计算机组成原理课后习题答案(白中英第四版).docx
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1、计算机组成原理第四版白中英主编第一章1. 比较数字计算机和模拟计算机的特点;模拟计算机的特点是数值由连续量来表示 ,运算过程也是连续的 。数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据,采用电压组合和测量值的计算方式 ,盘上连线的控制方式 ,而数字计算机用数字 0 和 1 表示数据,采用数字计数的计算方式,程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比,精度高,数据存储量大,逻辑判断能力强。2. 数字计算机如何分类?分类的依据是什么?数字计算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。3. 数字计算机有哪些主要作
2、用?科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。4. 冯诺依曼型计算机的主要涉及思想是什么?它包括哪些主要组成部分?主要设计思想是 :存储程序通用电子计算机方案 ,主要组成部分有 :运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5. 什么是存储容量?什么是单元地址?什么是数据字?什么是指令字?存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量 。每个存储单元都有编号,称为单元地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指8 / 30令,称为指令字。6. 什么是指令?什么是程序?每一个基本操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序。7. 指令和数
3、据均存放在内存中,计算机如何区分他们是指令还是数据?取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。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.半导体存储器称为内存,存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存, 内存和外存共同用来保存二进制数据 。运算器和控制器合在一起称为中央处理器,简称 CPU,它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁,它的作用相当于一个转换器,使主机和外围设备并行协调地工作。9. 计算机的系统软件包括哪几类?说明他们的用途。计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程
4、序设计, 简化使用方法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大计算机的功能用用途;应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。10. 说明团建发展的演变过程。在早期的计算机中,人们是直接用机器语言来编写程序的,这种程序称为手编程序或目的程序;后来,为了编写程序方便和提高使用效率,人们使用汇编语言来编写程序,称为汇编程序;为了进一步实现程序自动化和便于程序交流,使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机,人们又创造了算法语言,用算法语言编写的程序称为源程序,源程序通过编译系统产生编译程序,也可通过解释系统进行解释执行;随着计算机技术的日益发展,人们又创造出操作系统;随着计算机在信息处理、情报
5、检索及各种管理系统中应用的发展,要求大量处理某些数据,建立和检索大量的表格,于是产生了数据库管理系统。11. 现代计算机系统如何进行多级划分?这种分级观点对计算机设计会产生什么影响?从第一至五级分别为微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。采用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术 ,对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制 。而且用这种分级的观点来设计计算机,对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。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?因为任何操作可以由软件来实现 ,也可以由硬件来实现 ;任何指令的执行可以由硬件完成,
6、也可以由软件来完成。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。13. 略第二章11 - 35642 23 = 0.134128(8)= 0.0010111003-127-127 = -7F = -1111111-127 原 = 11111111-127 补 = 10000001-127 反 = 10000000-127 移 = 000000014-1原 = 1000 0000-1 补 = 1000 0000-1 反 = 1111 1111-1 移 = 0000 00005-1 = -00000001-1 原 = 1000 0001-1 补 = 1111 1111-1 反 = 1111 111
7、0-1 移 = 0111 11112x 补 = a0. a1a2a6解法一、(1) 若 a0 = 0, 则 x 0, 也满足x -0.5此时a1a6 可任意(2) 若 a0 = 1, 则 x -0.5, 需 a1 = 1即 a0 = 1, a1 = 1, a2a6 有一个不为 0解法二、-0.5 = -0.1= -0.100000 = 1, 100000(1) 若 x = 0, 则 a0 = 0, a1a6 任意即可x 补 = x = a0. a1a2a6(2) 若 x -0.5只需-x 0x补 = -x, 0.5补 = 01000000即-x补 01000000EsE1E9MsM20M0即
8、a0a1 = 11, a2a6 不全为 0 或至少有一个为 1但不是其余取 0 3字长 32 位浮点数,阶码 10 位,用移码表示,尾数 22 位,用补码表示,基为 2(1) 最大的数的二进制表示E = 111111111Ms = 0, M = 111全 110 个 21 个表示为: 111 0111即: 229 -1 (1 - 2-21 )(2) 最小的二进制数E = 111111111Ms = 1, M = 000全 0注意:用 10.0 来表示尾数1表示为: 111 1000 10 个21 个即: 229 -1 (-1)(3) 规格化范围正最大E = 111, M = 111, Ms =
9、 010 个 21 个即: 229 -1 (1 - 2-21)正最小E = 000, M = 1000, Ms = 010 个 20 个即: 2- 29 2-1负最大E = 000, M = 0111, Ms = 110 个 20 个最接近 0 的负数即: - 2- 29 (2-1 + 2-21 )负最小E = 111, M = 000, Ms =110 个 21 个即: 229-1 (-1) = -2511规格化所表示的范围用集合表示为: 2- 29 2-1 , 229-1 (1 - 2-21) 229-1 (-1) = -2511 , - 2- 29 (2-1 + 2-21 ) (4) 最
