计算机组成原理课后习题答案(第五版白中英)

1、计箅机to或凍a弟五权13计算机组成房理第五版g题答余sfih$14測#1921 27第七章第八幸1第九章计箅机纽或凍现弟五权第章1. 模似il算机的特点足数衍山连续眾來衣示，运算过s也足迕维的，数字il 3机的主要w 点足按位运算，并且不连续地跳动计»。模拟计算机用电枨表承数据.采用电压组合和 测s:值的计算方式.盘上连线的控制方式.而数字计算机用数字o和1表示数据.來用 数字计数的计算方式，秤序抟制的抟糾方式。数字计s机与校拟计算机相比，w度萵， 数据存储录大，逻辑判断能力强，2. 数字计算机吋分为专用计算机和通用计算机，足根据计算机的效率、速度、价格、运行 的经济性和适砬性来划

2、分的。3. 科学计谇、a动控制、测质和测w、佶息处理、教行和卫生、家用电器、人工r能，4. 主要没计思想足：采用存储稈序的方式，编糾好的柞序和数据存放在同存储s屮，计算机吋以在无人干预的怙况卜卞动完成逐条取出作令和执行作令的任务：在机:s内部， 栺令和数据均以：进制码农示，捎令在存储器屮按执行_序存放。主要组成部分釘：运 算器.逻班器*存储器、输入a格和输出。/ yr5. 介储器所齡九的总数称跡m器的/w容吊:，每个17w!中.元都17编称脉ji 地址。如果某字代表®处理的数据.称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字。6. 计算机w件可r接执行的毎一个荜本的s术运算或逻w运算操作

3、称为一糸指令，而解算某一问题的一中指令序列，称为程序，jk7. 取指周期中从内存读出的（3息流足指令流.而江执fr器周期中从内存读出的信息流足数据流。/卞,8. 半导体存储器称为内存，存鮪容量更人的磁盘存储器和光盘存储器称为外存.内存和外 存共同用来保存二进制数据。运算器和拧制器介在一起称为中央处现器.简称cpu.它 用來抟制计算机及进行算水逻钳运铎 适配器足外机联系的桥,它的作用 相当于一个转换器，使主机和外wa备并行协调地工作。9. ii w机的系统软ft包括系统w序和w川w序。系统wr?川來问化w序没计，ra化使川方 法.捉两计铎机的使用效率.发挥和扩人计锌机的功能川川途：w川程序足用户

4、利川计 算机來解决某些问趟而编制的程序。10. 在v.期的计算机中.人们接用机器语言來编写程序的.这种程序称为手编序 成r的序：v；來，为了编写h序方便和捉岛使用效率，人们使用?l编语言來编写序， 称为汇编程序：为了进一步实现程序fi动化和便r程序交流，使不熟悉r体计穿机的人 也能很方便地使用计算机，人们又创造了算法语h.用算法语r编写的稈序称为源程序， 源ft序通过编译系统产牛编译程序，也可通过解释系统进行解释执行：随苔计算机技水 的n益发展，人们又创造出操作系统：随打计算机在caa处理、怊报检«及«种1?理系 统中疢用的发展.®求人s处理某些数据.迖立和检索人

5、虽的表格.于足产生了数据库 管理系统。u.第一级足澉程序没计级.这足一个实在的硬件鈒.它由机器硬件茛接执行微指令:第二级足一般机器级，也称为机器ifts级.它山稈序解抒机器指今系统：第三级足操作 系统级，它由操作系统t:现：弟四级sir编ifir级.它给ffi序人员捉供一种符d形式语 宫，以少w序编写的«杂性：第五级级语旮级，它坫而向用户的，妁万便m户编 写w川裎序的。川一系列的级來组成il兑叽的极ii对r9:握il w机足如何俎成的 捉供f 一种好的纳构和体制.而11川这种分级的观点來计计«机对保证产生一个以好 的系统结构也足很有帮助的。1竹尊机纽丸凍a弟丘权习越x素12

6、. im/jfr：何操作uf以由软件宋实现.也以由wft农丈现；任何指令的执行4以由w 件完成，也4以由软件來完成.丈现这种转化的媒介足软件勺硬件的逻钔等价性。13. 计算机应用和应用计算机在概念上足不等价的。计算机吨用足计算机学科与其他学科ffl结合的交叉学科，足计算机学科的组成部分，分 为数值计算和非数值应用两大领域。吨川计算机足借助计算机为实现特定的c总系统功能的手段。在计算机系统的g次结构 中，砬用计算机多级计算机系统层次纺构的w终r!标，足高级ifin级之上的服务®次*竹箅机纽凍弟五权第二章1. (1) -35 = (-100011).-35原= 10100011 -35补

