计算机组成原理作业讲解1_4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器可以存放数

2、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 嵌入在其他设备中的计算机,运行设计好

3、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：18,23,39,46,52,610,75,84,91,107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

4、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？略。1/10.111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。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21 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。22 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 0.7V,锗二极管约为 0.2V23 三极管何时处于截止状态,何时处于饱和状

5、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0.7V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。24 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.25 实现逻辑代数的基本运算有哪几种逻辑门？答：与,或,非。26 分析图 241 所示的逻辑电路图,写出表达式并进行化简。AABBCDFF（a）（b）图241 习题2.6图答：aF AB F=AD+C+BD27 请用代数化简法将下列各逻辑表达式化成最简式。1F AB

6、 BC BC AB答：F AB AC BC2F AD AD AB AC BD ACEF BEF DEFG答：F AC BD BEF 28 分析图 242 所示的逻辑电路,列出真值表,说明其逻辑功能。2/10.X0AF1X1FX2BCX3F2A1A0图242 习题2.8图图243 习题2.9 图2.8 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 X21 1 X X X X X3图 242 是一个四选一电路 29 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

7、0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 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A210 请用卡诺图法将下列各逻辑表达式化成最简式。1F AB ABD AC BCD2F AC AB BCD BCE CDE答：1F AC AB2F AB BDCE AC211 简述组合逻辑电路的设计过程。略：3/10.212 用与非门设计实现下列函数的组合逻辑电路。1F(A,B,C,D)2F(A,B,C,D)答：

8、m(0,2,6,7,10,13,14,15)；m(2,4,5,6,7,10)(0,3,8,15)。F ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCDBC CD ABD ABD=BCCDABDABD图略。F ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD(ABCD ABCD ABCD ABCD)=AC AB BCD=ACABBCD图略。213 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？略。214 请画出 74LS273 的典型用法的接线图。215 什么是三态门？一般应用在什么场合？略216 计算机中常用的寄存器有哪些？请说明如何

9、使用？略217 请说明 74LS299 的功能及使用方法。略218 请说明 74LS161 的功能及使用方法。略习题习题 3 331 求下列各数的十进制数值：1267382BDC16310110111012答：.183.375,189.75,91.62532 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：1-282752123463-115/5124449375答：2.序号十进制十六进制二进制八进制(1)-282.75 -11A.C -100011010.1100 -432.6(2)123.46 7B.7 1111011.0111 173.34 -115/512

10、-0.3880.001110011 -0.163 44.9375 2C.F 101100.1111 54.7433 写出下列各数的原码、反码和补码,机器数长度为 8 位：102-1273-0.54-19/1285100623/64序号序号真值真值原码原码补码补码反码反码 0 00000000 00000000 00000000 0 00000000 00000000 000000004/10.10000000 1111111110000000 11111111 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.00000001.000000

11、0 1.11111111.0000000 1.1111111127 11111111 10000001 10000000127 11111111 10000001 10000000 0.5 1.1000000 1.1000000 1.01111110.5 1.1000000 1.1000000 1.011111119/128 1.0010011 1.1101101 1.110110019/128 1.0010011 1.1101101 1.1101100 100 01100100 01100100 01100100 100 01100100 01100100 01100100 23/64 0.

12、0101110 0.0101110 0.0101110 23/64 0.0101110 0.0101110 0.010111034 写出下列各机器数的二进制真值X：1X补=0.1001 2X补=1.10013X原=0.11014X原=1.11015X反=0.1011 6X反=1.10117X移=0,10018X移=1,10019X补=1,000000010X反=1,000000011X原=1,000000012X移=1,0000000答：+1001 -0111 +1001 -0111 -0111 -0111 10011001 +1101 -10000000 +1101 -10000000 -1

13、101 -01111111 -1101 -01111111 +1011 -00000000 +1011 -00000000 -0100 00000000 -0100 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；（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 -127-3-4

14、-5-7原码表示的定点小数 -=-0.21875 -补码表示的定点整数 -100 -1-1-2-5-7补码表示的定点小数 -=0.78125 -2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M0.M1 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。若尾数用补码表示,则尾数必须满足 GH。AM0=0BM0=1CM1=0DM1=1EM0.M1=0.0FM0.M1=1.1 GM0.M1=0.1HM0.M1=1.0答：1D；2GH5/10.37 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,

15、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：已知 X=-25/64,Y=2.875,求数据 X、Y 的规格化的浮点数形式。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）-1011111X=0.110012,X 浮1.110012X 浮0,111111.110012100010 Y=0.101112 ,Y 浮0.101112Y 浮1,000100.10111100111

16、2Z浮=0.101002Z=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；（6）上述浮点格式的规格化浮点表示范围要求写出最大数、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16 无符号整数 02-11515 原码定点整数 -+2-11515 补码定点整数 -2 +2-1-15 补码定点小数 -1 +1-2、阶码八位,移码表示,尾数 8

17、位,补码表示最大数最小数最大负数最小正数非规格化浮1,11111111,11111110,00000000,0000000点数0.11111111.00000001.11111110.0000001-7+127+127-7-128-7-1282-12-2 22 2规格化浮点1,11111111,11111110,00000000,0000000数0.111111111.00000001.011111110.1000000-7+127+127-7-1282-1 2-0.52 0.5 2-1282310将下列十进制数转换为IEEE754 单精度浮点数格式：13675235/256答：11,0000

