西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷类别： 网教 课程名称【编号】： 计算机组成原理【0013】 A 卷大作业 满分：100 分 一、大作业题目1.什么是补码加减运算溢出？判别溢出有哪几种方法？并说明工作原理。答:补码表示法中用最高一位代表符号，且 0 代表正号，1 代表负号，其余各位数值按 2 取模得结果，即正数的补码与原码相同；负数的补码是将二进制数按位取反后在最低位上加 1 得到。在补码表示中，真值 0 的表示形式是唯一的：[+0]补=[-0]补=00000。码加减运算的溢出 在定点小数机器中,数的表示范围为|ｘ|<1.在运算过程中如出现大于 1 的现象,即超出机器数所能表示的范围时，称为“溢出”。在定点机中,正常情况下溢出是不允许的。第一种方法判别溢出：对于加法，只在正数加正数和负数加负数两种情况下才会产生溢出，符号不同的两个数相加数不会产生溢出的。对于减法，只在正数减负数和负数减正数两种情况下才会产生溢出，符号相同的两个数相减不会产生溢出的。因此在判断溢出时可以根据参加运算的两个数据和结果的符号位进行：两个符号位相同的补码相加，如果和的符号位与加数的符号相反，则表明运算结果溢出；两个符号位相反的补码相减，如果差的符号位与被减数的符号位相反，则表明运算结果溢出。这种方法需要判断操作是加法还是减法，以及运算结果与操作数的符号关系。第二种方法判别溢出：两个补码实现加减法运算时，若最高位数值位向符号位的进位与符号位产生的进位输出值不相同则表明加减运算产生了溢出。其中 Cn-1 次高位（数值部分最高位），Cn 最高位（符号位）。第三种方法判别溢出：用模 4 补码，即双符号法，00 表示正号，11 表示负号。当两正数相加，数值位不应向符号位产生进位，使得结果数的符号位和操作数的一样，为 00： 00＋00＝00（mod4） 两个负数相加，数值位应向符号位产生进位，使得两个负值数的双符号位的运算为 11： 11＋11＋01（进位）＝111＝11(mod4) 当运算结果的两个符号位不相同时，表明出现了溢出。判断溢出的逻辑表达式是：上式中 Zo 是双符号位中的一个，Zo’是双符号位另一个。3.用 16K×1 位的 DRAM 芯片构成 64K×8 位的存贮器。要求：（1）画出该寄存起组成的逻辑框图。（2）设存贮器读/写周期均为 0.5μs，CPU 在 1μs 内至少要访存一次。试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存贮单元刷新一遍，所需实际刷新时间是多少？解：（1）根据题意，存贮器总量为 64KB，故地址线总需 16 位。现使用 16K×1 位的动态 RAM 芯片，共需 32 片。芯片本身地址线占 14 位，所以采用位并联与地址串联相结合的方法来组成整个存贮器，其组成逻辑框图如图 B9.3，其中使用一片 2 ：4 译码器。（2）根据已知条件，CPU 在 1μs 内至少需要访存一次，所以整个存贮器的平均读/ 写周期相差不多，应采用异步刷新比较合理。 对动态 MOS 存贮器来讲，两次刷新的最大时间间隔是2μs。RAM 芯片读/ 写周期为 0.5μs， 假设 16K ×1 位的 RAM 芯片由 128 × 128 矩阵存贮元构成，刷新时只对 128 行进行异步方式刷新，则刷新间隔为 2m / 128 = 15.6μs，可取刷新信号周期 15μs。4.简述微命令、微操作、微指令、微程序关系。某控制存储器 8K 字，每字 48 位，问控制信号多少位？下址字段多少位？答: 微命令：控制部件通过控制线向一个执行部件发出的一个控制命令。 微操作：一个执行部件接受一个微命令后所进行的操作。 微指令：在一个 CPU 周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，即微指令就是把同时发出的多个控制信号（命令）汇集起来而形成。 微程序：实现一条机器指令功能的许多条微指令组成的序列，即微指令序列的集合就叫做微程序。1K 字＝210 字，8K 字＝414 字 ，即下址字段（控制存储器地址）用 12 位来编码，取一个字位 48 位，因此控制信号 48－12＝32 个，故控制字段 32 位，即 32 个控制信号，下址字段 12 位。 二、大作业要求- 1 - 大作业共需要完成三道题：第 1-2 题选作一题，满分 35 分；第 3 题必做，满分 35 分；第 4-5 题选作一题，满分 30 分。- 2 -