計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)習(xí)題含參考答案

1、110第2章課后習(xí)題課后習(xí)題1、尾數(shù)用補(bǔ)碼、小數(shù)表示，階碼用移碼、整數(shù)表示，尾數(shù)字長(zhǎng)p=6（不包括符號(hào)位），階碼字長(zhǎng)q=6（不包括符號(hào)位），為數(shù)基值rm=16，階碼基值re=2。對(duì)于規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)，用十進(jìn)制表達(dá)式寫出如下數(shù)據(jù)（對(duì)于前11項(xiàng)，還要寫出16進(jìn)值編碼）。（1）最大尾數(shù)（8）最小正數(shù)（2）最小正尾數(shù)（9）最大負(fù)數(shù)（3）最小尾數(shù)（10）最小負(fù)數(shù)（4）最大負(fù)尾數(shù)（11）浮點(diǎn)零（5）最大階碼（12）表數(shù)精度（6）最小階碼（13）表數(shù)效率

2、（7）最大正數(shù)（14）能表示的規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)個(gè)數(shù)2一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求浮點(diǎn)數(shù)的精度不低于107.2，表數(shù)范圍正數(shù)不小于1038，且正、負(fù)數(shù)對(duì)稱。尾數(shù)用原碼、純小數(shù)表示，階碼用移碼、整數(shù)表示。(1)設(shè)計(jì)這種浮點(diǎn)數(shù)的格式(2)計(jì)算（1）所設(shè)計(jì)浮點(diǎn)數(shù)格式實(shí)際上能夠表示的最大正數(shù)、最大負(fù)數(shù)、表數(shù)精度和表數(shù)效率。3某處理機(jī)要求浮點(diǎn)數(shù)在正數(shù)區(qū)的積累誤差不大于2p1，其中，p是浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)長(zhǎng)度。(1)選擇合適的舍入方法。(2)確定警戒位位數(shù)。(3)計(jì)算在

3、正數(shù)區(qū)的誤差范圍。4假設(shè)有A和B兩種不同類型的處理機(jī)，A處理機(jī)中的數(shù)據(jù)不帶標(biāo)志符，其指令字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)均為32位。B處理機(jī)的數(shù)據(jù)帶有標(biāo)志符，每個(gè)數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)增加至36位，其中有4位是標(biāo)志符，它的指令數(shù)由最多256條減少到不到64條。如果每執(zhí)行一條指令平均要訪問兩個(gè)操作數(shù)，每個(gè)存放在存儲(chǔ)器中的操作數(shù)平均要被訪問8次。對(duì)于一個(gè)由1000條指令組成的程序，分別計(jì)算這個(gè)程序在A處理機(jī)和B處理機(jī)中所占用的存儲(chǔ)空間大?。òㄖ噶詈蛿?shù)據(jù)），從中得到什么

4、啟發(fā)？5一臺(tái)模型機(jī)共有7條指令，各指令的使用頻率分別為35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，有8個(gè)通用數(shù)據(jù)寄存器，2個(gè)變址寄存器。(1)要求操作碼的平均長(zhǎng)度最短，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)操作碼的編碼，并計(jì)算所設(shè)計(jì)操作碼的平均長(zhǎng)度。(2)設(shè)計(jì)8字長(zhǎng)的寄存器寄存器型指令3條，16位字長(zhǎng)的寄存器存儲(chǔ)器型變址尋址方式指令4條，變址范圍不小于127。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)指令格式，并給出各字段的長(zhǎng)度和操作碼的編碼。6某處理機(jī)的指令字長(zhǎng)為16位，有雙地址指令、單地址指令

5、和零地址指令3類，并假設(shè)每個(gè)地址310這條指令）代替。11試比較下面4種不同類型的指令結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)效率：(1)累加型：所有的操作都在單個(gè)寄存器和單個(gè)內(nèi)存地址之間進(jìn)行(2)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器型：每個(gè)指令的3個(gè)操作數(shù)都在內(nèi)存中進(jìn)行(3)堆棧型：所有的操作都在棧頂進(jìn)行。只有push和pop操作會(huì)訪問內(nèi)存，其它的指令執(zhí)行時(shí)都會(huì)刪除棧中的操作數(shù)，然后寫入執(zhí)行結(jié)果。(4)通用寄存器型：所有的操作都在寄存器中進(jìn)行。這些寄存器寄存器指令中的每個(gè)指令都包含3個(gè)操

6、作數(shù)。通用寄存器一共有16個(gè)，寄存器標(biāo)志符占4位長(zhǎng)。為比較存儲(chǔ)效率，我們對(duì)以上4種指令集作了如下約定：操作碼占一個(gè)字節(jié)（8位）內(nèi)存地址占2個(gè)字節(jié)（16位）操作數(shù)占4字節(jié)（32位）所有指令的長(zhǎng)度都以整數(shù)個(gè)字節(jié)計(jì)算另外，還假定訪問內(nèi)存不使用其它的優(yōu)化措施，變量A、B、C和D的初值都已經(jīng)放在內(nèi)存中。針對(duì)以上4種不同的指令系統(tǒng)，回答下列問題：(1)分別用匯編指令寫出下面3個(gè)賦值語句：A=BCB=ACD=A–B(2)分別計(jì)算所執(zhí)行指令的字節(jié)數(shù)和轉(zhuǎn)

7、移內(nèi)存數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，并指出如果根據(jù)代碼的大小來計(jì)算的話，哪種結(jié)構(gòu)的效率是最高的？如果按需要的總內(nèi)存帶寬（代碼數(shù)據(jù)）來計(jì)算，又是哪種結(jié)構(gòu)的效率最高？12考慮為DLX結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)增加一個(gè)新的尋址模式。即使得地址模式增加兩個(gè)寄存器和一個(gè)11位長(zhǎng)的帶符號(hào)的偏移量來得到有效地址。這樣，編譯器就會(huì)用新的尋址模式來代替ADDR1R1R2LWRd0(R1)(或是Ste指令)如果已知在DLX結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)上對(duì)測(cè)得一些程序的load和ste指令分別平均占26