DE]补[Ex]补+[Ey]补 11101+ 0001011111 < 0
应ExEy齐：[Ex]补+111101+0000111110 [Ey]补
[x]补11100010 110
2）尾数运算：
  [Mx]补+[My]补 0010 110 + 11100 10011111010
[Mx]补+[My]补0010 110 + 00011100 00110 010
3）结果规格化：
  [x+y]补1111011111 010 1101111010 000 （尾数左规3次阶码减3）
  [xy]补1111000110 010 已规格化数
4）舍入：
5）溢出：
：x+y2101×（0110 000）
    xy 2010×0110 010

（2）x2011×（0100010）y2010×（0011111）
    [x]补11011011 110 [y]补11101100 001
1） 阶：程(1)1）
[x]补11101101 111
  2）尾数运算：
    [Mx]补+[My]补 11101111 + 11 100001 11010000
    [Mx]补+[My]补 11101111 + 00011111 00001110
3）结果规格化：
[x+y]补1111011010 000已规格化数
[xy]补1111000001 110 1110000111000 （尾数左规2次阶码减2）
4）舍入：
5）溢出：
：x+y2010×（0110 000）
    xy 2100×0111 000

（3）x2101×（0100 101）y2100×（0001 111）
    [x]补01011011 011 [y]补01001110 001
1）阶：
[DE]补00101+1110000001 >0应EyEx齐：
[Ey]补+100100+0000100101[Ex]补
[y]补01011111 000（1）
2）尾数运算：
  [Mx]补+[My]补 11011011+ 11111000（1） 11010011（1）
  [Mx]补+[My]补 11011011+ 00000111（1） 11100010（1）
2） 结果规格化：
  [x+y]补0010111010 011（1）已规格化数
  [xy]补0010111100 010（1）0010011000 101 （尾数左规1次阶码减1）
4）舍入：
[x+y]补0010111010 011（舍）
[xy]补 变
5）溢出：
：x+y2101×（0101 101）
xy 2100×（0111 011）
627假设阶码取3位尾数取6位（均包括符号位）计算列题
（1）[25×(1116)]+[24×(916)]
（2）[23×(1316)][24×(58)]
（3）[23×(1316)]×[24×(916)]
（4）[26×(1116)]÷[23×(1516)]
（5）[23×(1)] ×[22×5764]
（6）[26×(1)]÷[27×(12)]
（7）33125+6125
（8）147524375
解：设机器数采阶补尾补形式：
（1）x 25×(1116) 2101×0101100
y 24×(916)2100×(0100100)： [x]阶补尾补0010100101100
[y]阶补尾补0010011011100
1）阶：
[DE]补[Ex]补+[Ey]补
00101+1110000001
[DE]补>0应EyEx齐：
[Ey]补+100100+0000100101
[DE]补+[1]补00001+111110
EyEx毕
[y]补0010111101110
2）尾数运算：
[Mx]补+[My]补 0 0 1 0 1 1 0 0
+ 1 1 1 0 1 1 1 0
0 0 0 1 1 0 1 0
3）结果规格化：左规1位
[x+y]补0010100011 010
0010000110 100
4）舍入：需舍入
5）溢出：
：x+y2100×（0110 100）
24×（1316）

（
2）[23×(1316)][24×(58)]
x 23×(1316) 2011×0110 100
y 24×(58)2100×(0101000)
[x]阶补尾补1110100110100
[y]阶补尾补1110011011000
1）阶：
[DE]补[Ex]补+[Ey]补
11101+0010000001
[DE]补>0应EyEx齐：
[Ey]补+111100+0000111101
[DE]补+[1]补00001+111110
EyEx毕
[y]补1110111101100
2）尾数运算：
[Mx]补+[My]补 0 0 1 1 0 1 0 0
+ 0 0 0 1 0 1 0 0
0 1 0 0 1 0 0 0
3）结果规格化：右规
[xy]补1110101001 000
1111000100 100
4）舍入：需舍入
（3）[23×(1316)]×[24×(916)]
x 23×(1316)2011×（0110 100）
y 24×(916)2100×（0100 100）
[x]阶补尾补000110110 100
[y]阶补尾补001001011 100
1）阶码相加：
[Ex]补+[Ey]补00011+ 00100
00111（溢出）
2）尾数相：
补码两位较法见页
[Mx × My]补11100 010（110 000 00）
3）结果规格化：左规1位
[x×y]补01111100 010(110 000 00)
01101000 101(100 000 0)
2）尾数相： （补码两位较法）
部分积 数 yn+1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0
+ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +[0]补
0 0 0 0 0 0 0 0 0
®2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0
+ 1 1 1 0 0 1 1 0 0 +[x]补
1 1 1 0 0 1 1 0 0
®2 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1
+ 0 0 1 1 0 1 0 0 0 +[2x]补
0 0 1 0 1 1 0 1 1

®2 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0
+ 1 1 1 0 0 1 1 0 0 +[x]补
1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0(清0)
4）舍入：设采0舍1入法应舍：
[x×y]阶补尾补01101000 101
5）溢出：
x×y2110×（0111 011）
26×（5964）

