操作系统习题和答案ppt课件.ppt

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1、计算机组成原理,习题课_1,第一章,计算机系统有硬件系统和软件系统组成。硬件有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。机器字长是指CPU一次能直接处理的二进制数的位数，它决定了寄存器、运算部件、数据总线的位数，字长越长，数的表示范围也越大，精度越高，但其相应的硬件成本也越高。,第二章,第三章,P61 第5题,、设浮点数的格式为：阶码6位移码，包含一位符号位，尾数6位原码，包含一位符号位，排列顺序为：则按上述浮点数的格式：1、若数Z的浮点数的16进制形式为9F4H，求Z的十进制的真值。2、若X =-25/64，Y =2.875，则求 X和Y的规格化浮点数表示形式。,P61 第5题

2、,1、若数Z的浮点数的16进制形式为0C15DH，求Z的十进制的真值。,100111,1 10100 B,EZ移= 1，00111B MZ原= 1.101000BEZ = 00111B=7 MZ= -0.101000B 所以，Z= MZ2 Ez = -0.101000B 2 7 = -101000B=-80,9F4H=,若X =-25/64，Y =2.875 ，则求 X和Y的规格化浮点数表示形式。,EX = -1 EX补= 1,11111B EX移= 0,11111B MX=- 0.11001B MX原= 1.11001B所以， X浮= 0,11111 1.11001B = 7F9H,X =-

3、25/64=-（16+8+1） 2 -6 =-11001B 2 -6 =-0.11001B 2 -1,EY = 2 EY移=1,00010B MY= 0.10111B MY原= 0.10111B所以， Y浮= 1,00010 0.10111B = 897H,Y = 2.875 =2+0.5+0.25+0.125 =10.111=0.1011122,P61 第6题机器字长16位，求个机器数的十进制真值表示范围。,1）无符号整数 0 216-12）原码定点整数 -（215-1） 215-13）补码定点整数-215 215-14）补码定点小数 -1 1-2-15,解：,如果阶码为移码，尾数用原码表示

4、呢？如果阶码为原码，尾数为补码呢？,第四章,1、X=0.1101，Y=-0.01102、已知X和Y，用变形补码计算X+Y，X-Y，并判溢（1）X=0.11011，Y=0.11111（2）X=-0.1101，Y=0.01105.1）X=0.011111，Y=-0.11101原码一位乘、BOOTH算法,运算器概念题证明题计算题分析题存储器第一题,目 录,某机器字长16位，采用两位比较法进行补码乘法运算，此时并行加法器应该是（ 17）位加法器，应该进行（16）次相加移位操作。（多选题）在下面每小题所列出的若干个答案中，选取所有的正确答案（可能没有，也可能有一个或多个）补码加法规则是（）A、所有的操作

5、数都用补码表示，结果也用补码表示B、若两数相同则做加法，异号则做减法。C、符号位和操作数一样参与运算D、结果的符号为1，表示溢出,某浮点机，采用规格化浮点数表示，阶码用移码表示（最高位代表符号位），尾数用原码表示，下列的表示中不是规格化的浮点数是（）A、阶码：1111111 尾数：1.100000B、阶码：0011111 尾数：1.011101C、阶码：1000001 尾数：0.111101D、阶码：0111111 尾数：0.100010,（填空题）设阶码8位（含1位符号位），用移码表示，尾数24位（1位符号位），用规格化补码表示，则它所能表示的最大正数的阶码的十进制真值为（A ），尾数的十进

6、制真值为（B ）；绝对值最小的负数的阶码的二进制移码表示为（C），尾数的二进制补码表示为（ D）。,返回目录,A127BC00000000D1.01111111111111111111111,1、设求证：根据定点小数补码的定义证明,证明题,证明题,2、以定点小数为例证明：3、以定点小数为例证明： 0补=y-y补,返回目录,已知 x = - 0.01111 ，y = +0.11001，用变形补码求 x 补 ， -x 补 ， 2x 补 ， x/2补， y 补 ， -y 补 ， 2y 补 ，y/4补，x + y = ？ ，x y = ？,解： x 原 = 11.01111 x 补 = 11.1000

7、1 -x 补 = 00.01111 2x补=01.00010 x/2补=01.11000 y 原 =00.11001 y 补 =00.11001 -y 补 =1 1.00111 y/4补=00.001100 x 补 11.10001 x 补 11.10001 + y 补 00.11001 + -y 补 11.00111 x + y 补 00.01010 x - y 补 10.11000 x + y = +0.01010 符号位相异，结果溢出 x y=-1.01000,设32位字长的浮点数，其中阶符1位，阶码7位，数符1位，尾数23位。分别写出机器数采用原码和补码表示时，所对应的最接近0的十进制

