微处理器系统结构与嵌入式系统设计(第二版)答案全
电子科技大学微机系统原理与接口第二版课后习题答案chapter10习题解答
“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第十章习题解答10.2简述以ARM微处理器为核心的最小硬件系统的组成？●ARM微处理器；●电源模块，包括CPU内核和I/O接口电源；●时钟模块，包括系统主时钟和实时时钟；●复位模块，包括系统加电复位、手动复位和内部复位；●存储器模块，包括程序保存存储器和程序运行存储器；●JTAG调试接口模块。
10.4简述S3C2440A芯片中各模块时钟信号产生及配置的原理。
为降低系统功耗，可时钟信号进行哪些处理？系统复位信号与各时钟信号有什么关系？当系统主时钟送入S3C2440A芯片后，进入其时钟发生模块，由锁相环进行相应的处理，最终得到FCLK，HCLK，PCLK和UCLK四组时钟信号。
其中，FCLK信号主要供给ARM920T内核使用，HCLK主要供给AHB总线、存储器控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA控制器和USB主机模块；PCLK主要供给访问APB总线的外设，例如WDT，I2S，I2C，PWM定时器，MMC接口，ADC，UART，GPIO，RTC和SPI模块；UCLK主要提供USB模块需要的48MHz 时钟。
为降低系统功耗，可对时钟信号进行门控管理。
最低功耗情况下，只开启FCLK信号，其他时钟信号关闭；若需对其他外设，只需使能相应总线及外设的时钟信号有效即可。
系统复位信号一般包括加电复位、手动复位和内部复位三类。
其中，加电复位和手动复位信号均来自外部复位电路，内部复位信号一般来自系统内部事务处理（例如看门狗复位等）。
因此，系统对外部复位信号波形有一定的要求，若不能满足要求系统将不能正常工作。
在S3C2440A芯片中，要完成正确的系统复位，在处理电源保持稳定之后，该信号必须至少维持4个FCLK时钟的低电平状态。
10.6利用S3C2440A的GPIO端口，设计包含8个LED的流水灯电路，每个LED 间隔1S轮流点亮，试画出程序流程图并写出相关程序段。
假设利用S3C2440A芯片的GPIO端口G的第0~7引脚驱动8个LED电路，对应GPIO输出为0时LED灯亮，则相应程序流程图及相应程序段如下所示：GPGCON EQU 0x56000060GPGDAT EQU 0x56000064GPGUP EQU 0x56000068;配置GPGCON寄存器，设置相关引脚为输出功能LDR R0,=GPGCONLDR R1,[R0]BIC R1,R1,#0x0000FFFFORR R1,R1,#0x00005555STR R1,[R0];配置GPGUP寄存器，断开各上拉电阻LDR R0,=GPGUPLDR R1,[R0]ORR R1,R1,#0x00FFSTR R1,[R0];输出驱动数据，点亮对应LED等LDR R2,=GPGDATLDR R3,[R2]BIC R3,R3,#0x00FFORR R3,R3,#0x00FESTR R3,[R2]LDR R0,=0xFFFFFF ;初始计数值BL DELAY ;调用延迟子程序…LDR R2,=GPGDATLDR R3,[R2]BIC R3,R3,#0x00FFORR R3,R3,#0x007FSTR R3,[R2]LDR R0,=0xFFFFFF ;初始计数值BL DELAY ;调用延迟子程序B LOOPSTARDELAYSUB R0,R0,#1CMP R0,#0x0BNE DELAYMOV PC,LR10.7在上题中，如果要加入一个按键，实现按键按下时流水灯停止流动，按键放开时流水灯正常流转的功能，思考应怎样修改电路和程序？在上题的基础上，添加一个GPIO口作为输入管脚(GPA的GPA[0])，按键按下GPA[0]值为1，否则为零。
部分习题答案-嵌入式系统设计与应用(第2版)-王剑-清华大学出版社
第二章7. 若内存按字节编址，用存储容量为8K*8比特的存储器芯片构成地址编号A0000H～DFFFFH的内存空间，则至少需要多少片。
本题考查内存容量的计算。
给定起、止地址码的内存容量=终止地址–起始地址+1。
将终止地址加1等于E0000H，再减去起始地址，即E0000H–A0000H=40000H。
十六进制的(40000)16=218。
组成内存储器的芯片数量=内存储器的容量/单个芯片的容量。
218/(8*210)=218/213=258. 下面的代码就使用了__interrupt关键字去定义了一个中断服务子程序(ISR)，请评论一下这段代码。
__interrupt double xyz (double r){double xyz= PI * r * r;printf("\nArea = %f", xyz);return xyz;}ISR 不能返回一个值。
ISR 不能传递参数。
在ISR中做浮点运算是不明智的。
printf()经常有重入和性能上的问题9. 在某工程中，要求设置一绝对地址为0x987a的整型变量的值为0x3434。
编译器是一个纯粹的ANSI编译器。
写代码去完成这一任务。
