计算机组织与结构pdf

大连民族学院

计算机科学与技术专业

软件工程专业 网络工程专业

教学大纲汇编

计算机科学与工程学院

2005年8月

计算机科学与工程学院（专业）教学大纲编写委员会

主 任：刘勇奎 副主任：李锡祚

成 员：魏晓鸣 刘向东 李笑牛 郑海旭 王德高 宋海玉 王玲芬

计算机科学与技术专业教学大纲编写组

组 长：刘勇奎 副组长：郑海旭

成 员：李笑牛 商 周 张恒博 吴延清 云 健

软件工程专业教学大纲编写组

组 长：魏晓鸣 副组长：宋海玉

成 员：段晓东 焉德军 王玲芬 王鹏杰 赵晶莹

网络工程专业教学大纲编写组

组 长：李锡祚 副组长：王德高

成 员：刘向东 姜 楠 王立明 袁克杰 何丽君

李灵华 魏 巍 王晓强 包书哲 赵丹丹

郭 海

李威

前 言

教学大纲是根据学科内容及其体系和教学计划的要求编写的教学指导文件，它以纲要的形式规定了课程的教学目的、任务；知识、技能的范围、深度与体系结构；教学进度和教学法的基本要求。它是编写教材和进行教学工作的主要依据，也是检查学生学业成绩和评估教师教学质量的重要准则。教学计划设置的每一门课程，都应有相应的教学大纲。

为了进一步加强教学管理，

实验四、数据通路实验

一、实验目的及要求

1. 进一步熟悉TEC-8中各控制信号的作用和用法。 2. 了解TEC-8的数据通路结构。

3. 了解数据通路中数据流动的路径。

4. 将双端口数据存储器堆和双端口存储器模块联机。 二、实验连线及说明

数据通路实验中实现三种类型的操作：

（1）ALU运算结果写入制定寄存器（R0~R3）。 （2）ALU运算结果写入制定存储单元。

（3）将制定存储单元的内容写入指定存储器（R0~R3）。 实验连线：

三、实验任务

本次实验是前两次实验的综合，同学们应根据实验的具体内容设计必要的步骤，给出各步操作应有的控制信号状态。

1. R0=45H，R2=49H，将R0+R2的结果存入11H单元，R0-R2的结果存入22H单元 2. 将12H写入33H，8CH写入44H单元，实现33H单元的内容与44H单元的内容相加，结果写入R1。

3. 实现R3=R0|R2，R0=R1+R2。 四、实验内容 1.

R0=45H：RD0和RD1置为00，SD7~SD0置为01000101，SBUS置1，DRW置1，按动QD产生T3。

R2=49H：RD0和RD1置为10，SD7~SD0置为01001001，SBUS置1，DRW置1，按

ABBDC AAADC BDDAC

计算机组织与结构复习参考题7

题序 得分 评卷人 一、

一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 选择题（每题2分，共30分）

1. 计算机内常采用__A_作为字符编码。

A．ASCⅡ码 B．原码 C．反码 D．补码

2. 二进制数x的真值为－0.1101B，其补码表示为____B____，反码表示为

________。

A．1.1101 B．1.0011 C．1.0010 D．1.0010 3. 运算器由许多部件组成，其核心部分是_B__。

A．数据总线 B．算术逻辑运算单元 C．多路开关 D．累加寄存器 4. 计算机系统中的虚拟存贮系统是指 D

A．外存 B．RAM

C．主存 D．主存和外存系统

5. 在寄存器间接寻址中,操作数是放在 C 。

A

计算机组织与结构

实验报告

目录

实验一 Hamming码 .................................................. 2 实验二乘法器 ....................................................... 4 实验三时序部件 ..................................................... 6 实验四 CPU算术逻辑单元实验 ........................................ 6 实验五 CPU指令译码器实验 .......................................... 7 实验六 CPU微程序控制器实验 ....................................... 10 实验七&八 CPU实验_无流水无cache ................................. 16

实验一 Hamming码

观察实验现象并记录相应数据

输入输出规则对应如下：

1．输入的8位操作数对应开关SD15~SD8，编码后的hamming

计算机组织与结构

实验报告

目录

实验一 Hamming码 .................................................. 2 实验二乘法器 ....................................................... 4 实验三时序部件 ..................................................... 6 实验四 CPU算术逻辑单元实验 ........................................ 6 实验五 CPU指令译码器实验 .......................................... 7 实验六 CPU微程序控制器实验 ....................................... 10 实验七&八 CPU实验_无流水无cache ................................. 16

