发布时间 : 星期二 文章计算机组成原理作业1-10章答案（唐朔飞）更新完毕开始阅读b5a80c3add36a32d73758136
RAM2 RAM3 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑如下图(3)所示： G1G2AY70 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 MREQA15A14A13A12A11A0G2BABC74138Y3Y2Y1Y0......PD/PROG...ROM2......RAM1...CS...RAM2...CS...RAM3...CPUROM1...OEOER/WR/WR/WCSD0D3D4......D7R/W图（3）
17. 写出1100、1101、1110、1111对应的汉明码。 解：按照配偶原则
A1A2A3A4＝1100，得C1＝0，C2＝1，C4＝1。 所以1100的海明码为：0111100
A1A2A3A4＝1101，得C1＝1，C2＝0，C4＝0。 所以1101的海明码为：1010101
A1A2A3A4＝1110，得C1＝0，C2＝0，C4＝0。 所以1101的海明码为：0010110
A1A2A3A4＝1111，得C1＝1，C2＝1，C4＝1。 所以1111的海明码为：1111111
18. 已知收到的汉明码（按配偶原则配置）为1100100、1100111、1100000、1100001，检查上述代码是否出错？第几位出错？
解：根据表，有：
C1 C2 A1 C4 A2 A3 A4
1 1 0 0 1 0 0
得：P4P2P1＝110，所以A3错，欲传送的是0110 1 1 0 0 1 1 1
得： P4P2P1＝111 ，所以A4错，欲传送的是0110
1 1 0 0 0 0 0
得： P4P2P1＝011，所以A1错，欲传送的是1000 1 1 0 0 0 0 1
得： P4P2P1＝100，所以C4错，欲传送的是0001
28. 设主存容量为256K字，Cache容量为2K字，块长为4。
（1）设计Cache地址格式，Cache中可装入多少块数据？ （2）在直接映射方式下，设计主存地址格式。
（3）在四路组相联映射方式下，设计主存地址格式。 （4）在全相联映射方式下，设计主存地址格式。
（5）若存储字长为32位，存储器按字节寻址，写出上述三种映射方式下主存的地址格式。 解：（1）Cache容量为2K字，块长为4，Cache共有2K/4=211/22=29=512块，
Cache字地址9位，字块内地址为2位
因此，Cache地址格式设计如下： Cache字块地址（9位） 字块内地址（2位） （2）主存容量为256K字=218字，主存地址共18位，共分256K/4=216块，
主存字块标记为18-9-2=7位。
直接映射方式下主存地址格式如下： 字块内地址（2主存字块标记（7位） Cache字块地址（9位） 位） （3）根据四路组相联的条件，一组内共有4块，得Cache共分为512/4=128=27组，
主存字块标记为18-7-2=9位，主存地址格式设计如下： 主存字块标记（9位） 组地址（7位） 字块内地址（2位） （4）在全相联映射方式下，主存字块标记为18-2=16位，其地址格式如下：
主存字块标记（16位） 字块内地址（2位） （5）若存储字长为32位，存储器按字节寻址，则主存容量为256K*32/4=221B，
Cache容量为2K*32/4=214B，块长为4*32/4=32B=25B，字块内地址为5
位，
在直接映射方式下，主存字块标记为21-9-5=7位，主存地址格式为：
字块内地址（5主存字块标记（7位） Cache字块地址（9位） 位） 在四路组相联映射方式下，主存字块标记为21-7-5=9位，主存地址格
式为：
主存字块标记（9位）
组地址（7位） 字块内地址（5位）
在全相联映射方式下，主存字块标记为21-5=16位，主存地址格式为：
主存字块标记（16位） 字块内地址（5位）
32. 设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映射（即Cache每组内共有4个字块）的Cache组织。
（1）画出主存地址字段中各段的位数。
（2）设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0，1，2，…，89号单元读出90个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次，问命中率是多少？
（3）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度约提高多少倍？ 解：（1）根据每字块有8个字，每字32位（4字节），得出主存地址字段中字块内地址为3+2=5位。
根据Cache容量为16KB=214B，字块大小为8*32/8=32=25B，得Cache地址共14位，Cache共有214-5=29块。
根据四路组相联映射，Cache共分为29/22=27组。
根据主存容量为4MB=222B，得主存地址共22位，主存字块标记为22-7-5=10位，故主存地址格式为： 主存字块标记（10位） 组地址（7位） 字块内地址（5位） （2）由于每个字块中有8个字，而且初态为空，因此CPU读第0号单元时，未命中，必须访问主存，同时将该字所在的主存块调入Cache第0组中的任一块内，接着CPU读第1~7号单元时均命中。同理，CPU读第8，16，…，88号时均未命中。可见，CPU在连续读90个字中共有12次未命中，而后8次循环读90个字全部命中，命中率为：
90?8?12?0.984 90?8（3）设Cache的周期为t，则主存周期为6t，没有Cache的访问时间为6t*90*8，有Cache的访问时间为t（90*8-12）+6t*12，则有Cache和无Cache相比，速度提高的倍数为：
6t?90?8?1?5.54
(90?8?12)t?6t?12
第5章 输入输出系统
8.18 什么是中断隐指令，有哪些功能？
中断隐指令是指令系统中没有的指令，它由CPU在中断响应周期自动完成。 其功能是：
1. 保护程序断点 2. 硬件关中断
3. 向量地址送PC（硬件向量法）或中断识别程序入口地址送PC（软件查法）。 8.21 CPU在处理中断过程中，有几种方法找到中断服务程序的入口地址？ 有2种方法：硬件向量法和软件查询法。
13. 说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。 解：中断向量地址和入口地址的区别：
向量地址是硬件电路（向量编码器）产生的中断源的内存地址编号，中断入口地址是中断服务程序首址。
中断向量地址和入口地址的联系：
中断向量地址可理解为中断服务程序入口地址指示器（入口地址的地址），通过它访存可获得中断服务程序入口地址。 (两种方法：在向量地址所指单元内放一条JMP指令；主存中设向量地址表。参考8.4.3）
14. 在什么条件下，I/O设备可以向CPU提出中断请求？
解：I/O设备向CPU提出中断请求的条件是：I/O接口中的设备工作完成状态为1（D=1），中断屏蔽码为0 （MASK=0），且CPU查询中断时，中断请求触发器状态为1（INTR=1）。
15. 什么是中断允许触发器？它有何作用？ 解：中断允许触发器是CPU中断系统中的一个部件，他起着开关中断的作用（即中断总开关，则中断屏蔽触发器可视为中断的分开关）。
16. 在什么条件和什么时间，CPU可以响应I/O的中断请求？
解：CPU响应I/O中断请求的条件和时间是：当中断允许状态为1（EINT=1），且至少有一个中断请求被查到，则在一条指令执行完时，响应中断。
26. 什么是多重中断？实现多重中断的必要条件是什么？
解：多重中断是指：当CPU执行某个中断服务程序的过程中，发生了更高级、更紧迫的事件，CPU暂停现行中断服务程序的执行，转去处理该事件的中断，处理完返回现行中断服务程序继续执行的过程。
实现多重中断的必要条件是：在现行中断服务期间，中断允许触发器为1，即开中断。
第8章 CPU的结构和功能 1. CPU有哪些功能？画出其结构框图并简要说明各个部件的作用。 答：参考P328和图8.2。
2. 什么是指令周期？指令周期是否有一个固定值？为什么？ 解：指令周期是指取出并执行完一条指令所需的时间。
由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大，因此为了提高CPU运行效率，即使在同步控制的机器中，不同指令的指令周期长度都是不一致的，也就是说指令周期对于不同的指令来说不是一个固定值。