7、= 11011100-35反= 11011101(2)127 = 01111111127反=01111111127仆= 01111111(3) -127 = (-1111111).h127原= 11111111 -127补= 10000001 -127反=10000000(4) -1 = (-00000001)2 -1原= 10000001 -1补=11111111-1) = 111111102. x】补 =<>. aja：a6解法一、(1) 若知_0,则x>0,也满足x> -0.5 此时任念(2) s a0 - 1,则 x <- 0.要满足 x > -0.

8、5,需:h i 即 ao - 1. at - 1. a：a6 有一个不为 0解法二、-0.5 -0.100000 - 1,100000(1) 若x>=0,则a0 = 0.a广如任意即可x补-x-a0. ajaz-ac(2)j5x<0.则 x> -0.5只需-x<0.5，-x>0x朴=-x, 0.5补=01000000 即-x】补 <01000000 <oiooooooa*a7.a7<00111111kpaoau.az-ao不全为0或至少有一个为i （但不是“其余取0”3.字长32位浮点数.阶硏8位，用移碍表示，用数23位,川补w衣示基为24ese

9、i-*esmsm：1mo1） m人的数的二进制衣¥e-llilllllms = 0tm = 11 1 (全 1)1 11111111 01111111111111111111111(2) w小的二进制数e- 11111111ms - 1,m-00 0 (全 0>1 11111111 1000000000000000000000 (3)规格化范闹5/111, m- 1卜七 8个il.jd 人22个e-00-0> m- 100-0.ms-0负敁人21个即：2-27x2ms 121个（w接近0的负数）即:负® 小 e - 11- 1> m - 00-22个即：规

10、格化所农示的范im用災合农示为：2_2?><2-1，22 -1 x (1 - 2-) u 227'1 x (-1), -t- x (2-1 + tzz)aoa/2.«6 > 11000000计箅机弟五权4. 在正ee754 hi准中，-个規格化的32位浮点数x的ft值表示为:（1）27/64=0.011011=1.1011x2e- -2+127- 125-0111 1101s-0m- 1011 0000 0000 0000 0000 000最后表示为：001111101 10110000000000000000000（2） 27/64=.0,011011=1

11、j011x2"：m- 1011 0000 0000 0000 0000 000e- -2+127- 125-0111 1101员后表示为：1 01111101 101100000000000000000005. （1）用变形补硏进行计算:x?|、-00 11011 y?b-00 00011x 朴=oo nony朴-+00 00011x+y】补00 11110结果没打溢出，x+5-11u0（2） x补=00 11011 y】补=11 01011 m补-oo liony补+1101011x+y朴00 00h0结果没打溢出.x+y=00110（3）x补一11 01010 y朴誰11 111

12、111 x朴=00 01010v补- ic+y朴11 01001结果没有溢出.x+y=-l01u6. x_y】补-x】补+-y补（1）【x】补-00 11011-y补-00 11111x补- 00 11011 卜y】补 一+00 11111x-v补 01 11010 结果宵正溢出 x-y=11010（2）【xl朴=00 10111-y】朴=11 ooloix朴00 10111-y】朴=+il 0（h01x-y补11 11100结災没右溢出，x-y=-00100ijiiiii0t121ft*toooothwttotto-hm:蒲7?歩阽知mttiho i ii i t t t （xthtt-wh

13、oti-m 承备麻會忍鉍因urn 卜孢x non o=?5im :盘农歩敁划铋禊闲(t)01001= wws诤酱蒋ottto 10 奶a-x h 00f 00+ = 4fa- itoit 00-柚miiooi ooa-jnon oo-x】（f）竹算机to或凍a弟五权1 1 0 1 0 0 0 1 0 1:xxy补=1 0010111011(2) 用哚码阵列乘法器：xlft=l 11111 yl=l 11011 因符号位单独考虑，|x|-lllll lyl-11011j11v屢屢 ml用补w時列乘法器:x朴垂1 00001 y补-1 00101乘积符汐汝为:1yl=110111 1 1x) 11

