三．1．（10分）使用原码一位乘法计算X×Y。X=0.11101,Y=0.01111
2.（5分）用变形补码计算X+Y和X-Y，并指出运算结果是否溢出。X=0.11011,Y=0.11111.
[x]补=00.11011 [Y]补=11.00001 00.11011 +11.00001 —————— 11.11100
双符号位为11，运算结果无溢出
四、CPU执行一段时间后，Cache完成存取的次数为3900次，主存完成的存取次数为100次，已知Cache的存取周期为40ns，主存的存取周期为240ns。试求Cache/主存系统的效率和平均访问时间。 命中率h?3900?100%?97.5%
3900?100平均访问时间
ta?h?tc?(1?h)?tmta?97.5%?40ns?2.5%?240ns?39ns?6ns?45ns
e = tc/ta=40/45=8/9
五、有一个64K×16位的存储器，由16K×1位的DRAM芯片（芯片内是128×128结构）构
成，存储器读/写周期为500ns。试问： （1）（1分）需要多少DRAM芯片？ （2）（2分）采用异步刷新方式，如果单元刷新间隔不超过2ms，则刷新信号周期是多少？ （3）（2分）如果采用集中式刷新，存储器刷新一遍最少要用多少时间？ （1） （2）
64K?16?4?16?64片
16K?12ms?15.625?s 128（3） 128?500ns?64?s
六、某处理器包含一个片内cache，容量为8KB,且采用4路组相联结构，块的大小为4个32位字。当Cache未命中时，以分组方式从主存读取4个字到Cache，假定主存容量为16MB，试说明： （1）（1分）Cache共分为多少组。 （2）（4分）写出主存的字节地址的格式，并说明地址格式中的不同字段的作用和位数。 4路组相联映射，所以r=2 每块4字，所以b=2； 每字32位，所以每字包含4字节。 Cache容量为
8K字节?512行?29行，故c=9
4?4字节主存容量为
16M字节?1M块?220块，故m=20
4?4字节主存字块00大组字块1…字块27-1字块271大组字块27+1………Cache组地址01……Cache标记标记…标记行0行4…行29-4…………标记标记…标记行3行7…行29 -172 -1字块27-1…207132-1字块2-2大…组字块220-1…
(1) Cache共分为：2
(2)
主存字节地址主存字块标记1320组地址7块内字地址2字内字节地址2c-r
= 2
9-2
= 128组。
七、某机字长16位，CPU地址总线18位，数据总线16位，存储器按字编址。试问： （1）（1分）该机可以配备的最大主存容量为多少？ （2）（2分）该机主存采用64k×1位的DRAM芯片（内部为4个128×128阵列）构成最大主存空间，则共需要多少个芯片；若采用异步刷新方式，单元刷新间隔为2ms，则刷新信号的周期为多少？ （3）（3分）若为该机配备2K×16位的Cache，每块8B,采用2路组相联映射方式，试写出对主存地址各个字段的划分（标出各个字段的位数）；若主存地址为462EH，则该地址可映射到Cache的哪一个组？ （1） 最大主存容量=2?16bit
18218?16bit?4?16?64片芯片；若采用异步刷新，则刷新信号的周期为（2） 共需
64K?1bit2ms?15.625?s 128（3） 每块8字节，则Cache容量为
2K?16bit?512?29行，即c=9，Cache采用2路
8Byte218?16bit组相联映射，则r=1。主存容量为?216块，即m=16。每块包含4个字，
8Byte每字包含2个字节。
主存字块00大组字块1…字块28-1字块281大组字块28+1…Cache组地址01标记标记…标记行0行21…行29 -2Cache标记标记…标记行1行3…行29 -182 -1字块29-1…28168-1字块2-2大…组字块216-1主存字地址主存字块标记816组地址8块内字地址2…………
主存字地址=462EH=00 0100 01，10 0010 11，10；因此该字映射到Cache的第139组。 八、设某机型寄存器字长16位，用十六进制方式表示，已知：变址寄存器的内容为0004H,PC的内容为0003H，内存中部分单元的内容如下：
地址 0002H 0003H 0004H 0005H 0006H 内容 000AH 0002H 0007H 0004H 0005H 地址 0007H 0008H 0009H 000AH 000BH 内容 000AH 0002H 0003H 0009H 0008H 指令为双字长指令，格式如下： 寄存器号（16位） 操作码 寻址方式码 直接地址/间接地址/立即数/相对位移量/形式地址（16位） …
主存字节地址主存字块标记816组地址8块内字地址2字内字节地址1
若当前指令分别为下列寻址方式时，试求出操作数。（请写出详细计算过程，否则不给分） （1）（2分）直接寻址 （2）（2分）间接寻址 （3）（2分）立即寻址 （4）（2分）变址寻址
指令为双字长指令，格式如下： 操作码，寻址方式码，寄存器号(16位)0002H 直接地址/间接地址/立即数/相对位移量/形式地址(16位)0007H
若当前指令分别为下列寻址方式时，操作数为：
寻址方式 直接 间接 立即 变址
九、某机型16位字长指令格式如下：
OP（５位） Ｍ（３位） Ｄ（８位） EA= 0007H 000AH / 0004H+0007H 操作数 000AH 0009H 0007H 0008H
其中，Ｄ是形式地址，采用补码表示（包括一位符号位），Ｍ是寻址方式： Ｍ＝０ 立即寻址；
Ｍ＝１ 直接寻址（这是Ｄ为地址，无符号数）； Ｍ＝２ 间接寻址；
Ｍ＝３ 变址寻址（变址寄存器Ｒi，１６位）； Ｍ＝４ 基址寻址（基址寄存器Ｒb，１６位）； Ｍ＝５ 相对寻址。
(1)（2分）该指令格式最多可以定义多少种不同的操作？立即数寻址操作数的范围是什么？ (2)（2分）写出各种寻址方式的有效地址的计算表达式。 (3)（2分）各种寻址方式能访问的最大主存范围是多少？ (1)32种;范围是-128~127。
(2)0;EA=D;EA=(D);EA=(Ri)+D;EA=(Rb)+D;EA=(PC)+D。 (3)0~2(8)-1;0~2(16)-1;0~2(16)-1;0~2(16)-1;0~2(16)-1。
