(2)符号位1位，阶码8位（用移码表示，移码为127），尾数数值为23位，隐含1位，用原码表示，0100 0101 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0,10001010，00100000000000000000000

此数为正数，阶码为138-127=11，尾数为1.001=1.125 数值为1.001*211=1001*28=9*256=2304 应用题

1.为某8位微机（地址总线为16位）设计一个12KB容量的存储器，要求EPROM区为8KB，从0000H开始，采用2716芯片（2K*8）；RAM区为4KB，从2000H开始采用6116芯片（2K*8）。求：（1）对各芯片的地址分配；（2）指出各芯片的片内选择地址线和芯片选择地址线； （3）采用74LS138译码器，画出片选地址译码电路。 1.解：（1）EPROM需要4片，从0000H开始；RAM需要2片从2000H开始，芯片都是2K*8的，则片内地址需要11根，从A0---A10地址分配如下： A15 A14 A13 A12 A11 A10---A0 0 0 0 0 0 0---0 EPROM1：0000H-07FFH 0 0 0 0 0 1---1

0 0 0 0 1 0---0 EPROM2：0800H-0FFFH 0 0 0 0 1 1---1

0 0 0 1 0 0---0 EPROM3：1000H-07FFH 0 0 0 1 0 1---1

0 0 0 1 1 0---0 EPROM4：1800H-1FFFH 0 0 0 1 1 1---1

0 0 1 0 0 0---0 RAM1：2000H-07FFH 0 0 1 0 0 1---1

0 0 1 0 1 0---0 RAM2：2800H-2FFFH 0 0 1 0 1 1---1

（2）用低位地址作为芯片的片内选择地址线，6个芯片都是2K*8的，片内地址需要11根，则从A0---A10，6个芯片需要3位地址才能实现片选，使用A11---A13.

（3）用74LS138译码器，A11--A13接CBA，/Y0---/Y5即可作为6个芯片的片选信号，电路图如下：

2.假设机器字长为16位，CPU内有32个通用寄存器，主存容量为128KB，且存储字长等于机器字长；指令长度为16位或32位，共有128条指令，设计指令格式，要求有直接、立即数、相对、基址、间接、变址六种寻址方式，画出指令格式，写出有效地址的计算方法、寻址空间、立即数的范围

2.解：128条指令，需要操作码7位；主存容量为128KB，若能把所有主存空间都访问完需要17位地址线；机器字长为16位，则寄存器的位数也为16位，32个通用寄存器，寄存器号需要5位；六种寻址方式，需要寻址特征位3位，指令格式如下：

直接寻址：指令字长16位，形式地址A为6位，EA=A，寻址空间为26=64B OP 7

寻址特征3

形式地址A 6

立即数寻址：指令字长16位，立即数A为6位，没有有效地址，A的范围为-32---+31 OP 7

寻址特征3

立即数A 6

相对寻址：指令字长16位，形式地址A为6位，EA=(PC)+A,PC为17为，寻址空间为217=128KB OP 7

寻址特征3

形式地址A 6

基址寻址：指令长度为32位，寄存器号5位，形式地址A为17位，EA=(R)+EA,寄存器为16位，则EA为17位，寻址空间为217=128KB OP 7

寻址特征3

寄存器号R 5

形式地址A 17

间接寻址：指令字长16位，形式地址A为6位，EA=（A),存储字长等于机器字长，则（A）为16位，寻址空间为216=64KB OP 7

寻址特征3

形式地址A 6

变址寻址：指令长度为32位，寄存器号5位，形式地址A为17位，EA=(R)+EA,寄存器为16位，则EA为17位，寻址空间为217=128KB OP 7

寻址特征3

寄存器号R 5

形式地址A 17

3.某计算机字长32位，有16个通用寄存器，主存容量为1M字，采用单字长二地址指令，共有64条指令，设计四种（寄存器，直接，变址，相对）寻址方式的指令格式，指出每种寻址方式的有效地址计算方法和寻址空间。

3.解：字长为32位，采用单字长指令，则指令长度为32位，16个通用寄存器，需要寄存器号为4位，主存容量为1M字，若要访问到主存的任意空间，则有效地址位数为20位。4种寻址方式，寻址特征需要2位，64条指令，操作码需要6位。