8、负数。分析：最接近0的十进制负数表示最大负数，即绝对值最小的负数，因此阶码取最小值，尾数为绝对值最小的非0负数。,解：1）原码表示：阶码范围 -127127 尾数24位，绝对值最小的非0负数为-0.0001B(非规格化)=-2-23 最接近0的十进制负数为2）补码表示：阶码范围 -128127 尾数24位，绝对值最小的非0负数为-0.0001B(非规格化)=-2-23 最接近0的十进制负数为,某机器字长为32位，浮点表示时，指数部分（即阶码）占8位补码（含1位符号位），尾数24位补码（1位符号位），问：1）带符号定点小数的最大表示范围是多少？（补码小数） -12）带符号定点整数的最大表示范围是

9、多少？（补码整数） 3）浮点表示最大正数是多少？MAX+=4）浮点表示最大负数是多少？5）浮点表示最小的规格化正数是多少？6）浮点表示最小负数是多少？MAX-= 浮点表示最小正数,已知浮点数运算的中间结果如下：阶码 ：1，010 尾数：1.0011101其中，阶码是4位补码1） 如果尾数是8位原码，求其规格化的浮点数表示2) 如果尾数是8位补码，求其规格化的浮点数表示解：1）尾数为原码，则不是规格化表示形式，要左规：尾数左移2位，尾数低位补0，阶码减2，E补=1000，变换后的规格化浮点数为1，0001.11101002) 如尾数为补码，已经是规格化浮点数 1，01001.0011101,用3

10、2位表示一个数，阶码部分占8位（含一位符号位），尾数部分占24位（含1位符号位）。设， 试写出补码浮点数表示格式（规格化）。0000100011.01111111110000000000000 =9BFE000H111111110.11111110000000000000000 =0FF7F0000H,计算题,一、设浮点数的格式为：阶码5位，包含一位符号位，尾数5位，包含一位符号位，阶码和尾数均用补码表示，排列顺序为：则按上述浮点数的格式：1、若数Z的浮点数的16进制形式为0EDH，求Z的十进制的真值。2、若（X）10 =13/64，（Y）10 = 275，则求 X和Y的规格化浮点数表示形式。

11、3、求 X+Y浮（要求用补码计算，列出计算步骤）。4、求 XY浮（要求用补码计算，列出计算步骤）。5、求 X*Y浮（要求阶码用补码计算，尾数用补码Booth算法计算，列出计算过程和算式）。,1、若数Z的浮点数的16进制形式为0EDH，求Z的十进制的真值。,解：1、0EDH=0011101101B， Z浮=0，0111 0.1101， 则EZ补=0，0111 =+7MZ补= 0.1101 MZ= +13/16 所以，Z= MZ2 Ez = +13/162 7=+138= +104,2、若（X）10 =13/64，（Y）10 = 275，则求 X和Y的规格化浮点数表示形式。,解：2、（X）10 =

12、13/64 （X）2 =0.001101 = 0.11012-10EX=-10 ，则EX补=1，1110 MX=0.1101 ，则MX补=0.1101 则X浮=1，1110 0.1101 （Y）10 = -2.75， （Y）2 = - 10.11 = - 0.10112+10EY=+10 ，则EY补=0，0010 MY=-0.1011 ，则MY补=1.0101则Y浮=0，0010 1.0101,3、求 X+Y浮（要求用补码计算，列出计算步骤）,解：对阶E=EX-EY=EX补+-EY补 = 11，1110 + 11，1110 = 11，1100E=-40，则EX小，将MX右移4位，EX加4：X浮

13、 = 0，0010 0.0000(1101) 尾数相加,结果规格化：结果已规格化舍入。0舍1入：MX+Y补=1.0110 。X+Y浮=0，0010 1.0110,4、求 XY浮（要求用补码计算，列出计算步骤）。,解：对阶：同上。尾数相减。结果规格化：结果已规格化舍入。0舍1入：MX-Y补=0.1100 。XY浮=0，0010 0.1100,5、求 X*Y浮（要求阶码用补码计算，尾数用补码Booth算法计算，列出计算过程和算式）。,解：阶码相加。EZ补 = EX补+EY补= 11，1110 + 00，0010 = 00，0000尾数相乘。MX补=0.1101 -MX补=1.0011 MY补=1.

