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计算机组成原理重点整理(白中英版)_考试必备

来源:用户分享 时间:2025/6/26 0:43:19 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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浮点存储:

1.若浮点数x的754标准存储格式为(41360000)16,求其浮点数的十进制数值。 解:将16进制数展开后,可得二制数格式为

0 100 00010011 0110 0000 0000 0000 0000

S 阶码(8位) 尾数(23位) 指数e=阶码-127=10000010-01111111=00000011=(3)10 包括隐藏位1的尾数

1.M=1.011 0110 0000 0000 0000 0000=1.011011 于是有

x=(-1)S×1.M×2e=+(1.011011)×23=+1011.011=(11.375)10

2. 将数(20.59375)10转换成754标准的32位浮点数的二进制存储格式。 解:首先分别将整数和分数部分转换成二进制数:

20.59375=10100.10011

然后移动小数点,使其在第1,2位之间 10100.10011=1.010010011×24

e=4于是得到:

S=0, E=4+127=131, M=010010011

最后得到32位浮点数的二进制存储格式为: 01000001101001001100000000000000=(41A4C000)16

3. 假设由S,E,M三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮点数x,真值表示为(非IEEE754标准):

(1)最大正数

0 1111 1111 111 1111 1111 1111 1111 1111 x=[1+(1-2-23)]×2127 (2)最小正数

000 000 000000 000 000 000 000 000 000 00 x=1.0×2-128 (3)最小负数

111 111 111111 111 111 111 111 111 111 11

=(-1)s×(1.M)×2E-128

x 问:它所表示的规格化的最大正数、最小正数、最大负数、最小负数是多少?x=-[1+(1-2-23)]×2127

(4)最大负数

100 000 000000 000 000 000 000 000 000 00

x=-1.0×2-128

4.用源码阵列乘法器、补码阵列乘法器分别计算xXy。

(1)x=11000 y=11111 (2) x=-01011 y=11001 (1)原码阵列

x = 0.11011, y = -0.11111 符号位: x0⊕y0 = 0⊕1 = 1 [x]原 = 11011, [y]原 = 11111

1 1 0 1 1 * 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1

[x*y]原 = 1, 11 0100 0101 带求补器的补码阵列

[x]补 = 0 11011, [y]补 = 1 00001 乘积符号位单独运算0⊕1=1 尾数部分算前求补输出│1 1 0 1 1 X│=11011,│ * 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1

X×Y=-0.1101000101 (2) 原码阵列

x = -0.11111, y = -0.11011 符号位: x0⊕y0 = 1⊕1 = 0 [x]补 = 11111, [y]补 = 11011

1 1 1 1 1

*1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 y│=11111

[x*y]补 = 0,11010,00101 带求补器的补码阵列

[x]补 = 1 00001, [y]补 = 1 00101 乘积符号位单独运算1⊕1=0

尾数部分算前求补输出│X│=11111,│y│=11011

1 1 1 1 1

*1 1 0 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1

X×Y=0.1101000101

5. 计算浮点数x+y、x-y

-101-100

x = 2*(-0.010110), y = 2*0.010110 [x]浮= 11011,-0.010110 [y]浮= 11100,0.010110

Ex-Ey = 11011+00100 = 11111 [x]浮= 11100,1.110101(0) x+y 1 1. 1 1 0 1 0 1 + 0 0. 0 1 0 1 1 0 0 0. 0 0 1 0 1 1

规格化处理: 0.101100 阶码 11010

-6

x+y= 0.101100*2 x-y 1 1.1 1 0 1 0 1 + 1 1.1 0 1 0 1 0 1 1.0 1 1 1 1 1

规格化处理: 1.011111 阶码 11100

-4

x-y=-0.100001*2

6. 设过程段 Si所需的时间为τi,缓冲寄存器的延时为τl,线性流水线的时钟周期定义为 τ=max{τi}+τl=τm+τl 流水线处理的频率为 f=1/τ。

一个具有k 级过程段的流水线处理 n 个任务需要的时钟周期数为Tk=k+(n-1), 所需要的时间为: T=Tk × τ

而同时,顺序完成的时间为:T=n×k×τ k级线性流水线的加速比: *Ck = TL = n·k Tk k+(n-1) 内部存储器

*闪存:高性能、低功耗、高可靠性以及移动性

编程操作:实际上是写操作。所有存储元的原始状态均处“1”状态,这是因为擦除操作时控制栅不加正电压。编程操作的目的是为存储元的浮空栅补充电子,从而使存储元改写成“0”状态。如果某存储元仍保持“1”状态,则控制栅就不加正电压。如图(a)表示编程操作时存储元写0、写1的情况。实际上编程时只写0,不写1,因为存储元擦除后原始状态全为1。要写0,就是要在控制栅C上加正电压。一旦存储元被编程,存储的数据可保持100年之久而无需外电源。

读取操作:控制栅加上正电压。浮空栅上的负电荷量将决定是否可以开启MOS晶体管。如果存储元原存1,可认为浮空栅不带负电,控制栅上的正电压足以开启晶体管。如果存储元原存0,可认为浮空栅带负电,控制栅上的正电压不足以克服浮动栅上的负电量,晶体管不能开启导通。当MOS晶体管开启导通时,电源VD提供从漏极D到源极S的电流。读出电路检测到有电流,表示存储元中存1,若读出电路检测到无电流,表示存储元中存0,如图(b)所示。

擦除操作:所有的存储元中浮空栅上的负电荷要全部洩放出去。为此晶体管源极S加上正电压,这与编程操作正好相反,见图(c)所示。源极S上的正电压吸收浮空栅中的电子,从而使全部存储元变成1状态。

*cache:设存储器容量为32字,字长64位,模块数m=4,分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=200ns,数据总线宽度为64位,总线传送周期=50ns。若连续读出4个字,问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?

解:顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字的信息总量都是:

q=64b×4=256b

顺序存储器和交叉存储器连续读出4个字所需的时间分别是: t2=mT=4×200ns=800ns=8×10-7s

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