2022年2022年计算机组成原理作业讲解-章答案 .pdf

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1、11 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？略。12 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。13 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。略。14 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？略。15 计算机硬件系统的主要指标有哪些？答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。16 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？答： 指 CPU一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。17 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？答：存储容量指的是存储

2、器可以存放数据的数量（如字节数）。它包括主存容量和辅存容量。主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O 接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘， u 盘等。18 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。（ 1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。（ 2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。（ 3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。（ 4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O 设备做什么的部件。（ 5）嵌入在其

3、他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。（ 6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。（ 7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。（ 8）将高级语言翻译成机器语言的程序。（ 9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。（ 10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。供选择的词或短语：1、汇编器 2 、嵌入式系统 3 、中央处理器（CPU ） 4 、编译器5、操作系统 6 、控制器 7 、机器指令 8 、台式机或个人计算机9、主存储器 10 、 VLSI答： （1）8， （2）3， （3）9， （4）6， （5）2，（6）10， （7）5， （8）4， （9）1，

4、 （10）7计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？答：计算机系统硬件系统和软件系统组成。硬件由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部件构成19 冯诺伊曼Von Neumann计算机的主要设计思想是什么？略。110 计算机硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 22 页 - - - - - - - - - 略。111 计算机软件包括哪几类？说明它们的用途。略。112 简述计算机系统的多级层次结构的分层理由及各层的功能

5、。略。113 通过计算机系统的层次结构学习，你对计算机系统有了怎样的了解？略。第二章2 1 数字信号和模拟信号的主要区别是什么？与模拟电路相比，数字电路有何特点？略。2 2 二极管两端需要加多大的电压才使二极管导通？答：大于二极管的正向特性存在死区电压Vr（硅二极管约为，锗二极管约为）2 3 三极管何时处于截止状态，何时处于饱和状态？答：当输入电压Vi0，且Vi 死区电压Vr，三极管处于截止状态。当输入电压Vi增大，基极电流IB、集电极电流IC随之增大，输入电压VCEVCCICRC不断下降，当VCE降到以下时，发射结仍正向偏置，集电结则由反向偏置转为正向偏置，此时三极管进入 饱和状态 。2 4

6、 双极型逻辑门和单极型逻辑分别是怎样形成的？它们各有何特点？略.2 5 实现逻辑代数的基本运算有哪几种逻辑门？答：与，或，非。2 6 分析图 241 所示的逻辑电路图，写出表达式并进行化简。ABF图241 习题 2. 6图（a）（b）BACDF答 ：（a）BAF(b) F=AD+C +DB2 7 请用代数化简法将下列各逻辑表达式化成最简式。（1）BACBCBBAF答：CBCABAF（2）DEFGEFBACEFBDCAABDAADF名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页

7、，共 22 页 - - - - - - - - - 答：EFBBDCAF 2 8 分析图 242 所示的逻辑电路，列出真值表，说明其逻辑功能。X0X1X2X3A0A1F图242 习题 2. 8图F1F2ABC图243 习题 2.9 图答： A1 A0 X0 X1 X2 X3 F 0 0 X X X X X0 0 1 X X X X X1 1 0 X X X X X2 1 1 X X X X X3图 2 42 是一个四选一电路 2 9 分析图 243 所示的逻辑电路图，列出真值表，说明其逻辑功能。答： A B C F1 F2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1

8、 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1图 243 是一个一位全加器，A, B为加数和被加数，C为低位进位 , F1为和， F2 为产生的进位。（图中有错误，第4 个与门的输入少了A）2 10 请用卡诺图法将下列各逻辑表达式化成最简式。（1）BCDCAABDABF名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 22 页 - - - - - - - - - （2）DECECBDCBBAACF答： （1）ABCAF（2）ACEC

9、DBBAF2 11 简述组合逻辑电路的设计过程。略：2 12 用与非门设计实现下列函数的组合逻辑电路。（1）)15,14,13,10, 7, 6, 2, 0(),(mDCBAF；（2）)15, 8 ,3 ,0()10, 7, 6, 5, 4, 2(),(mDCBAF。答： (1) ABCDDABCDCABDCBABCDADBCADCBADCBAFABDDBADCBC=ABDDBADCBC图略。 (2)(ABCDDCBACDBADCBADCBABCDADBCADCBADCBADCBAF=DCBBACA=DCBBACA图略。2 13 用一位全加器组成4 位并行进位加法器，其并行进位电路应该如何实现