14、0101,MX*Y补=1.01110001 结果规格化：已规格化。舍入。舍去：MX*Y补=1.0111 X*Y浮=0，0000 1.0111,返回目录,某加法器进位链小组信号为C4C3C2C1 ，低位来的信号为C0 ，请分别按下述两种方式写出C4C3C2C1的逻辑表达式。（1） 串行进位方式 （2） 并行进位方式,解 ：（1）串行进位方式：C1 = G1 + P1 C0 其中： G1 = A1 B1 ，P1 = A1B1C2 = G2 + P2 C1 G2 = A2 B2 ，P2 = A2B2 C3 = G3 + P3 C2 G3 = A3 B3 , P3 = A3B3C4 = G4 + P4

15、 C3 G4 = A4 B4 , P4 = A4B4 (2) 并行进位方式： C1 = G1 + P1 C0 C2 = G2 + P2 G1 + P2 P1 C0C3 = G3 + P3 G2 + P3 P2 G1 + P3 P2 P1 C0C4 = G4 + P4 G3 + P4 P3 G2 + P4P3 P2 G1 + P4 P3 P2 P1 C0其中 G1G4 ，P1P4 表达式与串行进位方式相同。,返回目录,存储器,一、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，CPU 的控制信号线有：MREQ#（存储器访问请求，低电平有效），R/W#（读写控制，低电平为写

16、信号，高电平为读信号）。试问：1、该机最大主存容量为多少？2、若该机主存采用64K1bit的DRAM芯片（内部为4个128128阵列）构成最大主存空间，则共需多少个芯片？若采用分散刷新方式，单元刷新间隔为2ms，则刷新信号的周期为多少时间？3、若为该机配备16K16位的Cache，每字块16字，采用4路组相联映象，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12345H，则该地址映象到的Cache的哪一组？4、若现在用若干个32K8位的SRAM芯片形成96K16位的RAM存储区域，起始地址为00000H，假设SRAM芯片有CS#（片选，低电平有效）和WE#（写使能，低电平

17、有效）信号控制端；试写出RAM的地址范围，并画出SRAM与CPU的连接图，请标明SRAM芯片个数、译码器的输入输出线、地址线、数据线、控制线及其连接。,1、该机最大主存容量为多少？2、若该机主存采用64K1bit的DRAM芯片（内部为4个128128阵列）构成最大主存空间，则共需多少个芯片？若采用分散刷新方式，单元刷新间隔为2ms，则刷新信号的周期为多少时间？,解：1、该机最大主存容量为21816位=512KB。2、若该机主存采用64K1bit的DRAM芯片（内部为4个128128阵列）构成最大主存空间，则共需 个芯片。刷新信号的间隔为,3、若为该机配备16K16位的Cache，每字块16字，

18、采用4路组相联映象，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12345H，则该地址映象到的Cache的哪一组？,解：若为该机配备16K16位的Cache，每字块16字，采用4路组相联映象，则：Cache共有 块，可以分为 组。所以，对主存18位地址划分如下： 若主存地址为12345H，则该地址映象到的Cache的第34H组。,4、若现在用若干个32K8位的SRAM芯片形成96K16位的RAM存储区域，起始地址为00000H，假设SRAM芯片有CS#（片选，低电平有效）和WE#（写使能，低电平有效）信号控制端；试写出RAM的地址范围，并画出SRAM与CPU的连接图，请标

19、明SRAM芯片个数、译码器的输入输出线、地址线、数据线、控制线及其连接。,解：需用6个32K8位的SRAM芯片形成96K16位的RAM存储区域，地址范围为00000H5FFFFH，两片一组，共3组。,返回目录,P167 3（4）,1、求芯片数 SRAM 128K 16/（16K 8） =8*2=16片 ，8组，每组2片 ROM 1片 8K 16位2、确定芯片的AB、DB位数 SRAM 16K 8位 AB14位，DB8位 ROM AB13位，DB16位3、分析芯片的地址范围,A17 A16 A15 A14 A13 A12 A0 00000h-03Fffh 0 0 0 0 0 0-0 1 1-1

20、04000h-07Fffh 0 0 0 1 0 0-0 1 1-1 08000h-0BFffh 0 0 1 0 0 0-0 1 1-1 0C000h-0FFffh 0 0 1 1 0 0-0 1 1-1 10000h-13Fffh 0 1 0 0 0 0-0 1 1-1 14000h-17Fffh 0 1 0 1 0 0-0 1 1-1 18000h-1BFffh 0 1 1 0 0 0-0 1 1-1 1C000h-1FFffh 0 1 1 1 0 0-0 1 1-1 3e000h-3ffffh 1 1 1 1 1 0-0 1-1,作业：除了HALT指令为单字指令外，其他指令均为双字指令；其

