计算机组成原理第四版课后习题答案 .docx
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1、精品名师归纳总结第一章1. 比较数字运算机和模拟运算机的特点。解:模拟运算机的特点:数值由连续量来表示,运算过程是连续的。数字运算机的特点:数值由数字量(离散量)来表示,运算按位进行。两者主要区分见P1 表 1.1 。2. 数字运算机如何分类?分类的依据是什么?解:分类:数字运算机分为专用运算机和通用运算机。通用运算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。分类依据:专用和通用是依据运算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据储备容量、指令系统规模和机器价格等因素。3. 数字运算机有那些主要应用?(略)4
2、. 冯.诺依曼型运算机的主要设计思想是什么?它包括哪些主要组成部分? 解:冯 .诺依曼型运算机的主要设计思想是:储备程序和程序掌握。储备程序:将解题的程序(指令序列)存放到储备器中。程序掌握:掌握器次序执行储备的程序,按指令功能掌握全机和谐的完成运算任务。主要组成部分有:掌握器、运算器、储备器、输入设备、输出设备。5. 什么是储备容量?什么是单元的址?什么是数据字?什么是指令字?解:储备容量:指储备器可以容纳的二进制信息的数量,通常用单位KB、MB、GB来度量,储备容量越大,表示运算机所能储备的信息量越多,反映了运算机储备空间的大小。单元的址:单元的址简称的址,在储备器中每个储备单元都有唯独的
3、的址编号,称为单元的址。数据字: 如某运算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据,就称数据字。指令字: 如某运算机字代表一条指令或指令的一部分,就称指令字。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6. 什么是指令?什么是程序?解:指令:运算机所执行的每一个基本的操作。程序:解算某一问题的一串指令序列称为该问题的运算程序,简称程序。7. 指令和数据均存放在内存中,运算机如何区分它们是指令仍是数据?解:一般来讲,在取指周期中从储备器读出的信息即指令信息。而在执行周期中从储备器中读出的信息即为数据信息。8. 什么是内存?什么是外存?什么是CPU?什么是适配器?简述其功能。解:内存:一般由半导
4、体储备器构成,装在底版上,可直接和CPU交换信息的储备器称为内储备器,简称内存。用来存放常常使用的程序和数据。外存:为了扩大储备容量,又不使成本有很大的提高,在运算机中仍配备了储备容量更大的磁盘储备器和光盘储备器,称为外储备器,简称外存。外存可储备大量的信息,计算机需要使用时,再调入内存。 CPU:包括运算器和掌握器。基本功能为:指令掌握、操作掌握、时间掌握、数据加工。适配器:连接主机和外设的部件,起一个转换器的作用,以使主机和外设和谐工作。9. 运算机的系统软件包括哪几类?说明它们的用途。解:系统软件包括:(1)服务程序:诊断、排错等( 2)语言程序:汇编、编译、说明等( 3)操作系统( 4
5、)数据库治理系统用途:用来简化程序设计,简化使用方法,提高运算机的使用效率,发挥和扩大运算机的功能及用途。10. 说明软件进展的演化过程。(略)11. 现代运算机系统如何进行多级划分?这种分级观点对运算机设计会产生什么影响?解:多级划分图见P16 图 1.6 。可分为:微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级和高级语言级。用这种分级的观点来设计运算机,对保证产生一个良好的系统结构是有很大帮忙的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结12. 为什么软件能够转化为硬件?硬件能够转化为软件?实现这种转化的媒介是什么?(略)13. 运算机应用 与 应用运算机 在概念上等价吗?用学科角
6、度和运算机系统的层次结构来寿命你的观点。(略)其次章1. 写出以下各数的原码、反码、补码、移码表示(用8 位二进制数)。其中MSB是最高位(又是符号位) LSB 是最低位。假如是小数,小数点在MSB之后。假如是整数,小数点在LSB之后。1 -35/64 2 23/128 3 -127 4用小数表示 -1 5用整数表示 -1解: 1 先把十进制数 -35/64写成二进制小数:-35/6410=-100011/10000002=- 1000112-110 2=-0.1000112令 x=-0.100011B x原=1.1000110 留意位数为 8 位 x反=1.0111001 x补=1.0111