14、07竹箅机to或凍a弟五权1111 110 100 0 10:xxy11010001018. (l)xk=x?b=0 11000 i y i 补=1 00001波除数x+-m补011000100001余数为负1 11001->q5=0 +|y|补 0 11111余数0 11000故：x + y原=1. 11000 余数为0 11000即 x + y= -o 11000(2) | x | 补-0 01011 i y i m-l 00111敁除& x+術卜0 010111 00111余数为负1 11001 ->q0=0 左移1 10010+|y|朴 011111余数为止0 10

15、001 ->ql-l 左移1 00010+-|y|补 1 00001余数为止0 00011 ->q2=l 左移0 00110+-|y|?卜100001余数为负100111 左移001110 +m补 onni余数为负1 01101 -h(4=o 左移 0u010+【m朴 oiiiii余数为负1 10010 ->qo=o余数0 00010x-ry= -0.01110余数为负101001 +_辛卜0 11001左柊1 00100+|y|补 onooi余数为负1 1h01 ->ql=0 左移1 11010+_?卜0 11001余数为正0 10011 ->q2=l 左移1

16、00110余数为正001101 ->q3=l左移0 11010+-|y|?卜loom余数为正0 00001 ->q4=l 左移0 00010m朴 loom余数为0 000109. (1) x 2 on*0.i0010l y 2"°10*(-0.011110) x(? -11101.0.100101 yh =11110.-0.011110 ex-ey-11101+00010-11111x.i - 11110,0.010010(1) x+y0 0.0 1 00 1 0(1)+ 1 1. 1 000 1 01 110100(" 規格化处理：1.010010

17、阶码 11100 x+y- 1.010010*2u 2-0.101110 x-y00.0 1 00 1 0(1)+ 0 0. 0 1 1 " 0 00 1 1 0000(1) 规格化处理：0.110000阶r11110x-y=20.i 10001(2) x - 2 wl*(-0.010110). y 2 loo*0.010110 xp-11011,-0.010110 vr- 11100,0.010110規格化:ex-ev - 1101100100-11111 lx.j- liiooj.110101(0)x+y1 1.1 10 10 1+0 0. 0 i 0 1 1 00 0.00 1

18、 0 " 规格化处理：0.101100 阶时 11010 x+y- 0.101100*2x-y1 1.1 10 1 0 1+ 1 1.1 0 1 0 1 01 1.0 1 1111 规格化处现：l.oinii阶winoox-y-0.100001 *210. (l)ex = 0011t mx = 0.110100 ev-0100. my-0.100100 ez-ex+ey-01110. 1 1 0 1*0j00 10110100000 000000 110 1 00000 001110101 20.111011(2) ex - 1110, mx-0.011010 ey-0011. my

19、-0.111100ez - ex-ev-ili(b4i0 卜 1011【mx朴=00.011010my补=00.111100, -my补-1l000100竹箅机to成凍a弟五权00011010 +my1 1 0 0 0 1 0 011011110 0 10111100 4my 00111100 1 1 1 1 1 000 0.0 11110000+my0011110000 10 1 100 0.01 01011000+-my1 1 000 1 00000 1 1 1 00 0.011 00 1 i 1 000my1 1 000 1 001 1 1 1 i 100.01101111 1000+m

20、y0 0 11110 000 1 0 1 1000.0110100 1 1 0100 0.01101 0 1 10 1000 +-my1 1 000100商-0.110110*2人余smm01100*2d1111.4位加法器如上围，c.ci icic，=aa+=+=a人 + （a， ）（?,_、(i)申行进位方式c： = gpico其中：gla1b1pl=aieb» （ai+b,也对）c： = g=+p:c，g：o:pz = a：©b：c，= gs+psc=g，aaps = assbsc. = g.+p.csg.a札p< = a.® bi并行进位方式 cl

21、- gi+picq c2 g2+p2g1+p2p1c0 cs = gj+p3g2+p5p2g1+p5p2p1c0 c* = g+pjgj+pjpjgi+pipjpsgj+ppjpzpico竹尊机纽成.凍a弟及权习越xfscn-f-l 时.ss.'+ooll12. 组成最低四位的74181进位输出为:c4 ch g-pcn gpc0, co 为向第 0 位迸位其中，g - yj+ys+yixxj+yoxix：*, p- x<>xix;x3.所以 c5 = y4c4c(s - y5+x5c5 = y5+x5y-*+x5x4c4(2) isw准门延迟时叫为t. “ 4或非&quo