10、？略。2 14 请画出 74LS273的典型用法的接线图。2 15 什么是三态门？一般应用在什么场合？略2 16 计算机中常用的寄存器有哪些？请说明如何使用？略2 17 请说明 74LS299的功能及使用方法。略2 18 请说明 74LS161的功能及使用方法。略习题 3 31 求下列各数的十进制数值：（1） （2673）8（2） （BD C）16（3） （ 1011011101）2答： .(1 ) ， (2) ， (3 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共

11、 22 页 - - - - - - - - - 32 将下列十进制数转化为二进制、八进制和十六进制数据（小数取四位二进制有效数据） ：（1）-282 75 （2） 12346 （3）-115/512 （4）449375答： 2. 序号十进制十六进制二进制八进制(1) -11A.C (2)(3) -115/512 (4) 2C.F 33 写出下列各数的原码、反码和补码，机器数长度为8 位：（1）0 （2）-127 （ 3）（4）-19/128 （5）100 （6）23/64序号真值原码补码反码(1) 0 00000000 00000000 00000000(2) 127 (3) (4) 19/1

12、28 (5) 100 01100100 01100100 01100100 (6) 23/64 34 写出下列各机器数的二进制真值X：（1）X补= （2）X补= （3） X原= （4）X原= （5）X反= （6）X反= （7） X移=0,1001 （8）X移=1,1001（9）X补=1,0000000 （ 10）X反=1,0000000 （11）X原=1,0000000（12）X移=1,0000000答：(1) +1001 (7) - 0111 (2) - 0111 (8) 1001 (3) +1101 (9) - (4) -1101 (10) - 01111111 (5) +1011 (11

13、) - 00000000 (6) -0100 (12) 0000000035 设某机器数字长为8 位，有两个数的16 进制表示形式为9CH和 FFH ，问：若它们分别表示为下列格式的机器数时，其对应的十进制真值是多少？（1）无符号整数；（2）原码表示的定点整数；（3）原码表示的定点小数；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 22 页 - - - - - - - - - （4）补码表示的定点整数；（5）补码表示的定点小数；（6）反码表示的定点整数；（7）移码表示的

14、定点整数。答：数 9CH FFH无符号整数 156 255原码表示的定点整数 -28 -127原码表示的定点小数 -(2-3+2-4+2-5)= -(1-2-7)补码表示的定点整数 -100 -1补码表示的定点小数 -(2-1+2-2+2-5)= -2-7反码表示的定点整数 -99 -0移码表示的定点整数 28 12736 假设某规格化浮点数的尾数表示形式为 Mn，选择正确的答案写在横线上：（1） 若尾数用原码表示，则尾数必须满足 D 。(2) 若尾数用补码表示，则尾数必须满足 GH 。AM0=0 B M0=1 CM1=0 DM1=1E=0.0 F=1.1 G =H =答： （1）D ； （2

15、）GH 37 浮点数的表示范围取决于 D 的位数，浮点数的表示精度取决于 C 的位数，浮点数的正负取决于 A ， E 在浮点数的表示中是隐含规定的。A数符B阶符C尾数D阶码E阶码的底答： D, C, A, E38 设一浮点数格式为：字长12 位，阶码6 位，用移码表示，尾数6 位，用原码表示，阶码在前，尾数（包括数符）在后，则按照该格式：(1) 已知 X=-25/64 ，Y=，求数据X、Y的规格化的浮点数形式。(2) 已知 Z的浮点数以十六进制表示为9F4H，则求 Z 的十进制真值。答：（1）X= 2-1, X 浮 2011111X 浮0,11111 Y= 22 , Y 浮 2100010Y

16、浮 1,00010（2）Z浮= 2100111 Z= 8039 设一机器数字长16 位，求下列各机器数的表示范围：（ 1）无符号整数；（ 2）原码表示的定点整数；（3）补码表示的定点整数；（4）补码表示的定点小数；（5）非规格化浮点表示，格式为：阶码8 位，用移码表示，尾数8 位，用补码表示（要求写出最大数、最小数、最大负数、最小正数）；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 22 页 - - - - - - - - - （6）上述浮点格式的规格化浮点表示范围（要

17、求写出最大数、最小数、最大负数、最小正数） 。答：机器字长16 位， 下列各数的表示范围 (1) 无符号整数 0216-1 (2) 原码定点整数 -(215-1) +215-1 (3) 补码定点整数 -215 +215-1 (4) 补码定点小数 -1 + 1-2-15(5) 、(6) 阶码八位，移码表示，尾数8 位，补码表示最大数最小数最大负数最小正数非 规 格 化 浮点数1，1111111(1-2-7) 2+1271，1111111-1 2+127 0，0000000-2-72-1280，00000002-72-128规 格 化 浮 点数1，11111110.(1-2-7) 2+1271，1