7、010x移=0.0111010(2) 先把十进制数 23/128写成二进制小数:23/12810=10111/100000002=101112-111 2=0.00010112令 x=0.0001011B x原=0.0001011x反=0.0001011x补=0.0001011x移=1.0001011(3) 先把十进制数 -127 写成二进制小数:-12710=-11111112令 x= -1111111B x原=1.1111111x反=1.0000000x补=1.0000001x移=1.00000014令 x=-1.000000B 原码、反码无法表示x 补=1.0000000x移=0.000
8、00005令 Y=-1=-0000001B Y原=10000001Y反=11111110Y补=11111111Y移=011111112.设X 补= a 0, a1, a2a6 ,其中 ai 取 0 或 1,如要 x 0.5, 求 a0,a1, a2, a6 的取值。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解: a0= 1 , a1= 0 , a 2, a6=11。3. 有一个字长为 32 位的浮点数,阶码10 位(包括 1 位阶符),用移码表示。尾数22 位(包括 1位尾符)用补码表示,基数R=2。请写出:1最大数的二进制表示。2最小数的二进制表示。3规格化数所能表示的数的范畴。(4)
9、 最接近于零的正规格化数与负规格化数。解:( 1) 1111111111 0111111111111111111111( 2) 1111111111 1000000000000000000000( 3) 1111111111 0111111111111111111111 0111111111 1000000000000000000000( 4) 0000000000 0000000000000000000001 0000000000 11111111111111111111114. 将以下十进制数表示成浮点规格化数,阶码3 位,用补码表示。尾数9 位,用补码表示。( 1) 27/64( 2)
10、-27/64解:( 1) 27/64=11011B=0.011011B=0.11011B 浮点规格化数 : 1111 0110110000( 2) -27/64= -11011B= -0.011011B= -0.11011B 浮点规格化数 : 1111 10010100005. 已知 X 和 Y,用变形补码运算X+Y,同时指出运算结果是否溢出。( 1) X=0.11011 Y=0.00011( 2) X= 0.11011 Y= -0.10101( 3) X=-0.10110 Y=-0.00001解:( 1)先写出 x 和 y 的变形补码再运算它们的和x 补=00.11011 y补=00.000
11、11x+y补=x补+y补=00.11011+00.00011=0.11110 x+y=0.1111B无溢出。( 2)先写出 x 和 y 的变形补码再运算它们的和x 补=00.11011 y补=11.01011x+y补=x补+y补=00.11011+11.01011=00.00110 x+y=0.0011B无溢出。( 3)先写出 x 和 y 的变形补码再运算它们的和x 补=11.01010 y补=11.11111x+y补=x补+y补=11.01010+11.11111=11.01001 x+y=-0.10111B无溢出可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6. 已知 X 和 Y,用变形
12、补码运算X-Y,同时指出运算结果是否溢出。1 X=0.11011 Y= -0.111112 X=0.10111 Y=0.110113 X=0.11011 Y=-0.10011解:( 1)先写出 x 和 y 的变形补码,再运算它们的差x 补=00.11011 y补=11.00001 -y补=00.11111 x-y补=x补+-y补=00.11011+00.11111=01.11010运算结果双符号不相等 为正溢出X-Y=+1.1101B( 2)先写出 x 和 y 的变形补码,再运算它们的差x 补=00.10111 y补=00.11011 -y补=11.00101 x-y补=00.10111+11
13、.00101=11.11100 x -y= -0.001B无溢出( 3)先写出 x 和 y 的变形补码,再运算它们的差x 补=00.11011 y补=11.01101 -y补=00.10011 x-y补=x补+-y补=00.11011+00.10011=01.01110运算结果双符号不相等 为正溢出X-Y=+1.0111B7. 用原码阵列乘法器、补码阵列乘法器分别运算XY。( 1) X=0.11011 Y= -0.11111( 2) X=-0.11111 Y=-0.11011解:( 1)用原码阵列乘法器运算: x 补=0.11011 y补=1.00001011011 1000010110110