（4） [26×(1116)]÷[23×(1516)]
x 26×(1116)2110×（0101 100）
y 23×(1516)2011×（0111 100）
[x]阶补尾补001101010 100
[y]阶补尾补000111000 100
1）阶码相减：
[Ex]补+[Ey]补00110+ 1110100011（溢出）
2）尾数相： （补码加减交法）
数（余数） 商
1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 试减
+ 0 0 1 1 1 1 0 0 MxMy号+[My]补
0 0 0 1 0 0 0 0
1¬ 0 0 1 0 0 0 0 0 0
+ 1 1 0 0 0 1 0 0 rMy异号+[My]补
1 1 1 0 0 1 0 0
1¬ 1 1 0 0 1 0 0 0 01
+ 0 0 1 1 1 1 0 0 rMy号 +[My]补
0 0 0 0 0 1 0 0
1¬ 0 0 0 0 1 0 0 0 01 0
+ 1 1 0 0 0 1 0 0 rMy异号 +[My]补
1 1 0 0 1 1 0 0
数（余数） 商
1¬ 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1
+ 0 0 1 1 1 1 0 0 rMy号 +[My]补
1 1 0 1 0 1 0 0
1¬ 1 0 1 0 1 0 0 0 01 0 1 1
+ 0 0 1 1 1 1 0 0 rMy号+[My]补
1 1 1 0 0 1 0 0
1¬ 1 1 0 0 1 0 0 0 01 0 1 1 1
+ 0 0 1 1 1 1 0 0 rMy异号 +[My]补
0 0 0 0 0 1 0 0 1¬ 01 0 1 1 1 1 —— 恒置1
+ 1 1 0 0 0 1 0 0 rMx异号（恢复余数）
1 1 0 0 1 0 0 0 rMy异号 +[My]补
[Mx
¸My]补 0101 111 [r]补1001 000
r 0 111 000 ´ 26 0000 000 111 000

    29 设浮点数阶码取3位尾数取6位（均包括符号位）求阶码移码运算尾数补码运算计算x·y结果保留1倍字长     （1）x2100×   0101101             y2011×（0110101）     （2）x2011×（0100111）             y2101×（0101011）     解：先xy转换成机器数形式： （1）[x]阶移尾补01000101 101       [y]阶移尾补01011001 011   1）阶码相加：     [Ex]移+[Ey]补00100+11101                     00001（溢出）
2）尾数相： （补码两位较法）             部分积                     数           yn+1       0 0 0 0 0 0   0 0 0       1 1 0 0 1     0   1 1   0   +   1 1 1 0 1 0   0 1 1                           +[x]补       1 1 1 0 1 0   0 1 2   1 1 1 1 1 0   1 0 0       1 1   1 1 0     0   1 0   1     +   1 1 1 ®1 0 1 0   0 1 1                           +[x]补       1 1 1 0 0 0   1 1 1       2   1 1 1 1 1 0   0 0 1       1 1   1 1 1     1 0®                          0   1     +   0 0 0 1 0 1   1 0 1                           +[x]补       0 0 0 2   0 0 0 0 0 0   1 1 1    ® 0 1 1   1 1 0                                     1 0   1 1 1     1   1 1   0                     +   1 1 1 0 1 0   0 1 1                           +[x]补       1 1 1 0 1 1   0 1 0       1 0   1 1 1     1   0 0(清0)
[Mx × My]补1011 010（101 111 00） 3）结果规格化：已规格化数 4）舍入：设采0舍1入法应入：     [x×y]阶移尾补00011011 011 5）溢出：     x×y2111×（0100 101） 方案二：采阶补尾原格式计算：     [x]阶补尾原11000101 101     [y]阶补尾原11011110 101   1）阶码相加：     [Ex]补+[Ey]补11100+11101                     11001（溢出）
原码位：           部分积                   数y*       0 0 0 0   0 0 0     1 1®  1   0     1   0   1 —— +x*   +   0 1 0 1   1 0 1       0 1 0 1   1 0 1 1   0 0 0 1   0 1 1  ®  0 0 1 0   1 1 0       1 1   1     0   1   0 —— +0     0   1 1     1   0   1 —— +x*   +   0 1 0 1   1 0 1       0 1 1 1   0 0 1   0 0 0 1   1®1   0 0 1 1   1 0 0       0   0   1   1   1   0 —— +0 ®0 1 0       0   0   0     1 1   1 —— +x*   +   0 1 0 1   1 0 1       0 1 1 1 1   0 0 1 1   1 0 1       1   0   0     0   1 1 —— +x*   +   0 1®  0 1 1 1   0 1 0 0   1 0 1       0   1   0     0®0 1   1 0 1       1 0 0 1   0 1 0   0   1
    [Mx × My]原1100 101（010 001） 3）结果规格化：已规格化数 4）舍入：设采0舍1入法应舍：     [x×y]阶补尾原10011100 101 5）溢出：     x×y2111×（0100 101） （2）x2011×（0100 111）       y2101×（0101 011）       [x]阶移尾补01011011 001       [y]阶移尾补11011010 101 1）阶码相加：     [Ex]移+[Ey]补00101+00101                     01010（溢出）
2）尾数相： （补码两位较法）             部分积                     数           yn+1       0 0 0 0 0 0   0 0 0       1 1 0 1 0     1   0 1   0   +   1 1 1 0 1 1   0 0 1                           +[x]补       1 1 1 0 1 1 2   1 1 1 1 1 0   1 1 0       0 1   1 1 0     1   0 1   0     +   1®  0 0 1 1 1 0 1 1   0 0 1                           +[x]补       1 1 1 0 0 1   1 1 1 2   1 1 1 1 1 0   0 1 1       1 1   0 1 1    ®                                1 0 1   0     +   1 1 1 0 1 1   0 0 1                           +[x]补       2   1 1 1 1 1 0   0 1®1 1 1 0 0 1   1 0 0                                   1       0 0   1 1 0     1   1 1   0                     +   0 0 0 1 0 0   1 1 1                           +[x]补       0 0 0 0 1 1   0 1 0       0 0   1 1 0     1   0 0(清0) [Mx × My]补0011 010（001 101 00）