•i nt *ptr;ptr = (int *)0x987a;*ptr = 0x3434;第五章1.在一个单CPU的计算机系统中，采用可剥夺式（也称抢占式）优先级的进程调度方案，且所有任务可以并行使用I/O设备。
下表列出了三个任务T1、T2、T3的优先级和独立运行时占用CPU与I/O设备的时间。
如果操作系统的开销忽略不计，这三个任务从同时启动到全部结束的总时间为多少ms，CPU的空闲时间共有多少ms。
本题考查的是操作系统进程调度方面的知识。
可以按照如下的推理步骤进行分析，如：根据题意可知，三个任务的优先级T1>T2>T3，进程调度过程如下所示，分析如下。
t0时刻：进程调度程序选任务T1投入运行，运行12ms，任务T1占用I/O。
微处理器系统结构与嵌入式系统设计参考答案(第2版)chap5
5.10 用16K×1位的DRAM芯片组成64K×8位存储器，要求：(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS, CPU在1μS内至少要访问一次。
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？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？（1）组建存储器共需DRAM芯片数N=（64K*8）/（16K*1）=4*8（片）。
每8片组成16K×8位的存储区，A13~A0作为片内地址，用A15、A14经2:4译码器产生片选信号，逻辑框图如下（图有误：应该每组8片，每片数据线为1根）（2）设16K×8位存储芯片的阵列结构为128行×128列，刷新周期为2ms。
因为刷新每行需0.5μS，则两次（行）刷新的最大时间间隔应小于：为保证在每个1μS内都留出0.5μS给CPU访问内存，因此该DRAM适合采用分散式或异步式刷新方式，而不能采用集中式刷新方式。
●若采用分散刷新方式，则每个存储器读/写周期可视为1μS，前0.5μS用于读写，后0.5μS用于刷新。
相当于每1μS刷新一行，刷完一遍需要128×1μS＝128μS，满足刷新周期小于2ms的要求；●若采用异步刷新方式，则应保证两次刷新的时间间隔小于15.5μS。
如每隔14个读写周期刷新一行，相当于每15μS刷新一行，刷完一遍需要128×15μS＝1920μS，满足刷新周期小于2ms的要求；需要补充的知识：刷新周期：从上一次对整个存储器刷新结束到下一次对整个存储器全部刷新一遍为止的时间间隔。
刷新周期通常可以是2ms，4ms或8ms。
DRAM一般是按行刷新，常用的刷新方式包括：●集中式：正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。
特点：存在一段停止读/写操作的死时间，适用于高速存储器。
（DRAM 共128行，刷新周期为2ms ，读/写/刷新时间均为0.5μS ）● 分散式：一个存储系统周期分成两个时间片，分时进行正常读/写操作和刷新操作。
《微处理器系统原理与嵌入式系统设计》第四章习题参考答案
《微处理器系统原理与嵌入式系统设计》第四章习题参考解答4.1地址映像方法有哪几种？它们各有什么优缺点？（1）内存地址映射指内存虚拟地址空间到物理地址空间的转换。
分页技术：特点是页的大小固定；优点是程序不必连续存放，因此没有外碎片（每个内碎片不超过页大小）；缺点是增加了硬件成本（如需要地址变换机构）和系统开销（如需要好的调页算法）。
分段技术：特点是段的大小可变；优点是每个段按内容独立，因此可以分别编写和编译，可以针对不同类型的段采取不同的保护，可以按段为单位来进行共享（包括通过动态链接进行代码共享）；缺点是会导致碎片。
（2）I/O地址映射指系统中I/O端口的编址方式。
独立编址技术：优点是系统中存储单元和I/O端口的数量可达到最大；缺点是需专门信号来指示系统地址线上出现的是存储单元地址还是端口地址，I/O指令的功能比较弱。
存储器映像编址技术：优点是对端口操作和存储器单元操作完全一样，因此系统简单，并且对端口操作的指令比较多；缺点是CPU对存储单元和I/O单口的实际寻址空间都小于其最大寻址空间。
4.2 EPROM存储器芯片在没有写入信息时，各个单元的内容是什么？某SRAM单元中存放有一个数据（如5AH），CPU将它读取后，该单元的内容是什么？EPROM存储器芯片在没有写入信息时，所有存储单元的内容均为全“1”。
SRAM为非破坏性读出，因此该单元的内容在读取后保持不变。
4.4下列ROM芯片各需要多少个地址输入端？多少个数据输出端？(1) 16×4位(2) 32×8位(3) 256×4位(4) 512×8位（1）16×4位=24*4bit，因此有4个地址输入端和4个数据输出端。
（2）32×8位=25*4bit，因此有5个地址输入端，8个数据输出端。
（3）256×4=28*4bit，因此有8个地址输入端，4个数据输出端。
（4）512×8=29*4bit，因此有9个地址输入端，8个数据输出端。
微处理器与嵌入式第二版1-5章作业答案范文
第一章作业答案1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片1.3 阐述摩尔定律。
每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。