18、100 =84130000H20,1111100=7C8C0000H311求下列各 IEEE754 单精度浮点数的十进制真值：143990000H200000000H6/10.答：11.10011001*2-12722312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

19、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）10110110 奇201111110 偶 311011000偶410100001 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 B1；字符C的这样的1 是 C。010000011：A.奇校验码 B.偶校验码2：A.43H B.87H C.C3H1100,0011D.86H318试设计有效信息为 10 位的能纠错一位的

20、海明码的编码和译码方案,并写出有效信息0110111001 的海明码。319在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。3320设生成多项式为 X+X+1即 1011B,请计算有效数据 10101 的 CRC 编码。10101101321试分析 3.3 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？322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 3.10 写出各数据在这种情况下的存储方式。-60习题习题 4 441设 X=0.

21、1101,Y=-0.0110,求：1X补92Y补2-X补32X补4-2X补8-Y补12-Y/2补5X/2补13-Y/4补1.1 X补=0.11012-X补=1.00113 2X补=0.1010溢出4-2X补=1.0110溢出5X/2补=0.01106-X/2补=1.10017Y补=1.10106-X/2补10-2Y补7Y补11Y/2补7/10.8-Y补=0.01109 2Y补=1.010010-2Y补=0.110011Y/2补=1.110112-Y/2补=0.0010 -Y/4补=0.000142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=0.110

22、11,Y=0.11111（2）X=-0.1101,Y=0.0110答：.1X+Y补：溢出XY补=1.11100 X+Y补=1.1001 XY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=0.11101,Y=0.01111（4）X=-0.10011,Y=0.11010答：X*Y原0.0110110011X*Y原 1.011110111045 使用补码 Booth 乘法

23、计算 X*Y：（5）X=0.01111,Y=-0.11101（6）X=-0.10011,Y=-0.11010答：X*Y补1.1001001101X*Y补0.011110111046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=0.0111,Y=0.1101（8）X=0.1011,Y=-0.1110答：原码恢复余数除法:Qs原=0.1000;R原=0.00001000原码加减交替除法:Qs原=0.1000;R原=0.00001000原码恢复余数除法:Qs原=1.1100;R原=0.00001000原码加减交替除法:Qs原=1.1100;R原=0.0000100047使用补码不

24、恢复余数除法计算 X/Y：（9）X=0.0111,Y=0.1101（10）X=0.1011,Y=-0.1110答：Qs补=0.1001;R补=0.00001110Qs补=1.0011;R补=0.000011008/10.48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=-1.625,Y=5.25（12）X=15/64,Y=-29/256答：XY补0,0010 0.11101;X+Y=0.111012 XY补1,1101 0.11111;X+Y=0.11111200100011XY补0,0011 1.00101;X-Y

25、=0.110112XY补1,1111 0.10110;X-Y=0.101102 0011-000149设浮点数的格式为：阶码 5 位,用移码表示,尾数 6 位,用补码表示,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=5.25,Y=-1.625（14）X=-29/256,Y=15/64答：XY浮=1,0100 1.01111;X*Y=0.100012 XY浮=0,1011 1.00101;X*Y=0.11011241001000010X/Y浮=1,0010 1.00111;X/Y=0.110012X/Y浮=0,1111 1.00001;X/Y=0

26、.111112MS1 MS2.M1 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；-0101-0001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：（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；AMS1MS2.M1=00.0DMS1MS2.M1=01.1GMS1MS2.M1=11.0411BMS1MS2.M1=00.1EMS1MS2.M1=10.0HMS1MS2.M1=11.1CMS1MS2.M1=01.0FMS1MS2.M1=10.1答：A,HD,E,FB浮

27、点数运算的溢出判断,取决于。B尾数是否下溢D阶码是否下溢A尾数是否上溢C阶码是否上溢答：C412设X补=X0.X1Xn,X 必须满足条件时,X 左移一位求 2X 时,才不会发生溢出。AX0.X1=0.0答：A,B413BX0.X1=1.1CX0.X1=0.1DX0.X1=1.0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答：A,E414BB5HCF4HD6DHEEDH在计算机内,减法一般用来实现。A二进制减法器答：C415B十进制减法器C二进制加法器D十进制加法器设某运算器由一个加法器、两个暂存器 A 和 BD 型边沿寄存器、一个状态寄存器、一个

28、二选一多路选择器构成,如图 4.29 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+BB？写出发送的信号序列。（20）可以实现操作 D+AA 和 D+BB 吗？如果可以,请写出发送的信号序列。9/10.（21）若 A、B 均为锁存器电平触发的寄存器,那么实现操作 A+BA 和 A+BB 时有问题吗？为什么？4.29 习题 4.15 图示答：传送过程：,。控制信号：0选,CPA,A,F=A,S=1A,

29、B,F=A+B,S=,CPA A,B,F=A+B,CPBS=0,CPA,A,B,F=A+B,S=,CPA S=0,CPA,A,B,F=A+B,CPB结果不对。加法器会多次运算。416如果将例4.12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4.12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MOV AL,7FHSUBAL,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。义。义。10/10