计算机组成原理作业讲解1-4章答案.doc

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1、优质文本11 概述数字计算机的开展经过了哪几个代？各代的根本特征是什么？ 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？你比拟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，硬件本钱、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：

2、存储容量指的是存储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 根据以下题目的描述，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计算机的一个组成局部，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

3、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：18，23，39，46，52，610，75，84，91，107计算机系统有哪些局部组成？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

4、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？ 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。 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

5、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0.7V以下时，发射结仍正向偏置，集电结那么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 实现逻辑代数的根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。 答：a (b) F=AD+C +27 请用代数化简法将以下各逻辑表达式化成最简式。1答：2答： 28 分析图242

6、所示的逻辑电路，列出真值表，说明其逻辑功能。 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 X2 1 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 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

7、误，第4个与门的输入少了 210 请用卡诺图法将以下各逻辑表达式化成最简式。12答：1 2211 简述组合逻辑电路的设计过程。 略：212 用与非门设计实现以下函数的组合逻辑电路。 1； 2。答：(1) =图略。 (2) =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计算机中常用的存放器有哪些？请说明如何使用？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331 求以下各数的十进制数值：126738 2BD

8、C16 310110111012答：.(1 ) 183.375， (2) 189.75， (3 ) 91.62532 将以下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：1-28275 212346 3-115/512 4449375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(3) -115/512 -0.388 0.001110011 -0.163(4) 44.9375 2C.F 101100.1111 54.7

9、433 写出以下各数的原码、反码和补码，机器数长度为8位：10 2-127 3-0.5 4-19/128 5100 623/64序号 真值 原码 补码 反码(1) 0 00000000 00000000 0000000010000000 11111111 0.0000000 0.0000000 0.00000001.0000000 1.1111111(2) 127 11111111 10000001 10000000 (3) 0.5 1.1000000 1.1000000 1.0111111(4) 19/128 1.0010011 1.1101101 1.1101100 (5) 100 011

10、00100 01100100 01100100 (6) 23/64 0.0101110 0.0101110 0.010111034 写出以下各机器数的二进制真值X：1X补=0.1001 2X补=1.1001 3X原=0.1101 4X原=1.1101 5X反=0.1011 6X反=1.1011 7X移=0,1001 8X移=1,10019X补=1,000000010X反=1,000000011X原=1,000000012X移=1,0000000答： (1) +1001 (7) - 0111 (2) - 0111 (8) 1001 (3) +1101 (9) - 10000000 (4) -11

11、01 (10) - 01111111 (5) +1011 (11) - 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：假设它们分别表示为以下格式的机器数时，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原码表示的定点小数 -(2-3+2-4+2-5)=

12、 -0.21875 -(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)=0.78125 -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M0.M1 Mn，选择正确的答案写在横线上：（1） 假设尾数用原码表示，那么尾数必须满足 D 。(2)假设尾数用补码表示，那么尾数必须满足 GH 。AM0=0BM0=1CM1=0DM1=1EM0.M1=0.0FM0.M1=1.1GM0.M1=0.1HM0.M1=1.0答：1D ；2GH37 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

13、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，那么按照该格式：(1)X=-25/64，Y=2.875，求数据X、Y的规格化的浮点数形式。(2)Z的浮点数以十六进制表示为9F4H，那么求Z的十进制真值。答：（1） X=0.110012-1, X 浮1.110012011111 X 浮0,11111 1.11001 Y=0.1011122 , Y 浮0.101112100010 Y 浮1,00010 0.1

14、0111 2Z浮= 0.101002100111 Z= 8039 设一机器数字长16位，求以下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， 以下各数的表示范围 (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

15、(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1，11111110.1111111(1-2-7)2+1271，11111111.0000000-12+127 0，00000001.1111111-2-72-1280，00000000.00000012-7 2-128规格化浮点数1，11111110.11111111(1-2-7)2+127 1，11111111.0000000-1 2+1270，00000001.01111111-0.52-7 ) 2-1280，00000000.10000000.5

16、 2-128310 将以下十进制数转换为IEEE754 单精度浮点数格式：13675235/256答：11,0000100 0.00100110000000000000000=84130000H20,1111100 1.00011000000000000000000=7C8C0000H311 求以下各IEEE754 单精度浮点数的十进制真值：143990000H200000000H答：11.10011001*2-6022-127312 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