22、t;门延迟时间为1.5t,则进位(2 co,由w低位传 送至cd耑经一个反相器.两级“与或非”门，故产生co的敁长延迟时间为t+2*1.5t-4t(3) 最长求和时问沌从施加操作数到alu算起：第一片74181科3级“与或非”门(产 生控制參数xo. yo. c),第二、z片74181共2级反扣器和2级“与成弗”门(进 位链，第四片74181求和逻柑(1级与或非门和1级半加器，设其s迟时间为3t, 故总的臟mfi伪：to = 3 i. 5t+2t+2 * 1.5t+1.5t+3t = 14t/b. «余三妁编奶的两个达w数为xjuy，.第一次川二进糾加法求和记算的w数为s,.进 位为

23、c.校正后所得的余三和数为s,.进位为x. - xjxcxhxy.-yjyyhyk并产生k当 cw-o 时，w+ilol根据以上分析，nfihji出余三码编码的十进w加法器单乂电路如阁所冶，14. s1-a1b1c1+ a1b1c1+ a1b1c1+ a1b1c1图如e：15. a计h 电路山二部分构成：alu完成定点加减法运?7和逻糾运w,专川的阵列籴 法器完成乘法运w,专用的阵列除法a完成除法操作，逻紺阌可蘩考1:教2.7和m2.9。16. 设计思想:因为有八种运w.所以控wft号采用三位，s0.s1.s2.加法和减法操作利用 4位朴码加减法器完成：加1操作呵以单独®it电略实现

24、.也"j以将披加数强剌为+1利用 加减法器实现：仏送愧作n以利川加«汰器实现.第二加数强制力0:逻糾籴和取反操作4 a计单独的逻电路.川与门和反相器实现：取补屯路单独没计.穸见丄教wffl 2.6： 乘法操作坷笮独设计高速乘法器，电路参见主教村阁2.7<17. 没计思想：将74181的s3s0及m等九个挖制恺4缩减为s2s0三根信v,主教m 衣2.5 （功能s中的算术运算和逻糾运玆相设进行简化，去除冗余操作和可r代操作：000:逻机0001: ab010 a+boil： a®b 100 a 加 b l01:atf b 减 1 lio ain a 111: a

25、k屮.000、011为四种逻机运算.100ill为四种钌永运算.报据功能s可以很界易地s 计出同化的函数发生器。13竹箅机to或凍a弟五权第三章1. (l)220 *y = 4af 字节歷=2*4=8 片512k*8(3)1位地址作芯片选择2. (1) 2：4/2：4=4 (块(2) (2：4/2:)x(64 位/8 位)-32 < 片主存共® drani芯片为：4x32-128 (片j毎个内存紐32片dram芯片，容琅为16mx64位，滿24根地址线(a2>a0)充成内 存糸内存砧中.元寻址。一共ff 4块内存糸，采用2报阢位地址线(a25、a24j.通过2: 4译 码

26、器译k产生片选信号对各模块板进行选择.f3. (1)根据题意.存m总容鼠为64kb,故地址总线耑16位。现使用16k*8位dram芯片. 共耑16片。芯片本身地址线占14位，所以采用位井联与地址串联相结介的方法來组成整 个存储器，其组成理辑图如图所示.其中使用一片2: 4译码器。(2)根据己知糸件，cpu在lus内至少访存一次，向惟个存储器的平均读/写周期为0.5us, 如果采用集中刷新，有64us的死时问，肯定不行如果采用分敗刷新，则毎lus只能访存一次，也不行所以采用异步式刷新方式。 假定16k*1位的dram芯片用128*128矩砗存储元构成，刷新时h对128行进行异步方 式刷新，则刷新

27、间隔为2ms/i28-15.6us,可取w析倌号周期15us.刷新遍所川时间= 15usx128=1.92ms15do-d-，个个个个，2： 4译码器amais4.(1)1024m128k*8=32片（3j如选择一个行地址进行刷新，刷新地址为ao-as，因此这1行上的2048个存砧允同 时进行刷新，即在8ms内进行512个周期*刷新力式坷采用：在8ms中进行512次刷 新操作的集中刷新方式，或按8ms/512 = 15.5us刷新-次的异步刷新方式*5. 所没计的存fis器单元数为1m.字长为32.故地址k度为20位（a19-a0）,所用芯片存 储单元数为256k.字长为16位，故占用的地址长