1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。
IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。
它有软核、硬核和固核三种实现形式。
1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。
特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。
2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。
3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。
4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。
①软件要求固体化，大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中；②要求高质量、高可靠性的软件代码；③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。
5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。
6、嵌入式系统本身不具备自开发能力，设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
第二章作业答案2.2 完成下列逻辑运算（1）101+1.01 = 110.01（2）1010.001-10.1 = 111.101（3）-1011.0110 1-1.1001 = -1100.1111 1（4）10.1101-1.1001 = 1.01（5）/11 = 10001（6）(-101.01)/(-0.1) = 1010.12.3 完成下列逻辑运算（1）1011 0101∨1111 0000 = 1111 0101（2）1101 0001∧1010 1011 = 1000 0001（3）1010 1011⊕0001 1100 = 1011 01112.4 选择题(1)A （2）B （3）A （4）BCD （5）D,C2.5通常使用逻辑运算代替数值运算是非常方便的。
【嵌入式】嵌入式系统开发与应用第二版课后答案第三章（田泽）
【嵌⼊式】嵌⼊式系统开发与应⽤第⼆版课后答案第三章（⽥泽）⾃整理，复习⽤，考试只考前三章——海底淤泥⼀、简答题1ARM寻址⽅式有⼏种？举例说明ARM如何进⾏不同的寻址⽅式 6种 1.⽴即寻址： ADD R0，R0，#1 2.寄存器寻址： ADD R0，R1，R2，#2 3.寄存器间接寻址： LDR R0,[R1] 4.基址加偏址寻址: 1.前：LDR R0,[R1,#4] 2⾃动：LDR R0，[R1,#4]! 3后：LDR R0，[R1],#4 5堆栈寻址:1.STMFD SP!{R1-R7,LR} 2.LDMFD SP!{R1-R7,LR} 6块拷贝寻址:1.LDMIA R0!,{R2-R9} 2.STMIA R1,{R2-R9} 7相对寻址：MOV PC,R142简述ARM指令分类以及指令格式形式 1.数据处理指令 <op>{<cond>}{S}Rd,Rn,#<32位操作数> <op>{<cond>}{S}Rd,Rn，Rm,｛<shift>｝ 2.Load/Store指令 LDR|STR{<cond>}{B}{T}Rd,[Rn,<offset>]{!} LDR|STR{<cond>}{B}{T}Rd,[Rn]<offset> LDR|STR{<cond>}{B}{T}Rd,LABEL LDM|STM<cond>}<add mode> Rn{!},<registers> SWP{<cond>}{B}Rd,Rm,[Rn] 3.状态寄存器与通⽤寄存器之间的传送指令 MRS{<cond>}Rd,CPSR|SPSR 4转移指令 B{L}{<cond>} <target address> 5异常中断产⽣指令 SWI{<cond>} <24位⽴即数> BKPT {immed_16} CLZ{cond} Rd,Rm 6协处理器指令 CDP{<cond>} <CP#>,<Copl>,CRd,CRn,CRm{,<Cop2>}3假设SP的内容为0x8000，寄存器R1、R2的内容分别为0x01与0x10，存储器内容为空，执⾏下述指令后，说明PC如何变化。
嵌入式系统(第二版)第一至第五章课后答案
第一章思考与练习1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。
答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒2、什么叫嵌入式系统嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip)4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。
其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。