18、111111-1 2+1270，0000000- （2-7) 2-1280，00000002-128310将下列十进制数转换为IEEE754 单精度浮点数格式：（1） 3675 （ 2） 35/256 答： （1）1,0000100 =H（2）0,1111100 =7C8C0000H311求下列各IEEE754 单精度浮点数的十进制真值：（1）H （2）00000000H答： （1）1.*2-60（2）2-127312在汉字系统中，有哪几种编码？它们各自有什么作用？略。313汉字库中存放的是汉字的哪一种编码？汉字库的容量如何计算？字形码。314在一个应用系统中，需要构造一个包含了100 个汉字

19、的汉字库，假设采用1616 的汉字字形，问：该汉字库所占存储容量是多少字节？一篇由50 个汉字构成的短文，需要占用多少字节的存储容量来存储其纯文本？3200 字节， 50*2=100 字节315汉字系统的几种编码中，对于某个汉字来说，是惟一的。A. 输入码 B. 字模码 C. 机内码316若下面的奇偶校验码均正确，请指出哪些是奇校验码，哪些是偶校验码。（1）奇（2）01111110 偶 （3）偶（ 4）奇317在 7 位的 ASCII 码的最高位前面添加一位奇（偶）校验位后，即可构成8 位的 ASCII码的奇（偶）校验码。假设字符“A”的这样的奇（偶）校验码为41H，则它是 B （1） ；字符

20、“ C”的这样的（1）是 C。 01000001（1） ： A. 奇校验码 B. 偶校验码（2） ： A. 43H B. 87H C. C3H 1100,0011 D. 86H名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 22 页 - - - - - - - - - 318对于 3.6.2节所介绍的k=8，r=4 的能纠错一位的海明码，若编码为，试判断该海明码是否有误，若有，请纠正，并写出其8 位正确的有效信息。海明码：，319试设计有效信息为10 位的能纠错一位的海明

21、码的编码和译码方案，并写出有效信息01 的海明码。320在 3.6.2节所介绍有效信息为8 位的能纠错一位的海明码基础上，思考如何改进，使其能够达到检错两位并能纠错一位的校验能力。321设生成多项式为X3+X+1（即 1011B） ，请计算有效数据10101 的 CRC编码。322试分析节介绍的三种奇偶校验、海明校验和CRC校验三种校验码的检错纠错能力，它们的码距各为多少？323在 Motorola系列的微处理器中， 数据存放在内存的规则是高位字节存放在低地址单元的，对照图写出各数据在这种情况下的存储方式。习题 4 41设 X=，Y= ，求：（1）X补（2） -X补（3）2X补（4）-2X补（

22、5）X/2补（6）-X/2补（7）Y补（8）-Y补（9）2Y补（10）-2Y补（11）Y/2补（ 12）-Y/2补（13） -Y/4补1. （ 1） X补= （ 2） -X补= （ 3） 2X补= 溢出（ 4） -2X补= 溢出（ 5）X/2补= （ 6）-X/2补= （ 7）Y补= （8） -Y补= （9） 2Y补=（10）-2Y补=（11）Y/2补= （12）-Y/2补= (13) -Y/4补= 42已知 X和 Y，用变形补码计算X+Y和 X-Y，并指出运算结果是否溢出：（1）X=，Y=（2）X=，Y=答： . （1）X+Y补：溢出XY补= （） X+Y补=名师资料总结 - - -精品资料

23、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 22 页 - - - - - - - - - X Y补：溢出43试使用两个4 位二进制加法器和若干逻辑门电路，设计一位余3 码编码的十进制加法器。 （ 提示：余 3 码加法的校正规则为：当余3 码编码的两个数直接相加后，若结果有进位，则和数加 3 校正；否则和数减3 校正）图在下不好画：略：44使用原码一位乘法计算X*Y：（3）X=，Y=（4）X=，Y=答：（） X*Y原（）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -

24、- - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 22 页 - - - - - - - - - X*Y原45 使用补码Booth 乘法计算 X*Y：（5）X=，Y=（6）X=，Y=答： （）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 22 页 - - - - - - - - - X*Y补（） X*Y补名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

25、- - - - - - - 第 11 页，共 22 页 - - - - - - - - - 46分别使用原码恢复余数除法和原码加减交替除法计算X/Y：（7）X=，Y=（8）X=，Y=答： （）原码恢复余数除法: Qs原= ; R原=原码加减交替除法: Qs原= ; R原=（）原码恢复余数除法: Qs原= ; R原=原码加减交替除法: Qs原= ; R原=名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 22 页 - - - - - - - - - 47使用补码不恢复余数除

