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1、.1. 數據類型、數據表示和數據結構之間是什么關系？在設計一個計算機系統(tǒng)時，確定數據表示的原則主要有哪幾個？答：略2. 假設有A和B兩種不同類型的處理機，A處理機中的數據不帶標志位，其指令字長和數據字長均為32位。B處理機的數據帶有標志位，每個數據的字長增加至36位，其中有4位是標志符，它的指令條數由最多256條減少至不到64條。如果每執(zhí)行一條指令平均要訪問兩個操作數，每個存放在存儲器中的操作數平均要被訪問8次。對于一個由1000條指令組成的程序，分別計算這個程序在A處理機和B處理機中所占用的存儲空間大?。òㄖ噶詈蛿祿?，從中得到什么啟發(fā)？答：我們可以計算出數據的總數量： 程序有1000條指
2、令組成，且每條指令平均要訪問兩個操作數程序訪問的數據總數為：100022000個 每個數據平均訪問8次程序訪問的不同數據個數為：20008250對于A處理機，所用的存儲空間的大小為：對于B處理機，指令字長由32位變?yōu)榱?0位（條數由256減少到64），這樣，所用的存儲空間的大小為：精品.由此我們可以看出，由于數據的平均訪問次數要大于指令，所以，采用帶標志符的數據表示不會增加總的存儲空間大小。3. 對于一個字長為64位的存儲器，訪問這個存儲器的地址按字節(jié)編址。假設存放在這個存儲器中的數據中有20是獨立的字節(jié)數據（指與這個字節(jié)數據相鄰的不是一個字節(jié)數據），有30是獨立的16位數據，有20是獨立的3
3、2位數據，另外30是獨立的64位數據；并且規(guī)定只能從一個存儲字的起始位置開始存放數據。 計算這種存儲器的存儲空間利用率。 給出提高存儲空間利用率的方法，畫出新方法的邏輯框圖，并計算這種方法的存儲空間利用率。答：由于全是獨立數據，有20%浪費56位（7/8）；30%浪費48位（6/8）；20%浪費32位（4/8）；30%浪費0位（0/8）。總共浪費：0.27/80.36/80.24/80.30/80.5即：存儲器的存儲空間利用率為50%，浪費率為50%。方案為：數據從地址整數倍位置開始存儲，即，雙字地址000結尾，單字地址00結尾，半字地址0結尾，字節(jié)地址結尾任意?？赡艹霈F(xiàn)的各種情況如下：組合存
4、儲空間分配利用率1-2-1-2字節(jié)半字字節(jié)半字0.2*3/8*2/7*3/8*6B/8B0.006精品.1-2-1-4字節(jié)半字字節(jié)0.2*3/8*2/7*2/8*4B/8B0.0028單字1-2-1-8字節(jié)半字字節(jié)0.2*3/8*2/7*3/8*4B/8B0.004雙字1-2-4字節(jié)半字單字0.2*3/8*2/7*7B/8B0.018751-2-8字節(jié)半字0.2*3/8*3/7*3B/8B0.1205雙字1-4字節(jié)單字0.2*2/8*5B/8B0.031251-8字節(jié)0.2*3/8*1B/8B0.009375雙字2-1-2-1半字字節(jié)半字字節(jié)0.3*2/7*3/8*2/7*6B/8B0.006
5、92-1-2-4半字字節(jié)半字0.3*2/7*3/8*2/7*5B/8B0.0057單字2-1-2-8半字字節(jié)半字0.3*2/7*3/8*3/7*5B/8B0.0086雙字2-1-4半字字節(jié)單字0.3*2/7*2/8*7B/8B0.018752-1-8半字字節(jié)0.3*2/7*3/8*3B/8B0.0121雙字2-4半字單字0.3*2/7*6B/8B0.06432-8半字0.3*3/7*2B/8B0.0321雙字4-1-2單字字節(jié)半字0.2*2/8*3/8*7B/8B0.01644-1-4單字字節(jié)0.2*2/8*2/8*5B/8B0.0078單字4-1-8單字字節(jié)0.2*2/8*3/8*5B/8B
6、0.0117雙字4-2-1單字半字字節(jié)0.2*3/8*2/7*7B/8B0.018754-2-4單字半字0.2*3/8*2/7*6B/8B0.0161單字4-2-8單字半字0.2*3/8*3/7*6B/8B0.0241雙字4-8單字0.2*3/8*4B/8B0.05625雙字8雙字0.3*8B/8B0.3合 計0.79224. 一個處理機共有10條指令，各指令在程序中出現(xiàn)的概率如下表：精品.(1) 采用最優(yōu)Huffman編碼法（信息熵）計算這10條指令的操作碼最短平均長度。(2) 采用Huffman編碼法編寫這10條指令的操作碼，并計算操作碼的平均長度，計算與最優(yōu)Huffman編碼法（信息熵）