17、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 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 假设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

18、码为41H，那么它是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 对于3.6.2节所介绍的k=8，r=4的能纠错一位的海明码，假设编码为100110111100，试判断该海明码是否有误，假设有，请纠正，并写出其8位正确的有效信息。 海明码：100010111100，319 试设计有效信息为10位的能纠错一位的海明码的编码和译码方案，并写出有效信息0110111001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根底上，思考如何改良，使其能够到达检错

19、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。 10101101322 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？323 在Motorola系列的微处理器中，数据存放在内存的规那么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。习题441 设X=0.1101，Y= -0.0110，求：1X补2-X补32X补 4-2X补 5X/2补 6-X/2补 7Y补 8-Y补92Y补10-2Y补11Y/2补 12-Y/2补 13-Y/4补1. 1 X补=

20、0.1101 2 -X补= 1.0011 3 2X补= 0.1010 溢出 4 -2X补= 1.0110 溢出 5X/2补= 0.0110 6-X/2补= 1.1001 7Y补= 1.10108 -Y补= 0.01109 2Y补=1.010010-2Y补=0.110011Y/2补=1.1101 12-Y/2补= 0.0010 (13) -Y/4补= 0.000142 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=0.11011，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 X

21、Y补：溢出43 试使用两个4位二进制加法器和假设干逻辑门电路，设计一位余3码编码的十进制加法器。提示：余3码加法的校正规那么为：当余3码编码的两个数直接相加后，假设结果有进位，那么和数加3校正；否那么和数减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乘法计算X*Y： （5） X=0.01111，Y=-0.11101（6） X=-0.10011，Y=-0.11010答：X*Y补1.100100

22、1101X*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 使用补码不恢复余数除法计算X/Y： （9） X=0.0111，Y=0.1101（10） X=0.1011，Y

23、=-0.1110答：Qs补= 0.1001; R补=0.00001110Qs补= 1.0011 ; R补=0.0000110048 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=0.1110120010XY补0,0011 1.00101; X-Y=0.1101120011 XY补 1,1101 0.11111; X+Y=0.111112 0011XY补1,1111 0.10110; X-Y=0.101102

24、 - 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=0.1000120100X/Y浮= 1,0010 1.00111; X/Y=0.1100120010 XY浮=0,1011 1.00101; X*Y=0.110112-0101X/Y浮= 0,1111 1.00001; X/Y=0.111112-0001410 假设浮点数加减运算时，尾数采用变形补码

25、模4补码进行运算，运算结果形式为：MS1 MS2.M1 Mn，选择正确的答案写在横线上：（15） 假设尾数运算结果形式满足 条件时，结果需要左规；（16） 假设尾数运算结果形式满足 条件时，结果需要右规1次；（17） 假设尾数运算结果形式满足 条件时，结果不需要规格化； AMS1MS2.M1=00.0BMS1MS2.M1=00.1CMS1MS2.M1=01.0DMS1MS2.M1=01.1EMS1MS2.M1=10.0FMS1MS2.M1=10.1GMS1MS2.M1=11.0HMS1MS2.M1=11.1答：A, HD,E,FB411 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

26、下溢C阶码是否上溢D阶码是否下溢答：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=0.0BX0.X1=1.1CX0.X1=0.1DX0.X1=1.0答：A, B413 设机器字长8位，假设机器数DAH为补码，那么算术左移一位后为 ，算术右移一位后为 。AB4HBB5HCF4HD6DHEEDH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BD型边沿存放器、一个状态存放器、一个二选一多路选择器构成，如图4.29所示。加法器具有F

27、=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。（21） 假设A、B均为锁存器电平触发的存放器，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=1(选)A ,B ,F=A+B,S=(选)，CPA A ,B ,F=A+B,CPBS=0(选D),CPA, A

28、 ,B ,F=A+B,S=(选)，CPA S=0(选D),CPA, A ,B ,F=A+B,CPB结果不对。加法器会屡次运算。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，并分析各标志的意义。MOVAL，7FHADDAL，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，说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，并分析各标志的意义。MOVAL，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，说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。