28、度为18位（a17a0）.由此nj用位并 联方式与地址屮联方式相结介的方法组成组成艳个存储器，共8片ram芯片，并使用一6. （1）系统16位数据，所以数据寄存器16位（2）系统地址128k=217,所以地址寄/器17位（3）共谲® 8片（4）组成框ffl如下斟果城奶邳刼8*8澍盌玷射说+(?)计箅机to或凍a弟五权sj®庁存储器和交义存储器迕续读出m-8个字的(5息总s都足： q-64 位*8-512 位順序存w器和交叉存储器连续读出8个字所滿的时闾分別足： h-mt-s-loons-mlosn =7 + (m - l)r = loqns +7* 50tis = 450n

29、s = 4.5 * 10-7 ns 顺序存fifi器和交叉存储器的带宽分别足：|vl =/zi =512(8*10'7)=64x10:位/jik =7/： =512-r(4.5*10-7) = 1138xl07<i/59. cachc的命屮宇24202420 + 80=0.968r = u=6t 40ccache/主存系统效率e为r + (-r)h *10°%= 6+ (1-6)*0.968 * 10°% = 86'2%tc 40/15e0.862/5=46.4/5竹箅机纽成凍现弟五权is11. 设取摘周期为t,总线传送周期为t. ifi令执行时间为t

30、o(1) t - (t+5 1 +6to)*s0 - 80t+400 t +480(2) ( - (t+7 t +8to)*6o 60t-420 t +480 (<> 故不相等*12. d计箅机to或凍a弟五权习越x囊第四章l不介理。指令®好半字长或节字长，s 16位比较介适。 2.70条指令.所以操作码至少为7位。双操作数指令格式可以为：71212中操作数指令格穴以为:1 7 125尤操作s指令格式吋以为:3.(i)rr型指令口r指定64种操作.(2) 寄存器寻址(3) 单字长二地址指令0j操作码字段op nj以指定2e=64种操作4. (1)双字长二地址指令，川于访问

31、存储器，(2jrs型指令.一个操作数在通用寄存器(共16个)，另一个操作数在主存中。(3/介效地址通过变址寻址求衍.等于变址寄存器(共16个)内容加上位移8.5. (1)双操作数指令(2) 2s-8种寻址方式(3) 24=16种操作6-(l)£lft寻址方式(2) 相对寻址方式(3) 变址寻址方式(4) 基址寻址方式 问接寻址疗式(6)驻址间核;j址方式7.40糸ffi令至少s嬰操作码字段6位，所以倒t的k度为26位。主存的容眾为61m卞，则设寻址模式(x) 2位，格式如下:3126 25 24 230opxdx-00 ft接寻址心效地址e-dx-01立即寻址d字段为立即数x-10变

32、址寻址/f效地址e- (rxj + d (可寻址64m个存fik 'p /c)x-l 1相对寻址有效地址e- (pc) +d (可寻址64m个存rt中rx为变址寄存器(32位).pc为程序il数器(32位)。住fll对j址时，位移黾d计算机弟五权耐正可负。s.uo种棟作巧占6 ft，址z/式2位。以中-地址指令为例：| op(6) | x | d(24x = 00寄存器寻址zf式。d卞段实际使用4比特选择16个通用寄存器。x-01寄存器叫接寻址zf式:d字段实h使用4比特选择16个通用寄介器。e- (rx)ox = 10立即寻址方式。d字段给出24位立即数。x-ll a接寻址方式。d字

33、段绐出24位内存地址。e-d*(2)寻址悦式字段变成3位.nf以支持史多的寻址方式.nf増加相对寻址方式.共有效地 址e - pc+d：还对使用内存问接寻址，此时钉效地址e= (d).9. 16个通用寄存器占4位,64种操作占6位,剝下22位用于存鍺器地址，op (6) r (4) d (22)采用r为基址寄存器夺址.地址=<r)+d当丛址w人，d也足w人的时候，寺址能力w人 而寄存器& 32位的./故w大存2524-2-4gb4-4mb.10. 表4.9的指令数为29,则指令的操作码至少为5位。s这些指令支持立即寻址、寄存器 寻址、n接寻址、堆栈寻址、相对寻址、内存m接寻址、寄