7、相比的操作碼信息冗余量。將得到的操作碼編碼和計算的結果填入上面的表中。(3) 采用2/8擴展編碼法編寫這10條指令的操作碼，并計算操作碼的平均長度，計算與最優(yōu)Huffman編碼法相比的操作碼信息冗余量。把得到的操作碼編碼和計算的結果填入上面的表中。(4) 采用3/7擴展編碼法編寫這10條指令的操作碼，并計算操作碼的平均長度，計算與最優(yōu)Huffman編碼法相比的操作碼信息冗余量。把得到的操作碼編碼和計算的結果填入上面的表中。答：精品.0.020.030.040.050.080.080.10.150.200.250.050.090.130.170.230.320.430.571.000100000
8、0011111111采用最優(yōu)Huffman編碼法（信息熵）的操作碼最短平均長度為：指令序號出現(xiàn)的概率Huffman編碼法2/8擴展編碼法3/7擴展編碼法I10.25000000I20.20100101I30.15010100010I40.10110100111000I50.080110101011001I60.081110101111010I70.051111110011011I80.0401110110111100精品.I90.03011110111011101I100.02011111111111110操作碼的平均長度2.993.13.2操作碼的信息冗余量1.1%4.6%7.6%5. 一臺
9、模型機共有7條指令，各指令的使用頻度分別是35、25、20、10、5、3、2，有8個通用數據寄存器，2個變址寄存器。(1) 要求操作碼的平均長度最短，請設計操作碼的編碼，并計算所設計操作碼的平均長度。(2) 設計8位字長的寄存器寄存器型指令3條，16位字長的寄存器存儲器型變址尋址方式指令4條，變址范圍不小于正、負127。請設計指令格式，并給出各字段的長度和操作碼的編碼。答：精品.0.350.250.20.10.050.030.020.050.10.20.40.61.0010000011111要使得到的操作碼長度最短，應采用Huffman編碼，Huffman樹構造如下：由此可以得到7條指令的編碼
10、分別如下：指令號出現(xiàn)的頻率編碼135%00225%01320%10410%11055%111063%1111072%11111這樣，Huffman編碼法得到的操作碼的平均長度為：l = 2(0.35+0.25+0.20) + 30.10 + 4 0.05 + 5(0.03 + 0.02)= 1.6+0.3+0.2+0.25 = 2.35精品.設計8位字長的寄存器-寄存器型指令如下：因為只有8個通用寄存器，所以寄存器地址需3位，操作碼只有兩位，設計格式如下：233操作碼OP源寄存器R1目的寄存器R2三條指令的操作碼分別為00、01、10。設計16位字長的寄存器-存儲器型變址尋址方式指令如下：43
11、18操作碼OP通用寄存器變址寄存器偏移地址四條指令的操作碼分別為1100、1101、1110、1111。6. 某處理機的指令字長為16位，有雙地址指令、單地址指令和零地址指令三類，并假設每個地址字段的長度均為6位。(1) 如果雙地址指令有15條，單地址指令和零地址指令的條數基本相同，問單地址指令和零地址指令各有多少條？并且為這三類指令分配操作碼。(2) 如果要求三類指令的比例大致為1：9：9，問雙地址指令、單地址指令和零地址指令各有多少條？并且為這三類指令分配操作碼。答：雙地址指令格式為：466精品.操作碼地址碼1地址碼2單地址指令格式為：106操作碼地址碼零地址指令格式為：16操作碼雙地址指
12、令15條，需要4位操作碼來區(qū)分；單地址指令可以使用10-4=6位操作碼來區(qū)分；零地址指令可以使用16-10=6位操作碼來區(qū)分。這樣，各類型指令的條數為：雙地址指令15條，操作碼為：00001110；單地址指令26-1=63條，操作碼為：1111 0000001111 111110零地址指令26=64條，操作碼為：1111 111111 0000001111 111111 111111假設雙地址指令x條，則單地址、零地址分別為9x條：解之即得：x =14 雙地址指令14條，操作碼為：00001101；留出兩個編碼用于擴展。單地址指令(26-1)2 = 126條，操作碼為：1110 0000001110 111110，1111 0000001111 111110精品.零地址指令126條，操作碼為：1110 111111 0000001110 111111 111110，1111 111111 0000001111 111111 111110如有侵權請聯(lián)系告知刪除，感謝你們的配合！精品
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