3）结果规格化：     [x×y]阶移尾补   10100011 010（001 101 00）   10010110 100（011 010 0） 4）舍入：设采0舍1入法应舍：     [x×y]阶移尾补10010 110 100 5）溢出：     x×y2001×0110 100 方案二：采阶补尾原格式计算：     [x]阶补尾原11011100 111     [y]阶补尾原01011101 011 1）阶码相加：     [Ex]补+[Ey]补11101+ 00101                     00010（溢出）
原码位：           部分积                   数y*       0 0 0 0   0 0 0     1   0   1     0   1   1 1   0 0 1 0   0 1 1  ®—— +x*   +   0 1 0 0   1 1 1       0 1 0 0   1 1 1     1 1   0     1   0   1 —— +x*   +   0 1 0 0   1 1 1       0 1 1 1   0 1 1   0 0 0 1   1®1   0 0 1 1   1 0 1       0   1 1     0   1   0 —— +0 ®0 1 0       1   0   1   1   0   1 —— +x*   +   0 1 0 0   1 1 1       0 1 1 0 1   0 0 0®1   0 0 1 1   0 1 0       1   1   0     1 1   0 —— +0 ®  1 0 1 1   1 0 1       0   1   1     0   1 1 —— +x*   +   0 1 0 0   1 1 1       0 1   0 0 1 1   0 1 0       0   0   1     1   0   1®1 1 0   1 0 0
    [Mx × My]原0011 010（001 101） 3）结果规格化：     [x×y]阶补尾原   00100011 010（001 101）   00010110 100（011 01） 4）舍入：设采0舍1入法应舍：     [x×y]阶补尾原00010 110 100 5）溢出：     x×y2001×0110 100
   
30 机器数格式题求阶码移码运算尾数补码运算计算x÷y     （1）x2101×   0100111             y2011×（0101011）     （2）x2110×（0101101）             y2011×（0111100）    
解：先xy转换成机器数形式： （1）[x]阶移尾补11010100 111       [y]阶移尾补10111010 101   1）阶码相减：     [Ex]移+[Ey]补01101+11101                     01010（溢出）
2）尾数相： （补码加减交法）       数（余数）           商       0 0 1 0 0   1 1 1       0 0 0 0   0 0 0       试减   +   1 1 0 1 0   1 0 1         MxMy异号+[My]补       1 1 1 1   1 1 1 1 1   0 0 0                     1   +   0 0 1 0 1   0¬1   1 0 0 1   0 1 0 0 0   1 1¬1 1           rMy号+[My]补       0 0 1 0 0   0 1 1   1 0                   10   +   1 1 0 1 0   1 0 1           rMy异号 +[My]补         0 0 1 1 0   1 1 0                 10 0   +   1 1 0¬0 0 0 1 1   0 1 1 1 1 0   1 0 1           rMy异号 +[My]补       0 0 0 0 1   0 1 1
续：   数（余数）     0 0 0 1 0   1 1 0               1 0 0 0   +   1 1 0 1 0¬            商 1   1 1 0 1 0   1 1¬  1 0 1         rMy异号 +[My]补       1 1 1 0 1   0 1 1 1 0             10   0 0 1   +   0 0 1 0 1   0 1 1         rMy号+[My]补         0 0 0 0 0   0 1 0           10 0   0 1 0   +   1 1 ¬0 0 0 0 0   0 0 1 1 10 0 0   1¬0 1 0   1 0 1         rMy异号 +[My]补       1 1 0 1 0   1 1 1   1 0 1 —— 恒置1   +   0 0 1 0 1   0 1 1       rMx异号（恢复余数）       0 0 0 0 0   0 1 My]补 1000 101 [r]补0000 010     r 0 000¸0       rMy号 +[My]补     [Mx 26 0000 000 000 010´010
3）结果规格化：已规格化数 4）舍入：已恒置1舍入 5）溢出：     y2010×（0111 011） 方案二：采阶补尾原形式：    ¸y]阶移尾补10101000 101     x ¸[x [x]阶补尾原01010100 111     [y]阶补尾原00111101 011   1）阶码相减：     [Ex]补+[Ey]补00101+11101                     00010（溢出）

