2015计算机组织与体系结构期中考答案

《计算机组织与体系结构》期中试卷参考答案

一、

（14分）已知X= - 0.1001，Y= 0.0101，求：

1X ]补 、[ 2 Y ]补 、、[x]原 、[x]移 4（2） [X-Y] 补=？； X-Y=？；同时指出是否发生“溢出”？上溢出还是

下溢出？ 溢出用什么电路来判断？

（1）用双符号表示符号位 [

X= - 0.1001，Y= 0.0101 [

1 x ]补 =11.110111 [ 2 Y]补 =00.1010 [X]原=11.1001 [X]移 =00.0111 4 [X]补= 11.0111 [Y]补=00.0101 [-Y]补=11.1011 [X]补 = 1 1. 0 1 1 1 + [-Y]补 = 1 1. 1 0 1 1 [X-Y]补 = 1 1 1. 0 0 1 0

两个符号位11相同,运算结果不溢出；异或门判断溢出。

X-Y=-0.1110

二、 （20分）已知：X=+0.1011，Y=-0.1101，用补码一位乘法的Booth算法计算P=X·Y。 解：[X]补=00.1011 [Y]补=11.0011 [-X]补=11.0101

部分积乘数Y (Yn Yn+1)操作说明 00.00001.0 0 1 1 0 Y4Y5=10，+[-X]补+11.010111.0101

11.10101 1.0 0 1 1右移一位 Y3Y4=11，+0+00.0000 11.1010右移一位11.11010 1 1.0 0 1

Y2Y3=01，+[X]补+00.1011

00.1000 右移一位00.01000 0 1 1.0 0 Y1Y2=00，+0+00.0000

00.0100

右移一位00.00100 0 0 1 1.0 Y0Y1=10，+[-X]补+11.010111.01110 0 0 1

因此：[X·Y]补 = 1.0111 0001 X·Y = -0.1000 1111

三、 （15分）已知X的真值为（2.75）10 ，根据IEEE754标准规定的32位单

精度浮点数的表示方法，写出X的32位单精度浮点数的二进制存储格式（最后转换成十六进制数）。

解：

0128-127

(2.75)10=(10.11)2=(-1)(1+0.011)*2(128)10=(10000000)2

单精度浮点标准格式：

0 1000 0000 0110 0000 0000 0000 0000 000

(0100 0000 0011 00000 0000 0000 0000 000)2=(40300000)H

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四、

（14分）现有动态存储器芯片，设一个存储体容量为128K字，字长32位，模块数m=8，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=200ns，数据总线宽度为32位，总线传送周期τ=50ns。（1）写出顺序存储器和交叉存储器的内存地址格式；（2）顺序存储器和交叉存储器连续读出20个字所需的时间是多少?

解：

（4分）顺序存储器内存地址格式： 模块地址 字 地 址 19 17 16 0

（4分）交叉存储器内存地址格式： (2)

字 地 址 模块地址 19 3 2 0 （3分）顺序存储器连续读出20个字所需的时间是：

-6

T1=mT=20×200ns=4000ns=4×10s;

（3分）交叉存储器连续读出20个字所需的时间是：

-6

T2=T+(m-1) τ=200ns+950ns=1150ns=1.15×10s

五、 (16分)设有若干片128K×8位的SRAM芯片，构成1024K×32位的存储器。 (1). 构成1024K×32位的存储器需要多少片128K×8位的SRAM芯片？ (2). 128K×8位的SRAM芯片的片内字节地址多少条？ (3). 存储器与CPU连接的结构示意图如下图所示，在该图上画出存储器与CPU连

接的结构图，设CPU的接口信号有地址信号、数据信号、控制信号MREQ#和R/W#。 解：

（1） 该存储器需要1024K*32/128K*8 = 32片SRAM芯片；

(2) 128K×8位的SRAM芯片的片内字节地址17位，因为2=128K；1024K×32位的存储

20

器地址需要20条地址线，因为2=1024K，其中高3位用于芯片选择，低17位作为每个存储器芯片的地址输入。

(3) 该存储器与CPU连接的结构图如下：

17

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六、

（20分） 一访主存的块地址流为：2、 3、 2、 1、 5、 2、 4 、5 、3、2 、5 、2，假设Cache只有3块，采用全相连映像，填写下表并分别计算两种替换策略的命中率。

解: 访问 块地址 FIFO LRU 1 2 2 调 入 2 调 入 2 3 2 3 调 入 2 3 调 入 3 2 2 3 命中 2 3 命中 4 1 2 3 1 调 入 2 3 1 调 入 5 5 5 3 1 替换 2 5 1 替换 6 2 5 2 1 替换 2 5 1 命中 7 4 5 2 4 替换 2 5 4 替换 8 5 5 2 4 命中 2 5 4 命中 9 3 3 2 4 替换 3 5 4 替换 10 2 3 2 4 命中 3 5 2 替换 11 5 3 5 4 替换 3 5 2 命中 12 2 3 5 2 替换 3 5 2 命中 FIFO的命中率=3/12*100%=25% LUR的命中率=5/12*100%=41.67%

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