34、存器问接寻址、变址寻址、 «址寻址等9种寻址方式。并没计算机字长为32位：op目标寻址方式目标操作数源寻址方式源操作数648811. c12. 寄存器(2j寄存器间接0)立即相对、4#计箅机to或凍现 弟五权qltxf第五章l (1> ir、(2)ar、(3)dr、通用济存器 2. sto rp (rj(pc->ar | i3. lad (r!)，rqpc>arpc0, q akr. vv =rdro. g ar：r20,g akrl0, g dr,r w -wm->drrj。，g* arr vv =rdro. q ro计箅机弟五权#5.节拍脉冲乃，t2, t

35、3的宽度实际上等t时钟脉冲的周期成足它的倍数。此处tx-t：-200ns,t3 - 400ns.所以主脉冲源的频率w为f = y = 5mhz .为f消除节拍脉冲上的毛刺.坏形脉冲发生器采用移ti寄存器形式。阁屮w出丫题目耍求 的逻辑电路阁ij时序关系亂 根据时序关系.t. t2. 丁5三个节拍脉冲的逻讯衣 达式如下：vi>丁:用与门实现，1:和15则用<?:的端和（：1的（2端加11:门实现，其ti的在r保待佶y输竹箅机to或凍a弟五权6. (80*3+1)*= 964字节1234567. m-gs3 = h+d+fs2 = a*b-h+d+e+f*g si = a+b+f+g

36、c h*d+ev+fv+g <t>8. 经分析.（d，m）和（e, f，h>4分别组成两个小组或两个字段.然后进行译吋得六 个微命令信咢，剃下的a，b，c，g四个微命f a号可进行h接控制,其ft个控制字段组成如 下：a be g old ole101 磷 lof11 jl llh9. pl -1.桉 ir6、ir5 转移 p2 = l.按进位c转移 徽地址趣解逻钳阳：23w孢浪!yiy/*(丨 f<_so nrmkit(*wdoyj谠炽冬钳？fy畊wiita豺www 9熬/> 识令绀诹轵伦耔海w!5 *hz.<k!iaai$y 桓>(.¥1

37、«?«时¥曲稻承d >?.«w?l7n/> wwk!+if "2抝&1【屯囡掛逭盌帅纷i/ry®!w¥«务uim5ti ?i仆ru) 母认-(6tsf)巩ms忐令矽拟晋级毋讶¥闭邳衍古抑研.丄.玛叫 w劣豺鉍4< t好士印7潘掌科呤敁胡邳缶小衍*沪脒呤哚&ll(i)_ni'tlr tf 婶 ti|>卞a |初 u-hh-iqirf. °d!s(y4wa vwrnv睹射射vs封埔冷wa 坩(t)_oi竹箅机to或凍a弟五权12. (l)流水线的操作周

38、期成按各步操作的敁大时问来考虑，即流水线时钟周期性 t = maxr. = 100?5(2)遇到数据相关时.就停顿第2篆指令的执ff, ft到前面指令的结災己经产生，闪此至 少需®延迟2个时钟周期。y v2013j如果在她件议计上加以改进.如來川专川通路技永.就吋使流水线不发生停顿.nrk(2)w = (尺+ ”_l)r = (5 + 20_1)*100聿10” =8.33*10 心秒= - = 4.17tp (k + "-l)r20+5-1、 、 /!1i，i,hi，i.i,i，1|i，i，i，i，时 fhjt18his1toexidif流水线时间阁/ /时fl lal上

39、i.iii.i.非流水线时问阁 t邮 raexidif027如上两田所示，执行相同的指令，在8个单位时问内，流水计算机完成5条指令,而非流水计算机h完成2条.祕然，流水计铑机比ii流水计算机奵史敁的吞叶w。 15.证：没11条指令，k级流水，毎次流水时间t则用流水实现tp-kt+(n-l) to11hp、非流水实现ts - k t nhs = tshp_tp_ts_ kht knhs if tp kr+ (n-l)r k + n- tsn->°° 时，l->故流水线17更岛7f吐sn-1 时，1 hsi,ii.i.ki予码段则 4 见 n>l 吋 ts&g

40、t;tp.16. 写后is raw(2) 读后写 war(3) 写后写 waw17. (1)(2)竹尊机to或凍m弟丘权习越x禽第六章1. 单总线结构：它足一组总线迮接幣个计算机系统的各太功能部件，大部件之叫的所介 的信息传送ffi通过这组总线。其结构如阌所示。单总线的优点足允许i/o没备之m或lo s备与内存之mh接交换饴fi,只滿cpu分k总线使用权，不cpu干预息的交換. 所以总线资源足巾各大功能部件分时共享的。中.总线的缺点足巾于全部系统部件部迮接在 一组总线上.所以总线的负奴很责.可能使其吞®达到饱和共至不能胜任的程度。故多为 小型机和徽型机采用。系统总线731?总线结沟：