2）尾数相： （原码加减交法）       数（余数）           商       0 0 1 0 0   1 1 1       0 0 0 0   0 0 0       试减   +   1 1 0 1 0   1 0 1                         +[My*]补         1 1 1 1 1   0 0 0                     0   +   0 0 ¬1 1 1 1 1   1 0 0 1   0¬0+My*         0 0 1 0 0   0 1 1   1<1 0 1   0 1 1                     r 1 0 0 0   1 1 0                   01   +   1 1 0 1 0   1 0 1                 0 0 1 1 0   1 1 0              ¬0 +[My*]补       0 0 0 1 1   0 1 1 1>  r 0 +[My*]补       0 0 0 0>  01 1   +   1 1 0 1 0   1 0 1                 r 1   0 1 1
  0 0 0 1 0   1 1 0              ¬续：   数（余数）               商 1 0 +[My*]补       1 1 1>0 1 1 1   +   1 1 0 1 0   1 0 1                 r   1 1 0 1 0   1 1 0             01   1 1 0   +   0 0 1 0 1  ¬0 1   0 1 1 1   0 0 0 0 0   0¬0+My*       0 0 0 0 0   0 0 1 1<0 1 1                   r 0>1 0           01 1   1 0 1   +   1 1 0 1 0   1 0 1                 r 01 1 1   0 1 0   +   0 0 1 0 1   0 1¬+[My*]补       1 1 0 1 0   1 1 1   1 0 恢复余数+My*       0 0 0 0 0   0 1 0                              <1       r 26 0000 000 000 010´My]原 1111 010     r* 0 000 010 ¸[Mx
¸y]阶补尾原00101111 010     x ¸3）结果规格化：已规格化数 4）舍入： 5）溢出：     [x y2010×（0111 010） （2）x2110×（0101 101）       y2011×（0111 100）       [x]阶移尾补11101010 011       [y]阶移尾补10111000 100   1）阶码相减：     [Ex]移+[Ey]补01110+11101                     01011（溢出）
2）尾数相： （补码加减交法）       数（余数）           商       1 1 0 1 0   0 1 1       0 0 0 0   0 0 0       试减   +   0 0 1 1 1   1 0 0         MxMy号+[My]补       0 0 0   0 0 0 1 1   1 1 0                     0   +   1 1 0 0 0  ¬0 1   1 1 1 1   1 1 0 0 0   1 0¬1 0 0           rMy异号+[My]补       1 1 1 0 0   0 1 0   1 0                   01   +   0 0 1 1 1   1 0 0           rMy号 +[My]补       0 0 0 0 0   0 0 0                 01 0   +   1 1 ¬  0 0 0 0 0   0 0 0 1 0 0 0   1 0 0           rMy异号 +[My]补       1 1 0 0 0   1 0 0
续：   数（余数）   1 0 0 0 1   0 0 0               0 1 0 1   +   0 0 1 1¬              商 1   1 0 0 0 1   0¬1   1 0 0         rMy号 +[My]补       1 1 0 0 0   1 0 0 1 0 0             01   0 1 1   +   0 0 1 1 1   1 0 0         rMy号+[My]补       1 0 0 0 1   0 0 0           01 0   1 1 1   +   0 0¬  1 1 0 0 0   1 0 0 1 01 0 1  ¬ 1 1 1   1 0 0         rMy号 +[My]补       1 1 0 0 0   1 0 0   1 My]补 0101 111¸1 1 1 —— 恒置1                                   rMx号结束 [Mx 26 0000 000 111 100´[r]补1000 100[My]补 r 0111 100
    注：补码加减交法算法中缺少部分余数判0步骤算法运行中某步已时算法会动停止继续定步数运行完时商算法身缺陷引入误差余数误差正等数     商误差引入原：rMy号时题中表示够减（rMx号）rMy异号时题中表示够减（rMx异号）r0时判够减（实际应够减）商0（实际应商1）引入误差
3）结果规格化：已规格化数 y2011× 0101 111¸y]阶移尾补10110101 111     x ¸4）舍入：已恒置1舍入 5）溢出：     [x 方案二：采阶补尾原形式：       [x]阶补尾原01101101 101       [y]阶补尾原00111111 100   1）阶码相减：     [Ex]补+[Ey]补00110+11101                     00011（溢出）
2）尾数相： （原码加减交法）       数（余数）           商       0 0 1 0 1   1 0 1       0 0 0 0   0 0 0       试减   +   1 1 0 0 0   1 0 0                 1 1 1 0 0   0 1 0          
¬          +[My*]补       1 1 1 1 0   0 0 1 1 0+My*       0 0<          0   +   0 0 1 1 1   1 0 0                     r   0 0 1 1 1   1 0 0                   01   + 1 1 0 0 0¬ 0 1 1   1 1 0   1   0 0 0 0¬0 +[My*]补       0 0 0 0 0   0 0 0 1>  1 0 0                 r 0>0   0 0 0                 01 1   +   1 1 0 0 0   1 0 0                 r +[My*]补       1 1 0 0 0   1 0 0
  1 0 ¬续：   数（余数）                 商 1 0 0 1   0 0 0               0 1 1 0   +   0 0 1 1 1   1 0 0                   1 0 0 0 1   0 0 0             01¬0+My*       1 1 0 0 0   1 0 0 1<    r 0+My*       1 1 0 0<  1 0 0   +   0 0 1 1 1   1 0 0                     r   1 0 0 0 1   0 0 0           01 1   0 0 0   +   0 0 1 1 1   1¬0   1 0 0 1 01 1 0   0 0 0¬0+My*       1 1 0 0 0   1 0 0   1<0 0                     r 0恢复余数+My*       0 0 0 0 0   0 0 0<  +   0 0 1 1 1   1 0 0         r 26 0000 000 000 000´My]原 0110 000 r 0000 000¸[Mx
3）结果规格化：已规格化数 y2011× 0110 000 29¸y]阶补尾原00110110 000     x ¸4）舍入： 5）溢出：     [x
31设机器字长32位非门非门设计行加法器（假设非门延迟时间30ns非门延迟时间45ns）求完成32位加法时间超06µs画出进位链加法器逻辑框图
    解：首先根题意求选择进位方案：     1）采串行进位链（行波进位）diti函数基础实现32位进位需时间：     301920ns     满足06µs加法时间限制（设1ty30ns）    ´3264ty64´T2ty 30600ns  ´8组20ty20´2）采单重分组跳跃进位（级连方式）diti基础4位组分组32位进位需：     T25ty   刚满足06 µs加法时间限制
    考虑次加法进位时间外需diti函数产生时间产生时间（高位）等素进位方案适     30450ns    ´6组15ty15´结：采单重分组跳跃进位组规模需6位较合适：     T25ty 进位外150ns（约5ty）左右时间供加法开销较充裕     3）采双重分组跳跃进位（二级先行—级联进位）4位组4组组分组32位进位需：     30300ns     完全满足06µs加法时间限制´4级10ty10´T25ty
    32位双重分组跳跃进位进位链框图见教材287页图623     6位组单重分组跳跃进位进位链框图：
    加法器逻辑框图图中进位链电路选述两种方案
   
32 设机器字长16位分44445533分组
  （1）画出两种分组方案单重分组行进位链框图较种方案运算速度快
  （2）画出两种分组方案双重分组行进位链框图两种方案进行较
  （3）7418174182画出单重双重分组行进位链框图
解：（1）4—4—4—4分组16位单重分组行进位链框图见教材286页图622
    5—5—3—3分组16位单重分组行进位链框图：

（2）4—4—4—4分组16位双重分组行进位链框图见教材289页图626
    5—5—3—3分组16位双重分组行进位链框图：

   5—5—3—3分组进位时间25ty´375ty
  4—4—4—4分组进位时间25ty´375ty
见两种分组方案长加法时间相
结：双重分组行进位长进位时间组数级数关组位数关
（3）单重分组16位行加法器逻辑图（正逻辑）：

注意： 1）74181芯片正负逻辑引脚表示方法
  2）强调性5533分组时考虑扇入影响
  3）181芯片高低两进位输入输出端组进位引脚
  4）1814位片法5533分组4444分组
  5）单重分组跳跃进位181182定双重分组跳跃进位
  6）单重分组跳跃进位行进位串行进位技术结合双重分组跳跃进位二级行进位技术特注意位数较少时双重分组跳跃进位采全先行进位技术实现位数较时采双重分组跳跃进位串行进位技术结合实现