再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位CPU 的多任务潜力。
第二章1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。
识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。
提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。
执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。
结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。
2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。
需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。
电子科技大学微机系统原理与接口第二版课后习题答案chapter10习题解答
“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第十章习题解答10.2 简述以ARM微处理器为核心的最小硬件系统的组成？●ARM微处理器；●电源模块，包括CPU内核和I/O接口电源；●时钟模块，包括系统主时钟和实时时钟；●复位模块，包括系统加电复位、手动复位和内部复位；●存储器模块，包括程序保存存储器和程序运行存储器；●JTAG调试接口模块。
10.4 简述S3C2440A芯片中各模块时钟信号产生及配置的原理。
为降低系统功耗，可时钟信号进行哪些处理？系统复位信号与各时钟信号有什么关系？当系统主时钟送入S3C2440A芯片后，进入其时钟发生模块，由锁相环进行相应的处理，最终得到FCLK，HCLK，PCLK和UCLK四组时钟信号。
其中，FCLK信号主要供给ARM920T内核使用，HCLK主要供给AHB总线、存储器控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA控制器和USB主机模块；PCLK主要供给访问APB总线的外设，例如WDT，I2S，I2C，PWM定时器，MMC接口，ADC，UART，GPIO，RTC和SPI模块；UCLK主要提供USB模块需要的48MHz 时钟。
为降低系统功耗，可对时钟信号进行门控管理。
最低功耗情况下，只开启FCLK信号，其他时钟信号关闭；若需对其他外设，只需使能相应总线及外设的时钟信号有效即可。
系统复位信号一般包括加电复位、手动复位和内部复位三类。
其中，加电复位和手动复位信号均来自外部复位电路，内部复位信号一般来自系统内部事务处理（例如看门狗复位等）。
因此，系统对外部复位信号波形有一定的要求，若不能满足要求系统将不能正常工作。
在S3C2440A芯片中，要完成正确的系统复位，在处理电源保持稳定之后，该信号必须至少维持4个FCLK时钟的低电平状态。
10.6 利用S3C2440A的GPIO端口，设计包含8个LED的流水灯电路，每个LED 间隔1S轮流点亮，试画出程序流程图并写出相关程序段。
假设利用S3C2440A芯片的GPIO端口G的第0~7引脚驱动8个LED电路，对应GPIO输出为0时LED灯亮，则相应程序流程图及相应程序段如下所示：GPGCON EQU 0x56000060GPGDAT EQU 0x56000064GPGUP EQU 0x56000068;配置GPGCON寄存器，设置相关引脚为输出功能LDR R0,=GPGCONLDR R1,[R0]BIC R1,R1,#0x0000FFFFORR R1,R1,#0x00005555STR R1,[R0];配置GPGUP寄存器，断开各上拉电阻LDR R0,=GPGUPLDR R1,[R0]ORR R1,R1,#0x00FFSTR R1,[R0];输出驱动数据，点亮对应LED等LDR R2,=GPGDATLDR R3,[R2]BIC R3,R3,#0x00FFORR R3,R3,#0x00FESTR R3,[R2]LDR R0,=0xFFFFFF ;初始计数值BL DELAY ;调用延迟子程序…LDR R2,=GPGDATLDR R3,[R2]BIC R3,R3,#0x00FFORR R3,R3,#0x007FSTR R3,[R2]LDR R0,=0xFFFFFF ;初始计数值BL DELAY ;调用延迟子程序B LOOPSTARDELAYSUB R0,R0,#1CMP R0,#0x0BNE DELAYMOV PC,LR10.7 在上题中，如果要加入一个按键，实现按键按下时流水灯停止流动，按键放开时流水灯正常流转的功能，思考应怎样修改电路和程序？在上题的基础上，添加一个GPIO口作为输入管脚(GPA的GPA[0])，按键按下GPA[0]值为1，否则为零。
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微处理器系统结构与嵌入式系统设计(第二版)答案全一1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片1.3 阐述摩尔定律。