26、法计算X/Y：（9）X=，Y=（10） X=，Y=答： （） Qs补= ; R补=（） Qs补= ; R补=48设浮点数的格式为：阶码5 位，尾数6 位，均用补码表示，请计算X+Y和 X-Y。 （阶码和尾数均用补码计算） 。（11） X= ，Y=（12） X=15/64 ，Y= -29/256答： （）XY补0,0010 ; X+Y=20010名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 22 页 - - - - - - - - - XY补0,0011 ; X-Y=2

27、0011名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 22 页 - - - - - - - - - （）XY补1,1101 ; X+Y=2 0011名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 22 页 - - - - - - - - - XY补1,1111 ; X-Y=- 000149设浮点数的格式为：阶码5 位，用移码表示，尾数6 位，用

28、补码表示，请计算X*Y 和 X/Y（阶码用移码计算，尾数用任何一种机器数的串行乘除算法计算）。（13） X=，Y= （14） X= -29/256，Y=15/64答： （）XY浮=1,0100 ; X*Y=20100名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 22 页 - - - - - - - - - X/Y浮= 1,0010 ; X/Y=20010名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名

29、师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 22 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 22 页 - - - - - - - - - （） XY浮=0,1011 ; X*Y=2-0101名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 22 页 - - - - - - - - - X/

30、Y浮= 0,1111 ; X/Y=2-0001名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 22 页 - - - - - - - - - 410假设浮点数加减运算时，尾数采用变形补码（模4 补码）进行运算，运算结果形式为： MS1 Mn，选择正确的答案写在横线上：（15） 若尾数运算结果形式满足条件时，结果需要左规；（16） 若尾数运算结果形式满足条件时，结果需要右规（1 次） ；（17） 若尾数运算结果形式满足条件时，结果不需要规格化；A= B=00.1 C=D=

31、E=10.0 F=G = H=答： （） A, H （） D,E,F （） B411浮点数运算的溢出判断，取决于。A尾数是否上溢B尾数是否下溢C阶码是否上溢D阶码是否下溢答： C412设X补= Xn， X必须满足条件时， X左移一位求2X 时，才不会发生溢出。A= B =1.1 C= D= 答： A, B413设机器字长8 位，若机器数DAH为补码，则算术左移一位后为，算术右移一位后为。AB4H B B5H CF4H D6DH EEDH答： A, E414在计算机内，减法一般用来实现。A二进制减法器B十进制减法器C二进制加法器D十进制加法器答： C415设某运算器由一个加法器、两个暂存器A和

32、B （ D型边沿寄存器） 、一个状态寄存器、一个二选一多路选择器构成，如图所示。加法器具有F=A 、F=B 和 F=A+B这 3 种功能； A、B均可接收加法器的输出，A还可以接收外部输入数据D。问：（18） 描述外部数据D 传送到暂存器B 的过程，写出发送的信号序列。（19） 如何实现操作A+BA和 A+B B？写出发送的信号序列。（20） 可以实现操作D+AA和 D+B B 吗？如果可以，请写出发送的信号序列。（21） 若 A、 B均为锁存器 （电平触发的寄存器）， 那么实现操作A+B A和 A+B B 时有问题吗？为什么？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

33、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 22 页 - - - - - - - - - FLAGS加法器AB二选一F=AF=BF=A+BBA CPACPBCPFSD习题图示答： （）传送过程：，。控制信号：0（选），CPA, A ,F=A,S=1( 选 )（） A ,B ,F=A+B,S= (选 ) ，CPA A ,B ,F=A+B,CPB（） S=0(选 D),CPA, A ,B ,F=A+B,S= ( 选 )，CPA S=0(选 D),CPA, A ,B ,F=A+B,CPB（）结果不对。加法器会多次运算。416如果将例中的

34、两条指令修改如下，试写出运算结果及其标志位，并分析各标志的意义。MOV AL ，7FHADD AL，80H答： （AL）=FFH ；ZF=0：因为运算结果非零；CF=0：因为加法运算的最高位没产生进位，OF=0 ：因为 C1Cf=0，表明有符号数运算发生没溢出，SF=1：因为运算结果的最高位为1,PF=1：结果中“ 1”的个数为偶数个，所以PF=1。417如果将例中的两条指令修改如下，试写出运算结果及其标志位，并分析各标志的意义。MOV AL ，7FHSUB AL，1答： （AL）=7EH；ZF=0：因为运算结果非零；CF=0：因为加法运算的最高位没产生借位，OF=0 ：因为 C1Cf=0，表明有符号数运算发生没溢出，SF=0：因为运算结果的最高位为0,PF=0：结果中“ 1”的个数为奇数个，所以PF=0。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 22 页 - - - - - - - - -