第   七   章
0RISC CISC 差异： 　　（1） 指令系统：RISC 设计者精力放常指令量具简单高效特色常功常通组合指令完成RISC 机器实现特殊功时效率较低利流水技术超标量技术加改进弥补CISC 计算机指令系统较丰富专指令完成特定功处理特殊务效率较高 　　（2） 存储器操作：RISC 存储器操作限制控制简单化CISC 机器存储器操作指令操作直接 　　（3） 程序：RISC 汇编语言程序般需较存空间实现特殊功时程序复杂易设计CISC 汇编语言程序编程相简单科学计算复杂操作程序设计相容易效率较高 　　（4） 中断：RISC 机器条指令执行适方响应中断CISC 机器条指令执行结束响应中断 　　（5） CPU：RISC CPU 包含较少单元电路面积功耗低CISC CPU 包含丰富电路单元功强面积功耗 　　（6） 设计周期：RISC 微处理器结构简单布局紧凑设计周期短易采新技术CISC 微处理器结构复杂设计周期长 　　（7） 户：RISC 微处理器结构简单指令规整性容易握易学易CISC微处理器结构复杂功强实现特殊功容易 　　（8） 应范围：RISC 指令系统确定特定应领域关RISC 机器更适合专机CISC 机器更适合通机
1 零址指令操作数里？？举例说明
答：零址指令操作数ACC隐含约定
址指令中操作数址通常采ACC隐含寻址方式获

2 二址指令言操作数物理址安排什方？举例说明
答：二址指令言操作数物理址安排寄存器指令中存单元等
76 某指令系统字长16位址码取4位试提出种方案该指令系统8条三址指令16条二址指令100条址指令
解：三址指令格式：
4 4 4 4
OP A1 A2 A3
解题思路：三址指令格式该指令系统基格式格式基础采扩展操作码技术设计出题意求址码结构指令
指令操作码分配方案：



4位OP
0000
…… A1A2A38条三址指令
0111
10000000
………… A2A316条二址指令
10001111
100100000000
……………… A3100条址指令
100101100011
100101100100
……………… 冗余编码
100111111111 扩充零址指令条数
1010
…… 冗余编码
1111 扩充三二零址指令条数

8 某机指令字长16位操作数址码6位设操作码长度固定指令分零址址二址三种格式零址指令M条址指令N种二址指令种？操作码位数变二址指令允许种？
解：1）采定长操作码时二址指令格式：
OP（4位）
A1（6位）
A2（6位）
设二址指令K种：K24MN
M1（值）N1（值）时二址指令：Kmax161114种
3） 采变长操作码时二址指令格式1）示操作码长度址码数变时K 24 （N26 + M212 ）
（N26 + M212 ）£1时（N26 + M212 取整）K二址指令：Kmax16115种（留种编码作扩展标志）

11 画出先变址间址先间址变址寻址程示意图
解：1）先变址间址寻址程简单示意：
      EA[(IX)+A]IX®(IX)+1
2）先间址变址寻址程简单示意：EA(IX)+(A)IX® (IX)+1

16 某机存容量4M´16位存储字长等指令字长该机指令系统完成108种操作操作码位数固定具直接间接变址基址相立等六种寻址方式试回答：（1）画出址指令格式指出字段作
  （2）该指令直接寻址范围
  （3）次间址次间址寻址范围
  （4）立数范围（十进制表示）
（5）相寻址位移量（十进制表示）
（6）述六种寻址方式指令种执行时间短？种长？什？种便程序浮动？种适合处理数组问题？
（7）修改指令格式指令寻址范围扩4M？
（8）条转移指令转移存位置采取什措施？简说明
解：（1）单字长址指令格式：
                         
OP（7位）
M（3位）
A（6位）
OP操作码字段7位反映108种操作
M寻址方式字段3位反映6种寻址操作
A址码字段16736位
 （2）直接寻址范围2664
（3）存储字长16位次间址寻址范围216次间址需存储字高位区否继续间接寻址寻址范围215
（4）立数范围32——31（符号数）0——63（符号数）
（5）相寻址位移量32——31
（6）述六种寻址方式中立数指令直接出立寻址指令执行时间短间接寻址指令执行阶段次访存(次间接寻址两次访存次间接寻址次访存)执行时间长变址寻址变址寄存器容户定程序执行程中允许户修改形式址始终变变址寻址指令便户编制处理数组问题程序相寻址操作数效址前指令址相差定位移量直接寻址相更利程序浮动
（7）方案：指令寻址范围扩4M需效址22位时单字长址指令格式改双字长图示：
OP（7位）
MOD（3位）
A（高6位）
A（低16位）
   方案二：果采单字长指令（16位）格式指令寻址范围扩4M通段寻址方案实现安排：
    硬件设段寄存器DS（16位）存放段址完成指令寻址方式规定寻址操作效址EA（6位）硬件动完成段寻址22位物理址 ：物理址（DS）´26 + EA
注：段寻址方式硬件隐含实现编程指定寻址程完成EA产生硬件动完成户透明
方案三：采单字长指令（16位）格式时通页面寻址方案指令寻址范围扩4M安排：
    硬件设页面寄存器PR（16位）存放页面址指令寻址方式中增设页面寻址需指令寻址范围扩4M时编程选择页面寻址方式：EA （PR）‖A （效址页面址拼接6位形式址）样22位效址
（8）条转移指令转移存位置寻址范围须达4M采(7) 方案中双字长址指令格式外配置22位基址寄存器22位变址寄存器EA (BR) + A （BR22位基址寄存器)EA （IX）+ A(IX22位变址寄存器)便访问4M存储空间通16位基址寄存器左移6位形式址A相加达样效果
   总采取种方式终实际址应22位
   