每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。
1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。
IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。
它有软核、硬核和固核三种实现形式。
1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。
特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。
2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。
3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。
4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。
①软件要求固体化，大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中；②要求高质量、高可靠性的软件代码；③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。
5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。
6、嵌入式系统本身不具备自开发能力，设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
二2.2 完成下列逻辑运算（1）101+1.01 = 110.01（2）1010.001-10.1 = 111.101（3）-1011.0110 1-1.1001 = -1100.1111 1（4）10.1101-1.1001 = 1.01（5）110011/11 = 10001（6）(-101.01)/(-0.1) = 1010.12.3 完成下列逻辑运算（1）1011 0101∨1111 0000 = 1111 0101（2）1101 0001∧1010 1011 = 1000 0001（3）1010 1011⊕0001 1100 = 1011 01112.4 选择题（1） 下列无符号数中最小的数是( A )。
A ．H (01A5)B ．B(1,1011,0101) C ．D (2590) D ．O(3764) （2） 下列无符号数中最大的数是( B )。
A ．B (10010101) B ．O(227) C ．H (96) D ．D(143) （3） 在机器数( A )中，零的表示形式是唯一的。
A ．补码B ．原码C ．补码和反码D ．原码和反码（4） 单纯从理论出发，计算机的所有功能都可以交给硬件实现。
而事实上，硬件只实现比较简单的功能，复杂的功能则交给软件完成。
这样做的理由是( BCD )。
A ．提高解题速度B ．降低成本C ．增强计算机的适应性，扩大应用面D ．易于制造（5） 编译程序和解释程序相比，编译程序的优点是( D )，解释程序的优点是( C )。
A ．编译过程(解释并执行过程)花费时间短B ．占用内存少C ．比较容易发现和排除源程序错误D ．编译结果(目标程序)执行速度快2.5通常使用逻辑运算代替数值运算是非常方便的。
例如，逻辑运算AND将两个位组合的方法同乘法运算一样。
哪一种逻辑运算和两个位的加法几乎相同？这样情况下会导致什么错误发生？逻辑运算OR和两个位的加法几乎相同。
问题在于多个bit的乘或加运算无法用AND或OR运算替代，因为逻辑运算没有相应的进位机制。
2.6 假设一台数码相机的存储容量是256MB，如果每个像素需要3个字节的存储空间，而且一张照片包括每行1024个像素和每列1024个像素，那么这台数码相机可以存放多少张照片？每张照片所需空间为：1024*1024*3=3MB则256M可存照片数为：256MB/3MB≈85张。
2.14某测试程序在一个40 MHz处理器上运行，其目标代码有100 000条指令，由如下各类指令及其时钟周期计数混合组成，试确定这个程序的有效CPI、MIPS的值和执行时间。
指令类指令计时钟周期型数计数整数算术45 000 1数据传送32 000 2浮点数15 000 2控制传送8000 2CPI=(45000/100000)*1+(32000/100000)*2+(1 5000/100000)*2+(8000/100000)*2=0.45*1+0. 32*2+0.15*2+0.08*2=1.55MIPS=40/1.55=25.8执行时间T=(100000*1.55)*(1/(40*10∧6) )=15.5/4*10∧（-3）= 3.875*10∧（-3） s= 3.875ms2.15 假设一条指令的执行过程分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的时间分别为∆t,2∆t和3∆t。
在下列各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。
