计算机组成原理：地址空间分配详解与实例

在计算机组成与原理的课程中，地址空间的分配是一个关键概念，它涉及到CPU如何管理和访问内存以及外设。本题目详细解释了地址线和总地址空间的关系。假设芯片地址线为A12到A0，总共可以提供2^16（即64KB）的地址空间。RAM区域容量为16KB×8，使用A13到A0这14位地址，它占用了地址范围2000H到5FFFH，其中2000H到3FFFH是第一个8KB，4000H到5FFFH是第二个8KB。 为了扩展性和灵活性，设计时保留了CPU的地址线A15到A0（共16位），从而使得剩余地址线为A15、A14和A13。考虑到译码器的最小单元，这里选择3-8译码器来划分地址，这意味着剩下的地址可以分为8个大小相等的8KB区域。具体分配如下： - ROM芯片：地址范围0000H到1FFFH，对应于译码器输出的CS0#。 - RAM（1#）：2000H到3FFFFH，对应于CS1#。 - RAM（2#）：4000H到5FFFH，对应于CS2#。 - 空闲地址：6000H到FFFFH，对应于CS3#到CS7#，这部分没有具体指明用途，可能是预留或者未使用的空间。 题目中的其他部分则涉及到了计算机编程中的数学运算，如乘法和除法。例如，习题3.18要求使用补码一位乘法计算两个小数的积。在补码运算中，首先要将小数转换为二进制补码形式，然后通过逐位相乘并处理溢出和负数的情况来得到结果。这种运算方法在计算机内部用于高效处理浮点数的乘法，如[0.1010]补乘以[-0.0110]补，最终得到[X*Y]补=1.11000100，对应十进制积X*Y=-0.00111100。 此外，习题3.19要求使用加减交替法进行原码一位除法，这是一种古老的算法，适用于计算机早期处理非浮点数的除法。通过交替进行加法和减法操作，计算X=-0.10110除以Y=0.11111的商和余数，这种算法体现了计算机基础运算的底层原理。 总结来说，这个题目涵盖了地址空间的逻辑组织、译码技术和基础算术运算方法，对于理解计算机硬件如何组织数据和执行指令具有重要意义。在实际应用中，这些知识点是设计和优化系统性能的基础，也是理解计算机硬件工作原理的关键环节。