41、总线系统结构足通过桥，cpu总线，系统总线和新逨总线彼此扣迕.» 大部件的仿.0.传送不足w通过系统总线：体现了ffi速.中速.低速没备11接到不同的总线 卜】时进行t作.以提髙总线的效率和吞叶而且处押器结沟的变化不影响离速总线。2. (1)®化了硬件的没计。从硬件的角度看.面向总线是由总线接口代替了专门的i/o接ii. 山总线規范给出了h输线和ft刁的规定，并对存砧器、lo s备和cpu如何挂迮总线上 都作yrt体的规定，所以，闹向总线的微型计钌机a计只耍按照这些規定制作cpu插 件、存储器插件以及i/o插件等，将它们连入总线即可丁作，向不必考虑总线的详细操 作*(2)p

42、j化了系统结构.s个系统钴构沾晰，连线少，底板连线吋以印刷化.pj系统扩允性好.一足规模扩充.二功能扩充。規悦扩允wwk©衫插一些m类型的 w件：功能扩充仪仅沲要按总线t小准没计一些新抽件。柚件w入机器的位k往往没介# 格的阳制。这就使系统扩先既简申.又快速吋靠，而fl也便于杏错。(七系统51新性能好。w为cpu.存储器、to接ii等都足按总线規约挂到总线h的，w而 只要总线没汁恰'l'i,可以随吋随汽处观器芯片以及托他行关芯片的进展没il新的插忭, 新的插件插到呔板十.对系统进行更新，而这种更新只滞史新滿®史新的插件，w他插件和底板迮线一般不黹史改。3.

43、“a”的ascur为41h 01000001b. 1的个数为偶数，故校骑位为0: “8-的asc11 码为38h-00111000b. 1的个数为奇数，故校验位为1。停ii:位 校验位 数据位7 数据位6 数据位5 数据位 »据位 ttm位 &倨位 &据位 起始位 停ji:位 校验位数据位 &据位 数据位 数据位&据位 数搌位数据位起始位 捽11;位ii4. 逻糾ffl如f：<< 设备二说明：两个没备共川总线.毎个没备的总线接u部分 如右ffl所示。通过锁存器保存接收数裾.并通过三态 门14总线发送数据。每个的rm技糾端何效吋，锁 存器保存

44、接收数据：毎个没备的rom信v打效吋，锁 存器保存的数据被送卜.总线。rout 2 9无效时，设 备与总线在电气上断开。qcp d屮央仲哉器br tt1tbg 没落接110没落接i ind中央仲战器没落接111bgndrn(bft,竹箅机to或凍a弟五权12.a13. 存储总线周期用于对内存谈写，io总线周期对接ii中的端ii进行谈写。14d、c、a、b15. b、a. e、d、c16. a、b、c、d17. pci总线k-fl host桥、pclla. pclpci桥，桥在pci总线体系姑构中起it-r®作川，它选接两条職叫相互iffifs.桥足一个总线转换部件，可以把一糸总线的地

45、址空间映射tyw-s总线的地址空问上，从而使系统屮仃®个总找主没 备都能行到同样的一份地址&桥吋以丈现总线叫的w发式传送.njf*所ft的存取都按cpu的甫要出现fr:总线上。由上可见,以析连接实现的pci总线结构爲有很好的扩充 性和兼容性.允许多条总线并行工作。is.分布式仲狨不谣贤屮央仲拔器.每个潜在的主方功能砹块wan己的仲av和仲抜器、 当它们总线请求时.把它们唯一的仲裁3发送到共亨的仲裁总线h,每个仲後器将仲 拔总线卜.得到的y与白己的y进行比较。如果仲钱总线卜.的y大，则它的总线请求不予 响吆，沖撤消它的仲战c。姒后，获胜荇的仲拔c保留在仲拔总线上，分布式仲拔足以