（1）顺序执行方式T= (∆t+2∆t+3∆t)*n=6n∆t（2）仅“取指令”和“执行”重叠当“取指令”和“执行”重叠时，指令的执行过程如图所示：第1条指令执行完的时间：t1=∆t+2∆t+3∆t=6∆t第2条指令执行完的时间：t2= t1+5∆t=6∆t+5∆t*1第3条指令执行完的时间：t3= t2+5∆t=6∆t+5∆t*2…第n条指令执行完的时间：tn= tn-1+∆t=6∆t+5∆t*（n-1）=(1+5n)∆t（3）“取指令”、“分析”和“执行”重叠当“取指令”、“分析”和“执行”重叠时，指令的执行过程如图所示：第1条指令执行完的时间：t1=∆t+2∆t+3∆t=6∆t第2条指令执行完的时间：t2= t1+3∆t=6∆t+3∆t*1第3条指令执行完的时间：t3= t2+3∆t=6∆t+3∆t*2…第n条指令执行完的时间：tn= tn-1+3∆t=6∆t+3∆t*（n-1）=(3+3n)∆t三3.1处理器有哪些功能？说明实现这些功能各需要哪些部件，并画出处理器的基本结构图。
处理器的基本功能包括数据的存储、数据的运算和控制等功能。
其有5个主要功能：①指令控制②操作控制③时间控制④数据加工⑤中断处理。
其中，数据加工由ALU、移位器和寄存器等数据通路部件完成，其他功能由控制器实现。
处理器的基本结构图如下：寄存器组控制器整数单元浮点单元数据通路处理器数据传送到内存数据来自内存数据传送到内存指令来自内存3.2处理器内部有哪些基本操作？这些基本操作各包含哪些微操作？ 处理器内部的基本操作有：取指、间接、执行和中断。
其中必须包含取指和执行。
取指包含微操作有：经过多路器把程序计数器的值选送到存储器，然后存储器回送所期望的指令并将其写入指令寄存器，与此同时程序计数器值加1，并将新值回写入程序计数器。
间接有4个CPU 周期，包含微操作有：第1周期把指令寄存器中地址部分的形式地址转到地址寄存器中；第2周期完成从内存取出操作数地址，并放入地址寄存器；第3周期中累加器内容传送到缓冲寄存器，然后再存入所选定的存储单元。
执行包含微操作有：在寄存器中选定一个地址寄存器，并通过多路器将值送到存储器；来自于存储器的数据作为ALU的一个原操作数，另一个原操作数则来自于寄存器组中的数据寄存器，它们将一同被送往ALU的输入；ALU的结果被写入寄存器组。
中断包含微操作有：保护断点及现场，查找中断向量表以确定中断程序入口地址，修改程序指针，执行完毕后恢复现场及断点。
3.3什么是冯·诺伊曼计算机结构的主要技术瓶颈？如何克服？冯·诺伊曼计算机结构的主要技术瓶颈是数据传输和指令串行执行。
可以通过以下方案克服：采用哈佛体系结构、存储器分层结构、高速缓存和虚拟存储器、指令流水线、超标量等方法。
3.5指令系统的设计会影响计算机系统的哪些性能？指令系统是指一台计算机所能执行的全部指令的集合，其决定了一台计算机硬件主要性能和基本功能。
指令系统一般都包括以下几大类指令。
：1）数据传送类指令。
（2）运算类指令包括算术运算指令和逻辑运算指令。
（3）程序控制类指令主要用于控制程序的流向。
（4）输入/输出类指令简称I/O指令，这类指令用于主机与外设之间交换信息。
因而，其设计会影响到计算机系统如下性能: 数据传送、算术运算和逻辑运算、程序控制、输入/输出。
另外，其还会影响到运算速度以及兼容等。
3.9某时钟速率为2.5GHz 的流水式处理器执行一个有150万条指令的程序。
流水线有5段，并以每时钟周期1条的速率发射指令。
不考虑分支指令和乱序执行带来的性能损失。
a)同样执行这个程序，该处理器比非流水式处理器可能加速多少？b)此流水式处理器是吞吐量是多少（以MIPS 为单位）？ a.=51p T nm S T m n =≈+-串流水速度几乎是非流水线结构的5倍。
b.2500MIPS p nT T =≈流水3.10一个时钟频率为2.5 GHz 的非流水式处理器，其平均CPI 是4。
此处理器的升级版本引入了5级流水。
然而，由于如锁存延迟这样的流水线内部延迟，使新版处理器的时钟频率必须降低到2 GHz 。
(1) 对一典型程序，新版所实现的加速比是多少？(2) 新、旧两版处理器的MIPS 各是多少？（1）对于一个有N 条指令的程序来说：非流水式处理器的总执行时间s N N T 990106.1)105.2/()4(-⨯=⨯⨯= 5级流水处理器的总执行时间s N N T 99110)4(2)102/()15(-⨯+=⨯-+= 加速比=42.310+=N N T T，N 很大时加速比≈3.2（2）非流水式处理器CPI=4，则其执行速度=2500MHz/4=625MIPS。
5级流水处理器CPI=1，则其执行速度=2000 MHz /1=2000 MIPS。
3.11随机逻辑体系结构的处理器的特点是什么？详细说明各部件的作用。
随机逻辑的特点是指令集设计与硬件的逻辑设计紧密相关，通过针对特定指令集进行硬件的优化设计来得到逻辑门最小化的处理器，以此减小电路规模并降低制造费用。
主要部件包括：产生程序地址的程序计数器，存储指令的指令寄存器，解释指令的控制逻辑，存放数据的通用寄存器堆，以及执行指令的ALU等几个主要部分构成。
3.13 什么是微代码体系结构？微指令的作用是什么？在微码结构中，控制单元的输入和输出之间被视为一个内存系统。