14、00000( 0000000000000000000 1 1 0 1 110010111011x y 补=1.0010111011 x y=-0.1101000101可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8. 用原码阵列除法器运算XY。( 1) X=0.11000 Y= -0.11111( 2) X=-0.01011 Y=0.11001解:( 1) x原=x 补=0.11000- y补=1.00001被除数 X0.11000+-y补 1.00001余数为负 1.11001 q0=0左移 1.10010+|y|补0.11111余数为正 0.10001 q1=1左移 1.00010+-|
15、y|补 1.00001余数为正 0.00011 q2=1左移 0.00110+-|y|补 1.00001余数为负 1.00111 q3=0左移 0.01110+|y|补0.11111余数为负 1.01101 q4=0左移 0.11010+|y|补0.11111余数为负1.11001q5=0+|y|补0.11111余数0.11000故 x y 原=1.11000余数为0.11000B即 xy=-0.11000B9. 设阶为 5 位 包括 2 位阶符 ,尾数为 8 位 包括 2 位数符 ,阶码、尾数均用补码表示,完成以下取值的 X+Y , X-Y 运算:( 1) X=0.100101Y=-0.01
16、1110( 2) X=( -0.010110 ) Y=0.010110可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解:( 1)将 y 规格化得: y=-0.111100x 浮=1101 , 00.100101 y浮=1101, 11.000100 -y浮=1101, 00.111100 对阶 E 补=Ex 补+-Ey补=1101+0011=0000 E x=Ey 尾数相加相加相减00.10010100.100101+ 11.000100+ 00.11110011.10100101.100001x+y浮=1101,11.101001左规 x+y浮=1100,11.010010 x+y=-0.
17、101110x-y浮=1101,01.100001右规 x-y浮=1110,00.1100001舍入处理得 x-y浮=1110,00.110001 x -y=0.110001( 2) x浮=1011 , 11.101010 y浮=1100, 00.010110 -y浮=1100, 11.101010 对阶 E 补=Ex 补+-Ey补=1011+0100=1111 E=-1 x 尾数相加相加浮=1100 , 11.1101010相减11.110101011.1101010+ 00.010110+ 11.10101000.001011011.0111110x+y浮=1100,00.0010110左
18、规 x+y浮=1010,00.1011000 x+y=0.1011Bx-y浮=1100,11.0111110 x -y=( -0.100001B )13. 某加法器进位链小组信号为C4C3C2C1 ,低位来的信号为C0 ,请分别按下述两种方式写出C4C3C2C1 的规律表达式。( 1) 串行进位方式( 2) 并行进位方式解 :( 1)串行进位方式:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结C1= G1 + P1 C 0其中:G1= A1 B 1,P 1= A1B1C2= G2 + P2 C 1G2= A2 B 2,P 2= A2B2C3= G3 + P3 C 2G3= A3 B 3,P
19、3= A3B3C4= G4 + P4 C 3G4= A4 B 4,P 4= A4B42并行进位方式:C1 = G 1 + P 1 C 0C2 = G 2 + P 2 G1 + P 2 P 1 C 0C3 = G 3 + P 3 G2 + P 3 P 2 G 1 + P 3 P 2 P 1 C0C4 = G 4 + P 4 G3 + P 4 P 3 G 2 + P 4 P 3 P 2 G1 + P 4 P 3 P 2 P 1 C 0其中 G1-G4 , P1-P4 表达式与串行进位方式相同。14. 某机字长 16 位,使用四片 74181 组成 ALU,设最低位序标注为0 位,要求:( 1)写出
20、第 5 位的进位信号 C6 的规律表达式。( 2)估算产生 C6 所需的最长时间。( 3)估算最长的求和时间。解:( 1) 组成最低四位的74181 进位输出为: C4=G+P C0 , C0 为向第 0 位的进位其中: G=y3+x3y2+x2x 3y 1+x1x2x 3y 0, P=x 0x 1x2x3所以 : C5=y4+x4C4C6=y5+x5C5=y5+x5y4+x5x4C4( 2) 设标准门推迟时间为T, 与或非 门推迟时间为 1.5T ,就进位信号 C0 由最低位传送至 C6 需经一个反相器,两级 与或非 门,故产生 C6 的最长推迟时间为:T+21.5T=4T( 3)最长求和时
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