寄存器寻址：指令字长为16位，不需要计算有效地址，不需要访存取操作数 OP 6

寻址特征2

寄存器号R1 4

寄存器R2 4

直接寻址：指令字长为32位，有效地址EA=A，A为20位，访存空间为220=1M OP 6

寻址特征2

寄存器号R1 4

形式地址A 20

变址寻址寻址：指令字长为32位，字长为32位，寄存器值也为32位，有效地址EA=(变址寄存器）+A，共为32位，可访存空间232=4G OP 6

寻址特征2

寄存器号R1 4

变址寄存器4

形式地址A 16

相对寻址

OP 6

寻址特征2

形式地址A 8

寄存器寻址：指令字长为16位，EA=（PC）+A,主存需地址线为20位，则PC为20位，所以EA也为20为，可访存空间为：220=1M

4.用16k*1位的DRAM芯片构成64k*8位的存储器，地址范围是0000H--FFFFH，问： （1）需要多少片，怎么构成，地址怎么分配，画出片选信号； （2）设存储器读写周期均为0.5us，CPU在1us内至少要访存一次。可以采取什么刷新方式？两次刷新的时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍，所需实际刷新时间是多少？ 4.解：（1）需要32片。先用16k*1位的用位扩展成16k*8位的，8片组成一组，这一组除了数据线不同之外，其余线的接法完全相同。

再用16k*8位的4组用扩展成64K*8位，这四组，用高位地址线形成片选线，其余线的接法完全相同。16K需要14根，组内地址为A13--A0，每组的地址分配如下： A15 A14 A13----A0

0 0 0----0 DRAM1组：0000H--3FFFH 0 0 1----1

0 1 0----0 DRAM2组：4000H--7FFFH 0 1 1----1

1 0 0----0 DRAM3组：8000H--BFFFH 1 0 1----1

1 1 0----0 DRAM4组：C000H--FFFFH 1 1 1----1

用访存控制信号，M=1，A15，A14作为74ls138译码器的CBA输入端，/Y4选择DARM1组，/Y5选择DRAM2组，/Y6选择DRAM3组，/Y7选择DRAM4组，片选产生电路图如下：

（2）64k*8位，216*23位=219位，可写成210*29行列形式，刷新是以行为单位的，即要刷新所有存储单元即要刷新1024行。CPU在1us内至少要访存一次，不能采用集中刷新方式，可以采取分散刷新和异步刷新方式. 分散刷新：刷一行，读写一次，1us时间内正好0.5us刷新，0.5us读写，两次刷新间隔为1us，1024行都刷新完需要1024us，即1.024ms。2ms的其余时间为正常读写。

异步刷新：2ms内要刷新1024行，则平均1.95us要刷新一行，两次刷新间隔为1.95us，所有行都刷新完需要2ms。

5．某机存储器容量为64K*16位，该机访存指令格如下

其中M为寻址模式：0为直接寻址，1为基址寻址，2为相对寻址，3为立即寻址；I为 间址特征(I=1间址)；X为变址特征（X=1变址），设PC为程序计数器，RX为变址寄存器，RB为基址寄存器，问（1）该指令能定义多少种操作？（2）立即寻址操作数的范围？ （3）写出每种寻址方式计算有效地址的表达式

（4）设基址寄存器为14位，在非变址直接基址寻址时，指令的寻址范围是多少？ （5）间接寻址时，寻址范围是多少？若允许多重寻址，寻址范围又是多少？

5.解：（1）该指令能定义16种操作

（2）立即寻址操作数的范围是-128—+127 （3）直接寻址EA=A基址寻址EA=(RB)+A 变址寻址EA=(RX)+A相对寻址EA=(PC)+A 间接寻址EA=((A))

（4）非变址直接基址寻址时EA=（RB）+A，RB为14位，故可寻址范围为214.

（5）间接寻址时，如不考虑多次间址，寻址范围为64K。如果考虑多次间址，则需要最高1位作为多次间址标志，此时寻址范围为32K。

6．设cache的容量为8KB，主存的容量为512KB，每块有16B，请回答： （1）采用直接映射方式，画出主存和cache的地址分配？

（2）cache采用4路组相联映射，画出主存和cache的地址分配？ （3）直接映射方式下，将主存的第513块调入cache，则cache的块号为什么？组号是什么？若送出的主存地址为04011H时是否命中？

6.（1）cache为8KB/16B=512，则cache地址分配为

主存为512KB/16B=32K,则主存的地址分配为 cache采用4路组相联，则地址分配为

(3)513mod 512=1，即第1号块，组号为512/512=1.