19 某CPU3232位通寄存器设计种容纳64种操作指令系统假设指令字长等机器字长试回答问题：
  （1）果存直接间接寻址采寄存器—存储器型指令直接寻址存储空间少？画出指令格式说明字段含义
  （2）满足（1）前提果采通寄存器作基址寄存器述寄存器—存储器型指令指令格式特点？画出指令格式指出类指令访问存储空间？
解：（1）采RS型指令指令定二址址格式指令格式：
OP（6位）
R（5位）
I(1位)
A（20位）
   操作码字段OP占6位26>64
寄存器编号R占5位25>32
间址位I占1位I0存储器寻址操作数直接寻址I1时间接寻址
形式址A占20位直接寻址220字
（2）采基址寻址指令格式中应出基址寄存器号指定通寄存器作基址寄存器指令格式变：
OP（6位）
源R（5位）
I（1位）
X（1位）
目标R（5位）
A（14位）
增加寻址特征位XX1时目标寄存器R作基址寄存器进行基址寻址
基址寻址访问存储空间：232字
6 某机字长16位存储器直接寻址空间128字变址时位移量64~+6316通寄存器均作变址寄存器采扩展操作码技术设计套指令系统格式满足列寻址类型求：     （1）直接寻址二址指令3条     （2）变址寻址址指令6条     （3）寄存器寻址二址指令8条     （4）直接寻址址指令12条     （5）零址指令32条     试问少种代码未？安排寄存器寻址址指令容纳少条？
    解：题意分析：     设指令字长机器字长128字直接寻址空间求形式址A7位64~+63位移量需7位（6位加1位符号位）16通寄存器作变址寄存器需4位变址寄存器号指令格式：     （1）直接寻址二址指令：   2             7                 7
    （3）寄存器寻址二址指令：           8               4           4
    （6）安排寄存器寻址址指令指令格式应：               12                     4
    操作码编码分配： 0 0 0 1       A1A2   3条直接寻址二址指令 1 0 1 1   0 0 0 ……   ……     IXA6条变址寻址址指令 1 1   1 0 1 1 1   1 1 0   0 0 0 ……   ……   ……     RiRj 1 1   1 1 0   1 1 1     8条寄存器寻址二址指令 1 1   1 1 1   0 0 0 0 ……   ……   ……       A 1 1   1 1 1   1 0 1 1     12条直接寻址址指令
续： 1 1   1 1 1   1 1 0 0   0 0 0 ……   ……   ……     ……       Ri 1 1   1 1 1   1 1 1 0   1 1 1     30条寄存器寻址 1 1   1 1 1   1 1 1 1   0 0 0     址指令 ……   ……     ……     ……     （利30冗余编码） 1 1   1 1 1   1 1 1 1   1 0 1 1 1   1 1 1   1 1 1 1   1 1 0   0 0 0 0 ……   ……     ……     ……     ……       32条0址 1 1   1 1 1   1 1 1 1   1 1 1   1 1 1 1     指令
画设计指令格式图分配指令操作码编码  ´讨：   指令格式中安排寻址方式字段例：   2         3         4             7    ´
 
评注：道指令格式设计题题已出种指令需条数根题意画出种指令格式剩工作条指令分配编码采扩展操作码技术分配指令编码时扩展基方法设计指令系统中选定种操作码位数少指令格式作基格式然种基格式基础进行操作码编码扩展便硬件译码结构实现编码分配应量做序规律特扩展标志码选择应量采特征较强编码象全
1’编码等外应某类指令编码全部安排完考虑安排扩展标志码避免漏排重码等必混乱
第八章
1什中断
CPU运行程中部外部某机事件发生CPU暂停正运行程序转执行处理引起中断事件程序完成返回原程序继续执行程称中断
2 什指令周期？指令周期否固定值？什？
解：指令周期指取出执行完条指令需时间
  计算机中种指令执行需时间差异提高CPU运行效率步控制机器中指令指令周期长度致说指令周期指令说固定值

4 设CPU列部件：PCIRSPACMARMDRCU
  （1）画出完成间接寻址取数指令LDA@X（存某址单元X容取AC中）数流（取指令开始）
  （2）画出中断周期数流
解：CPU中数流采数通路结构直接相关数通路中数流样常数通路结构方式直接连线单总线双总线三总线等形式目前采总线结构直接连线方式仅适结构特简单机器中
简单起见题采单总线题中部件连接起框图：
¯             （1）LDA@X指令周期数流程图：

（2）中断周期流程图：

 注：解道题两素首先根部件设计数通路确定信息流动载体次选择描述数流方法采什样表达方式关键清楚反映数通路流动序强调流字较表达方式流程图形式

5 中断周期前什阶段？中断周期什阶段？中断周期CPU应完成什操作？
答：中断周期前执行周期中断周期取指周期中断周期CPU应完成保存断点中断量送PC关中断等工作

7 什系统行性？粗粒度行细粒度行区？
答：谓行性包含时性发性时性指两两事件时刻发生发性指两事件时间段发生时刻时间段完成两两性质相性质功时间存相互重叠存行性
行性分粗粒度行细粒度行两类粗粒度行指处理机分运行进程台处理机合作完成程序般算法实现细粒度行指处理机指令级操作级行性

8 什指令流水？画出指令二级流水四级流水示意图中更提高处理机速度什？
答：指令流水指条指令执行程分n操作时间致相等阶段阶段独立功部件完成样n部件时执行n条指令阶段提高CPU吞吐率
指令二级流水四级流水示意图：

四级流水更提高处理机速度分析：
假设IFIDEXWR阶段耗时t连续执行n条指令
采二级流水线时耗时：4t+(n1)2t(2n+2)t
采四级流水线时耗时：4t+(n1)t(n+3)t
n>1时n+3<2n+2见四级流水线耗时二级流水线耗时短更提高处理机速度