21、中， SR为源寄存器号， DR为目的寄存器号，指令第二字为地址、数据或偏移量。,若（PC）1EH，变址寄存器（SI）10H，则此时启动程序执行，问执行了几条指令程序停止？写出每条指令的助记符、寻址方式、操作数和执行结果。,地址 内容 1CH： 10H 1DH： 27H1EH： 01H1FH： 23H20H：81H 21H：1DH 22H：C0H23H：02H 24H：91H 25H：0CH26H：F0H27H：20H,PC IR 助记符 寻址方式 EA 操作数 结果1EH 01H MOV1 R1，#23H 立即 23H R1=23H 23H 20H 81H ADD R1，1DH 间接寻址 27

22、H 20H R1=43H 1DH22H C0H JC 02H 相对寻址 24H 02H24H 91H SUB R1，SI+0CH 变址寻址 1CH 10H R0=33H 0CH 26H F0H HLT,写出上述JMP指令的微程序流程图某条指令的微程序流程如图1，写出该指令的功能、指令格式和寻址方式及指令第二字的含义，并分析第二个机器周期的微操作信号。,611 设某机寄存器字长16位，用16进制表示，已知：变址寄存器内容为0004H，PC的内容为0003H，内存中部分单元内容如下： 地址：内容 地址：内容 0002H：000AH 0007H：000AH 0003H：0002H 0008H：000

23、2H 0004H：0007H 0009H：0003H 0005H：0004H 000AH：0009H 0006H：0005H 000BH：0008H指令为双字长指令，格式如下：,第7章 11,浮点数表示及计算,1、设浮点数的格式为：阶码4位，包含一位符号位，尾数6位，包含一位符号位，阶码用移码表示，尾数用补码表示，排列顺序为：阶符（1位）阶码（3位）数符（1位）尾数（5位）则按上述浮点数的格式：（1） 若（X）10 = 12.5，则求 X的规格化浮点数表示形式。（2）已知Y的规格化浮点表示为 3 9AH，求Y的十进制真值。（3）浮点数表示范围？（4）求X+Y浮,Cache计算,某机字长32 位

24、，CPU地址总线16位，数据总线32位，存储器按字编址。 若为该机配备51216位的Cache，每块4字节，采用2路组相联映象，求主存块数、Cache组数、写出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3280H，则该地址可映象到的Cache的哪些行？假设CPU总是从Cache取得数据，在一段时间内，Cache完成存取的次数为90次，主存完成的存取次数为10次，已知cache的存储周期为20ns，主存的存储周期为50ns。求:(1) Cache的命中率h; (2)Cache/主存系统的平均访问时间ta; (3Cache/主存系统的效率e;,多体交叉存储器设计及计算,设有存储器一

25、个模块容量为16字，字长32位，模块数M=8，采用交叉方式组织。存储周期T=200ns，数据总线宽度为32位，总线传输周期t25ns。试比较当连续读出20个字时，考虑总线传输延时，问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？交叉存储的速度是顺序存储的几倍？请画出8体交叉方式的存储器组织方式示意图并标明每个模块的地址分配。,SRAM扩展,某机字长8 位，CPU地址总线16位，数据总线8位， CPU 的控制信号线有：MREQ#（存储器访问请求，低电平有效），R/W#（读写控制，低电平为写信号，高电平为读信号）。若用8K8位的SRAM芯片形成32K8位的RAM存储区域，起始地址为2000H，假设SRAM

26、芯片有CS#（片选，低电平有效）和WE#（写使能，低电平有效）信号控制端。问（1）需要多少芯片？（2）分析芯片的地址范围 （3）画出SRAM与CPU的连接图，请标明译码器的输入输出线、地址线、数据线、控制线及其连接,写出RAM的地址范围。,微指令格式设计,某机采用微程序控制器，其微程序控制器有31种微操作命令（采用直接控制法，即水平型微指令），有4个转移控制状态（采用译码形式），微指令格式中的下址字段7位。该机机器指令系统包含76条指令，每条指令由7条微指令组成，其中有一条取指令的微指令是所有指令公共的。问：（1）该微指令的格式中，操作控制字段和判别测试字段各有几位？控存的容量为多少（字数字长）？（2）该机指令系统共有多少条微指令？需要多少容量的控存？上述的控存是否合适？,