10、接近于 0 的正规格化数、负规格化数由上题可得出正规格化数E = 000, M = 1000, Ms = 010 个 20 个负规格化数E = 000, M = 0111, Ms = 110 个20 个EsE1E3MsM8M04假设浮点数格式如下:271= 0.011011 = 0.11011 2-164阶补码:111尾数补码:01101 1000机器数:1110 1101 10002- 27 = -0.011011 = -0.110110 2-164阶补码:111尾数补码:10010 1000机器数:1110 0010 100051x = 0.11011, y = 0.000110 0 1
11、1 0 1 1+0 0 0 0 0 1 10 0 1 1 1 1 0x+y = 0.11110无溢出 x = 0.11011, y = -0.10101x 补 =y 补 =0 0 1 1 0 1 1+1 1 0 1 0 1 10 0 0 0 1 1 0x+y = 0.00110无溢出3x = -0.10110y = -0.00001x 补 =y 补 =1 1 0 1 0 1 0+1 1 1 1 1 1 11 1 0 1 0 0 1x+y = -0.10111无溢出61x = 0.11011y = -0.11111x 补 =y 补 =0 0. 1 1 0 1 1+0 0. 1 1 1 1 10
12、1. 1 1 0 1 0溢出2x = 0.10111y = 0.11011x 补 =y 补 =0 0. 1 0 1 1 1+1 1. 0 0 1 0 11 1. 1 1 1 0 0x-y = -0.00100无溢出3x = 0.11011y = -0.10011x 补 =y 补 =溢出0 0. 1 1 0 1 1+0 0. 1 0 0 1 10 1. 0 1 1 1 071 原码阵列x = 0.11011, y = -0.11111符号位:x0y0 = 01 = 1 x= 11011, y= 11111原原11011*1111111011x*y原= 1, 11 0100 011011 0 1
13、11 1 0 1 11 1 0 1 1直接补码阵列 1 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1x补 = 11011, y补 = 000011101100001x*y补 = 1,00101,1111直接1 补0码阵1 列1不要求00000带求补器的补阵列0000000000x补 =1100110, y0补0= 10 000010 乘积0符号 单运0 1110118 / 301 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1尾数1,部分0 算前0 求1补输0 出1, X11 1100111,1y1111111011*11111110111 10111 1 01
14、1XY-0.1101000101 原码阵列x = -0.11111, y = -0.11011x*y补 = 01,11101101,0011010 0 0 0 01 1 1 1 1直接补1 码1 阵1 列1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1符号位:x0y0 = 11 = 0 x补 = 11111, y补 = 11011111111101111111x补 = 00001, y补 = 001010000100101x*y补 = 0,1101010010直接0 补0码阵1列不要求 00000 00001000000带求补器的补码阵列x补= 10000001, 0y补0=0 1 001011
15、1 10100 000101乘积符号位单独运算 011 010001011111111011111111111尾数部分算前求补输出X11111,y11011XY0.110100010110 0 0 0 01 1 1 1 18符1号1位1 1Sf 1= 01 = 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1+y补1 1 1 0 0 190/ 300 0 1 1 1 1 10 0 1 0 0 0 10 1 0 0 0 1 00.1去掉符号位后:y补 = 00.11111-y 补 = 11.00001x 补 = 00.110000011000+-y补110000111110010+-y补1 1 0 0
16、0 0 10 0 0 0 0 1 10.11符号位Sf =100 =0 10 0 1 1 0+-y补1 1 0 0 0 0 1去掉符号位后:y补1 1= 0000.11101011 0.110-1 0 0 1 1 1 0001111111011010.110010110100011111101010100110.11000+-yy补=补11.00111x补 = 00.01011+y补+-y补1 1 0 0 1 1 1-0119x1=1 21 0*00.11000101, y = 2-010*-1 1 0 0 1 0 0+y补0 0 1x 1 0= 0111101,0.1001011 1 1 浮
17、1 1 0 1-1 1 y1 1 =0 1111010,-0.011110+y补0 0 1 浮1 0 0 10Ex0-E1y =0 01111011+00010=11111-0 1 0 0 1 1 0x+ -y=11补110,0.010011010 1 1 10.00.01浮0 0 0 1 1 0 10.011x+y0 000.10 11 00 011 00 +-y补+1 11. 11 00000 11 01 1规格化处理:1.0110010.1100 100 01 0阶0 0码0 11100-0 0 0 0 0 1 0-4+-y补 x+y= 1.011010100*021 =1 21-4*-
18、0.1011100.01111 1 0 1 0 0 10.01110x-y0 0. 0 1 0 0 1 0 +0 0. 0 1 1 1 1 0规格化处理:0.110000001 1 0 0阶0码0 110x-y=2-2*0.110001 x = 2-101*, y = 2-100*0.010110 x = 11011,-0.010110浮y = 11100,0.010110浮Ex-Ey = 11011+00100 = 11111x = 11100,1.110101浮10 / 30x+y1 1. 1 1 0 1 0 1+0 0. 0 1 0 1 1 0规格化处理:0.100101.0000 1
19、0 1阶1码11010x+y= 0.101100*2-6x-y1 1.1 1 0 1 0 1+1 1.1 0 1 0 1 0规格化处理:1.0111111.10 1 1 1阶1码1 11100x-y=-0.100001*2-410 Ex = 0011,Mx = 0.110100 Ey = 0100,My = 0.100100 Ez = Ex+Ey = 0111Mx*My0. 1 1 0 1*0.1 0 0 1规格化:26*0.011111001110 0 0 0 0Ex = 1110,M0x0=0 00.00110100 1 1 0 1Ey = 00110, 0 0M0y0= 0.111100
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