17 中断系统中INTRINTEINT三触发器作？
解：INTR——中断请求触发器登记中断源发出机性中断请求信号便CPU查询中断中断排队判优线路提供稳定中断请求信号
EINT——中断允许触发器CPU中中断总开关EINT1时表示允许中断（开中断）EINT0时表示禁止中断（关中断）状态开关中断等指令设置
INT——中断标记触发器控制器时序系统中周期状态分配电路部分表示中断周期标记INT1时进入中断周期执行中断隐指令操作

24 现ABCD四中断源优先级高低ABCD序排列中断服务程序执行时间20µs请根图示时间轴出中断源请求中断时刻画出CPU执行程序轨迹
解：ABCD响优先级处理优先级CPU执行程序轨迹图：

25 某机五中断源L0L1L2 L3L4中断响应优先次序高低排序L
0® L1®L2®L3®L4根示格式现求中断处理次序改L1®L4®L2®L0®L3根面格式写出中断源屏蔽字
解：中断源屏蔽状态见表：
中断源
屏蔽字
0
1
2
3
4
I0
1
0
0
1
0
I1
1
1
1
1
1
I2
1
0
1
1
0
I3
0
0
0
1
0
I4
1
0
1
1
1
表中：设屏蔽位1表示屏蔽屏蔽位0表示中断开放

26 设某机配ABC三台设备优先序A®B®C降序排列改变中断处理次序中断屏蔽字设置：
设备
屏蔽字
A
111
B
010
C
011
   请图示时间轴出设备请求中断时刻画出CPU执行程序轨迹设ABC中断服务程序执行时间均20m s
解：ABC设备响应优先级A高B次C低处理优先级A高C次B低CPU执行程序轨迹图：


第   九   章

2 控制单元功什？输入受什控制？
答：控制单元功发出种控制信号输入受时钟信号指令寄存器操作码字段标志系统总线控制信号控制
3 什指令周期机器周期时钟周期？三者关系？
答：CPU取出执行条指令需全部时间指令周期
机器周期步控制机器中执行指令周期中步相完整操作（指令步）需时间通常安排机器周期长度等存周期
时钟周期指计算机时钟周期时间计算机运行时基时序单位应完成微操作需时间通常时钟周期等计算机频倒数
4 说机器频越快机器速度越快什？
解：说机器频越快机器速度越快机器速度仅频关数通路结构时序分配方案ALU运算力指令功强弱等种素关综合效果
5 设机器A频8MHz机器周期含4时钟周期该机均指令执行速度04MIPS试求该机均指令周期机器周期指令周期中含机器周期？果机器B频12MHz机器周期含4时钟周期试问B机均指令执行速度少MIPS
解：先通A机均指令执行速度求出均指令周期通频求出时钟周期然进步求出机器周期B机参数算法A机类似计算：
A机均指令周期104MIPS25μs
A机时钟周期18MHz125ns
A机机器周期125ns×4500ns05μs
A机指令周期中含机器周期数25μs÷05μs5
B机时钟周期 112MHz»83ns
B机机器周期 83ns×4332ns
设B机指令周期含5机器周期：
B机均指令周期332ns×5166μs
B机均指令执行速度1166μs06MIPS
结：频提高利机器执行速度提高
6 设某机频8MHz机器周期均含2时钟周期条指令均4机器周期试问该机均指令执行速度少MIPS？机器频变机器周期均含4时钟周期条指令均4机器周期该机均指令执行速度少MIPS？出什结？
解：先通频求出时钟周期求出机器周期均指令周期通均指令周期倒数求出均指令执行速度计算：
时钟周期18MHz0125×106s
机器周期0125×106s×2025×106s
均指令周期025×106s×4106s
均指令执行速度1106s1MIPS
参数改变：机器周期 0125×106s×405×106s
均指令周期05×106s×42×106s
均指令执行速度1（2×106s） 05MIPS
结：两频相机器执行速度定样
7 某CPU频10MHz已知机器周期均包含4时钟周期该机均指令执行速度1MIPS试求该机均指令周期指令周期含机器周期？改时钟周期04μsCPU芯片计算机均指令执行速度少MIPS？均秒80万次指令执行速度应采频少CPU芯片？ 解：先通频求出时钟周期时间进步求出机器周期均指令周期
时钟周期110MHz01×106s
机器周期01×106s×404×106s
均指令周期11MIPS106s
指令周期含机器周期数106s 04×106s 25
芯片改变：机器周期04μs×416μs
均指令周期16μs×254μs
均指令执行速度14μs025MIPS
均秒80万次指令执行速度
均指令周期108MIPS125×106125μs
机器周期125μs÷2505μs
时钟周期 05μs÷40125μs
CPU频10125μs8MHz
8 某计算机频6MHz类指令均执行时间频度表示试计算该机速度（单位MIPS表示）述CPU芯片升级10MHz该机速度少？
解 (1)指令均运行时间 （06×035+08×045+10×005+14×015）μs 128μs
机器均运行速度 1128μs≈078MIPS
(2)时钟周期 16MHz≈0167μs
指令均运行周期数 128μs ÷0167μs≈766CPI
CPU芯片升级10MHz时钟周期 110MHz01μs
指令均运行时间 01μs×7660766μs
机器均运行速度 10766μs≈13MIPS
9 试较步控制异步控制联合控制区
答：步控制指条指令指令中微操作执行事先确定受基准时标时序信号控制方式异步控制基准时标信号微操作时序专门应答线路控制控制单元发出执行某微操作控制信号等执行部件完成该操作发回回答结束信号开始新微操作联合控制步控制异步控制相结合方式数操作（CPU部操作）步时序信号控制进行少数时间难确定微操作（涉IO操作）采异步控制
913 设CPU部结构图94示外设R1~R4四寄存器输入输出端部总线相通分受控制信号控制（R2i寄存器R2输入控制R2oR2输出控制）求取指令开始写出完成列指令需全部微操作控制信号
（1）ADD R2@R4 ((R2)+((R4)) ®R2寄存器间接寻址)
（2）SUB R1@mem ((R1)((mem)) ®R1存储器间接寻址)
解：（1）ADD R2@R4指令周期信息流程图微操作控制信号：