46、优先级仲战策略为基础。总线19.总线的一次倌息怜送过程.大致4分为：请求总线，总线仲饯，寻址.信息传送.状态 返回。/<mv总线时钟启动1-1读命令20.没总线带觉用df表必 总线时钟周期用t-1/f表示,一个总线周期传送的数裾量用d 表示/根据定义4得：di = t/d = d xl/f =8bx70 = 560mhz/s2丄.pci总线：足一种不依附f k个几体处理器的r部总线，10种外设，并能在萵时钟 频率下保持萵性能。总线时钟频率为33.3mhz 66mhz,最人数据传输速率1采用时钟m步方式，cpu及时钟频率无关，总线宽度32位（5v） /64位g.3v），能t!动识别外s。总

47、线h有处理器和存储器子系统完全并行操作的能力，h有隐含的 中央仲裁系统，采用多路复用方式（地址线和数据线）减少了引脚数,支持64位寻址， n有完全的多总线主控能力。infiniband w褓：针付处押.器和w能los落之w数据流而捉出的一种新体系姑构，ffl? 在服务器屮取代pci总线.來川infimband钴构将允i1服务器捉供史品的带宽和咐广展 能力 jf增® r7?fifis&扩充的乂活性* infiniband允il眼务器.远k存储器.几他m络没谷接入到一个山歼关和链路组成的屮央开关网带，可迮技芯达64000个服务器， 存储系统和m绺s备.33竹箅机to或凍现弟五权第

48、七章.dc、d、c、a1024*1024*256 =md8*8格式化容？:-扇区容®*毎道扇区数'磁道总数 -512e9e100*2-921600b没读写 块信息所喬总吋间为ta.平均找道吋间为平均等待时间为u.读写块恰息 的传输时動tm, »<d-«=+（!+（/flva磁盘以w秒r转速率旋转.每条磁迫容s力n个卞.则数据传输率-rn个？7秒。 又的卞数为n. m而一n.®写尖定位在该块始端，就赃t，（，_）秒的时 m中传输完毕.磁盘旋转半周的时间，（l/2r）秒。由此句得：.2*220*2775-1.16mb

49、(1) 275*12288*4 - 12.89mb(2) 最离位密度di按最小磁彎绎r1计算r1 115mm)：d1 12288 字节 /2hr1 = 17 字节 /mm«低位密度d2按最人磁道半径r2 if算： r2 = r1+ (275-5) = 115 + 55 = 170nund2- 12288 字节 /2nr2 = 11.5 字节 /mminnn(3)*12288 = 6000/5|合锌|柱而（磁道|盘血（磁央）兮|坫区号|此地址格式衣示柯4台磁盘.每台旮4个id诚而，每个记求曲容纳512个磁道. 每道有16个扇区。存取时间=平均查找时间+平均等待时间=60 +1* 100

50、0 = 72.5 船2 2400汍=96:=480勤2m/ s9. (1)d = £= 128000 = 64qqqr节(2)传送-个数据块所耑时w为1024字节-1秒 128000字节 / 秒 125，个&据块占川长度为/ = v*/ = 2 m is* s = 0.016"， 125每块|uwl = 0.014m,数裾块总数为600 -4 = 19867块故磁带存储器付效存储料®为19867块*1k字节=19867k字节10. (1)磁盘内径为：9英寸-5英寸英寸内层磁道周长为2浦=2*3.14 * 5 = 31.4英t毎道信息黾= 1000位/英寸*

51、31.4英寸=3.14*104位 磁盘有100道/英寸*5英寸-500道盘片组总容量r 20*500*3.14*104 - 3.14*108 位-314 兆位imb/s(2)每转即付道含打ft息帛:3.14104位，即3.925* 10b3= 267转 h = 16020转 / 分钟3.925*1osb/转il (i)(30* 10.3+i0* 10-5+3000/500* 10)*2+4*io3* 1000 = 96s(2) (30*10e3+5*10000/1000*102+410 ,1000 =80s12. no(1) 存储容黾从大到小依次为：活动尖磁盘存储器，mo磁盘，cd-rom存储器，主存， 高速缓存，寄存器组期从人到小依次为：cd-rom 17砧器，mo磁盘，沾劝义磁盘存wj器，主存, 5高速级存，寄存器组(2) 可构成如下的多级存储体系：竹箅机弟五权(3)cpu和ft速缓存以及cpu和+.存之问科rt接的数w通路，而cpu 外存之m不存 在ft接的数裾通路，cpu访问硬盘和光盘吋都需要5t将亿息凋入主存。13. 刷新存储器足用來存w5阁像饴总以不断提供刷新m像的k存储容黾由阁像分辨 率和灰度级决定.1024*1024*24bit - 3mb14. (1)1024*768*3 = 2.2