实验一 Hamming码

观察实验现象并记录相应数据

输入输出规则对应如下：

1．输入的8位操作数对应开关SD15~SD8，编码后的hamming

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计算机组成与结构试卷一

问答题

尾数符号1位阶码：8位，用整数、移码表示，基值为2 尾数：23位(另外有1个隐藏位)，用小数、原码表示，基值为2

(1)用16进制分别写出这个规格化浮点数的阶码、尾数和完整的浮点数。

(2)如果采用恒置"1"舍入法，这个规格化浮点数的相对误差是多少？

2、在一台采用指令取消技术的RISC处理机上执行下面一段程序。每条指令的执行过程都要经过"取

指令"和"执行"两个周期，每个周期的延迟时间均为10ns。

MOVE R1，#50000 ；R1←常数50000

LOOP:MOVE R2，A(R1) ；R2←从内存中取一个数

ADD R0，R2 ；R0←(R0)+(R2)

DNE R1，LOOP ；R1←(R1)-1，若(R1)≠0，则转向LOOP

(1)为了采用指令取消技术，改写上面的程序。

(2)计算采用指令取消技术执行上面的程序能够节省多少时间？

3、用16M字×8位的存储芯片构成一个64M字×16位的主存储器。要求既能够扩大存储器的容量，

又能够缩短存储器的访问周期。

(1)计算需要多少个存储器芯片。

(2)存储器芯片和主存储器的地址长度各需要多少位？

(3)画出用存储器芯片构成主存储器的逻辑示意图。

(4)用1

计算机组成与结构试卷 一

问答题

1、把十进制数0.15表示成32位规格化浮点数形式，浮点数的格式如下：

尾数：23位(另外有1个隐尾数符号1阶码：8位，用整数、 移藏位)，用小数、 原码表示，位 码表示，基值为2 基值为2 尾数符号1位 阶码：8位，用整数、 移码表示，基值为2 尾数：23位(另外有1个隐藏位)，用小数、 原码表示，基值为2

(1)用16进制分别写出这个规格化浮点数的阶码、尾数和完整的浮点数。 (2)如果采用恒置\舍入法，这个规格化浮点数的相对误差是多少？

2、在一台采用指令取消技术的RISC处理机上执行下面一段程序。每条指令的执行过程都要经过\取指令\和\执行\两个周期，每个周期的延迟时间均为10ns。

MOVE R1，#50000 ；R1←常数50000

LOOP:MOVE R2，A(R1) ；R2←从内存中取一个数 ADD R0，R2 ；R0←(R0)+(R2)

DNE R1，LOOP ；R1←(R1)-1，若(R1)≠0，则转向LOOP (1)为了采用指令取消技术，改写上面的程序。

(2)计算采用指令取消技术执行上面的程序能够节省多少时间？

3、用16M字×8位的存储芯片构成一个64M字×16

计算机组成与结构试卷 一

问答题

1、把十进制数0.15表示成32位规格化浮点数形式，浮点数的格式如下：

尾数：23位(另外有1个隐尾数符号1阶码：8位，用整数、 移藏位)，用小数、 原码表示，位 码表示，基值为2 基值为2 尾数符号1位 阶码：8位，用整数、 移码表示，基值为2 尾数：23位(另外有1个隐藏位)，用小数、 原码表示，基值为2

(1)用16进制分别写出这个规格化浮点数的阶码、尾数和完整的浮点数。 (2)如果采用恒置\舍入法，这个规格化浮点数的相对误差是多少？

2、在一台采用指令取消技术的RISC处理机上执行下面一段程序。每条指令的执行过程都要经过\取指令\和\执行\两个周期，每个周期的延迟时间均为10ns。

MOVE R1，#50000 ；R1←常数50000

LOOP:MOVE R2，A(R1) ；R2←从内存中取一个数 ADD R0，R2 ；R0←(R0)+(R2)

DNE R1，LOOP ；R1←(R1)-1，若(R1)≠0，则转向LOOP (1)为了采用指令取消技术，改写上面的程序。

(2)计算采用指令取消技术执行上面的程序能够节省多少时间？

3、用16M字×8位的存储芯片构成一个64M字×16

《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。

习题

1． 给出以下概念的解释说明。

指令流水线（Instruction pipelining） 指令吞吐量（Instruction throughput） 结构冒险（Structural hazard） 数据冒险（Data hazard） 气泡（Bubble）

流水线深度（Pipeline Depth） 流水线冒险（Hazard） 控制冒险（Control hazard） 流水线阻塞（Pipeline stall） 空操作（nop）

分支预测（Branch predict） 动态分支预测（Dynamic predict）

分支条件满足（Branch taken） 静态分支预测（Static predict） 延迟分支（Delayed branch） 转发（Forwarding）

分支延迟槽（Delayed branch slot）

旁路（Bypassing）

IPC（Instructions Per Cycle）

动态多发射（Dynamic multiple issue） 超长指令字VLIW

流水段寄存器（Pipeline register） 静态多发射（Static multiple issue） 超流