（2）SUB R1@mem指令周期信息流程图微操作控制信号：
第   十   章

1 假设响应中断时求程序断点存堆栈采软件办法寻找中断服务程序入口
址试写出中断隐指令微操作节拍安排
解：设软件查询程序首址0 号存单元中断隐指令微操作命令节拍安排：
T0 0 SP
T1 SP® MAR
T2 SP®WSP+1 M（MAR）
T3 PSW®MARMDR®SP
T4 1® WSP+1®MDR ®M（MAR） PC®EINT 题意中没出确切数
通路结构述节拍分配方案行性较低®PCMDR®0 ®MDR1®MAR
2 写出完成列指令微操作节拍安排（包括取指操作）
（1）指令ADD R1X 完成R1 寄存器容存X 单元容相加结果存R1 操作
（2）指令ISZ X 完成存X 单元容增1根结果0跳条指令执
行
解：设采单总线结构CPU 数通路图示ALU 输入端设两暂存器CD（见17 题
图）设采步控制周期3 节拍：
PC MAR SP MDR CU IR AC
bus
址线数线控制线
（1）指令ADD R1X 微操作节拍安排：
取指周期：T0 PC®MAR1® R
T1 M(MAR) ®MDRPC+1®PC
T2 MDR®IROP(IR) ®ID
执行周期1：T0 Ad（IR）®MAR1®R
T1 M(MAR) ®MDR
T2 MDR®D
执行周期2：T0 R1®C
T1 +
T2 ALU®R1
（2）指令ISZ X 微操作节拍安排
取指周期（1）略
执行周期1 T0 Ad（IR）®MAR1®R
T1 M(MAR)®MDR
T2 MDR®C+1®ALU
执行周期2：T0 ALU®MDR1®W
T1 (PC+1)·Z+ PC· Z ®PC
3 序写出列程序需全部微操作命令节拍安排
    解：题意未明确求采种控制器结构较简单组合逻辑时序关系安排节拍（单总线步控制假设题）：     LDA 206 指令：     ID    ®IROP(IR)®MDR     T2   MDR®R     T1   PC+1M(MAR)®MAR1®取指周期：     T0   PC AC®MDR     T2   MDR®R     T1   M(MAR)®MAR1®执行周期：     T0   206(IR)

    ADD C    ®MDRAC®R     T1   M(MAR)®MAR1®207 指令：取指周期：     执行周期1：     T0   207(IR) AC     BAN 204 指令：取指周期：  ®D     执行周期2：     T0     T1     T2   +ALU®T2   MDR PC®  执行周期： （设N结果负标志）     T0       T1       T2   N·204(IR)
    STA 205 指令：   W     T2  ®MDR0®MAR     T1   AC®  取指周期：     执行周期：     T0   205(IR) G    ®M(MAR)     STP 指令：     取指周期：     执行周期：     T0       T1     T2   0®MDR （G停机标志）
   
6 已知带返转指令含义图示写出机器完成带返转指令时取指阶段执行阶段需全部微操作节拍安排         程序             子程序
    解：假设题组合逻辑单总线步控制安排带返转指令全部微操作节拍：     ID    ®IROP(IR)®MDR     T2   MDR®R     T1   PC+1M(MAR)®MAR1®取指周期：     T0   PC M(MAR)    ® W     T2   MDR®MDR)1®MDR(PC®MAR     T1   M+1®执行周期：     T0   Ad(IR) PC)®PC (MAR +1®      K+1
   
12 否说水型微指令直接编码微指令什？
解：说水型微指令直接编码微指令符合水型微指令特征微指令属水型微指令常见：直接编码字段直接编码字段间接编码混合编码等直接编码微指令典型种
15 设控制存储器容量512×48位微程序整控存空间实现转移控制微程序转移条件4（采直接控制）微指令格式：
解：控制存储器512*4829*48
址字段应9位微指令字长48位
控制微程序转移条件44+1<23
判断测试字段占3位
控制字段位数：489336
微指令格式：
48 13 12 10 9 1
控制字段 测试字段 址字段
21 表出8条微指令I1~I8包含微命令控制信号设计微指令操作控制字段格式求控制位少保持微指令身行性
解：设计出微指令操作控制字段短保持微指令身行性应采混合编码法首先找出互斥微命令组便分析微命令表重画：
表中微命令分布情况出：abcde微命令行性太高放字段中外分析知234分组互斥组中3组微命令互斥组控制位压缩作明显应找出3组互斥组现找出互斥组：cfjdijefhfhibgjehjefj„„等等
中找出互相重互斥组两：dijefh：微指令操作控制字段格式安排：
1 1 1 1 2 2 a
b
c
efh
dij
   
19 假设机器部件：程序计数器PC指令寄存器IR通寄存器R0R1R2R3暂存器CDALU移位器存储器址寄存器MAR存储器数寄存器MDR存储矩阵M     （1）求采单总线结构画出包含述部件硬件框图注明数流动方     （2）画出ADD（R1）（R2）指令取指阶段执行阶段信息流程图 R1寄存器存放源操作数址R2寄存器存放目操作数址     （3）写出应该流程图需全部微操作命令

    解： （1）采单总线结构CPU硬件框图：
（2）ADD（R1）（R2）   ¯（3）应该流程图       指令流程图：       需全部微操作命令              
R®R1oMARi 1 R MDRoDi®MDRoCi R2oMARi 1
W 公操作®+DMDRi 0
   
20 假设机器部件17题外加控制门G     （1）求采双总线结构（组总线数流动方单）画出包含述部件硬件框图注明数流动方     （2）画出SUB R1操作指令周期信息流程图（假设指令址已放PC中）列出相应微操作控制信号序列®R1R3完成（R1）（R3）
    解： （1）双总线结构CPU硬件框图：
    （2） SUB R1R3指令周期流程图：
R1oGCi R2oGDi DGR1i
   


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