华工理学院蒋本珊版计算机组成原理习题答案.docx
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1、第一章1 .电子数字计算机和电子模拟计算机的区别在哪里?解:电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量,运算的过程是不连续的;电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量,运算的过程是连续的。2 .冯诺依蛀计算机的特点是什么?其中最主要的一点是什么?解:冯诺依曼计算机的特点如下:计算机(指硬件)应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成;计算机内部采用二进制来表示指令和数据:将编好的程序和原始数据事先存入存储器中,然后再启动计算机工作。第点是最主要的一点。3 .计算机的硬件是由哪些部件组成的?它们各有哪些功能?解:计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出
2、设备五大基本部件组成。它们各自的功能是:输入设备:把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去,并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。输出设备:将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。存储器:用来存放程序和数据。运算器:对信息进行处理和运算。控制器:按照人们预先确定的操作步骤,控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。4 .什么叫总线?简述单总线结构的特点。解:总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路,它能分时地发送与接收各部件的信息。单总线结构即各大部件都连接在单的组总线上,这个总线被称为系统总线。CPU与主存、CPU与外设之间可以直接进行信息交换,主存与外设
3、、外设与外设之间也可以直接进行信息交换,而无须经过CPU的干预。5.简单描述计算机的层次结构,说明各层次的主要特点.解:现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体,可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。第0级为硬件组成的实体。第1级是微程序级。这级的机器语言是微指令集,程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。第2级是传统机器级。这级的机账语言是该机的指令集,程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。第3级是操作系统级。从操作系统的基本功能来看,一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源,另方面它又是传统机器的延伸。第4级是汇编语言级。这级的机器语言是汇编语言,完成汇编语言翻译的
4、程序叫做汇编程序。第5级是高级语言级。这级的机器语言就是各种高级语言,通常用编译程序来完成高级语言翻译的工作。第6级是应用语言级。这级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的,因此这级语言就是各种面向问题的应用语言。6.计算机系统的主:要技术指标有哪些?解:计算机系统的主要技术指标有:机器字长、数据通路宽度、主存容量和运算速度等。机器字长是指参与运算的数的基本位数,它是由加法器、寄存器的位数决定的。数据通路宽度是指数据总线一次所能并行传送信息的位数。主存容量是指主存储器所能存储的全部信息量。运算速度与机器的主频、执行什么样的操作、主存本身的速度等许多因素有关。第二章1 .设机器数的字长8位(含1
5、位符号位),分别写出下列各二进制数的原码、补码和反码:0,-0,0.1000,-0.1000,0.1111,-0.1111,1101,-1101 o解:真值原码补码反码0000000000000000000000000-0100000000000000011111111O.1OOO0.10000000.10000000.1000000-0.10001.10000001.10000001.01111110.11110.11110000.11110000.1111000-0.11111.11110001.00010001.00001111101000011010000110100001101-11
6、011000110111110011111100102 .写出下列各数的原码、补码和反码航.,0,一志.一卡一在解:=7X27=0.0111=4X2-4=0.0100.宠16,16of-i-.-160 .01110 .01110.01110.01000.01000 .01000.00010.00010.00010.00000.00000.00001.00000.00001.11111.00011.11111.11101.01001.11001.10111.01111.10011.10003 .已知下列数的原码表示,分别写出它们的补码表示:X1原=0.10100,X2原=1.10111 o 解:
7、XI 补=0.10100,X2补=1.01001。4 .已知下列数的补码表示,分别写出它们的真值:XI 补=0.10100,X2补=1.10111 o解:XI =0.10100, X2=-0.01001 o5 .设一个二进制小数工二:0,表不成.=0.3 a e e 3。.其中a大取“I”或“0”:(1)若要X.。a要满足什么条件?(2)若要XN土一a要满足什么条件?(3)若要+工=.0,*要满足什么条件?4io解:(1) X=的代码为:0.1000010.111111。S 1*+6B 1 o(2) X2的代码为: O0.0010000.111111364e + a 0。1 Q 0a 1。1
8、o(3)5vX 七的代码为:0 .000101,5_ G40.010000十4a + a - s=0.o = l-*=1.或 s - a=0.s = l 或*=1,- si_0+*+若要一专导工二一七,。s 耍?背是什么条件?解:(1) A一堂的ft61岁力:5JU5J_L64:1.Ollllls + sg = L ocn O e -H g -H(2)-导 X三644白勺力:1.OO1OOO181.OOIOOI9641.OOllll_S641.O1OOOOJL。-H e =0.3=1 ofc e =_L .“-H s -I-0-I e e = O o7.若上题中X上改为X%.结果如何?解:设X
9、*=1. o缶0 g a ,(1)、一方的代码为:1.100001一日41.111111一64a = l,a -0- c +0+ s = JL。(2)一丈24一十的代码为:1.1100001.110001一公641.110111241.111000J-Oa , a = l,a=0或 a a a =1,a + a &=0。8.一个n位字长的二进制定点整数,其中1位为符号位,分别写出在补码和反码两种情况下:(1)模数;(2)最大的正数;(3)最负的数;(4)符号位的权;(5)1的表示形式;(6)0的表示形式。解:项目补码反码模数Mod 2Mod (2a1)最大的正数2-*-12*1最负的数-2-1
10、-(2*-1)符号位的权今o -11的&示形式1111111111111110。的袅示形式0000000000000000111111119.某机字长16位,问在下列几种情况下所能表示数值的范围:(1)无符号整数;(2)用原码表示定点小数;(3)用补码表示定点小数;(4)用原码表示定点整数;(5)用补码表示定点整数。解:(1)0)(2) 一(1-2T$ XX(1-2-1S )(3)(4) 一)(5) -215X215-1)10.某机字长32位,试分别写出无符号整数和带符号整数(补码)的表示范围(用十进制数表示)。解:无符号整数:0XX2廿最小规格化正数=27X2-*二14.若上题尾数基数r =
11、16,按上述要求写出表达式。解:上限(最大正数)=(1-2)X16一。下限(绝对值最大负数)=-1X16”。最小正数=2-=-1”16廿二最小规格化正数=167X16-215.某浮点数字长32位,格式如下。其中阶码部分8位,以2为底,移码表示;尾数部分一共24位(含1位数符),补码表示。现有一浮点代码为(8C5A3E00)16,试写出它所表示的十进制真值。解:(8C5A3E00iS =10001100010110100011111000000000B .0.10110100011111 X2U =(101101000111.ll)z=(2887.75o016.试将(一0.1101)2用IEEE
12、短浮点数格式表示出来。解:0.1101=1.101X2-1.符号位=1。阶玛=1271=126。1.01111110.101000000000000000000001,结果=BF500000 Hli7.将下列十进制数转换为IEEE短浮点数:解:(1)28.75=11100.11=1.110011X2* o符号位=0。阶玛=127+4=131。0.10000011,11001100000000000000000 o结果=41E60000H.(2) 624=1001110000=1.001110000 X29O符号位=0。阶码=127+9=136。0,10001000,0011iOOOOOOOOO
13、OOOOOOOOO o结果=441C0000 H。(3) -0.625=0.101=1.01X2-1符号位=1。阶码=1271=126。1.01111110,01000000000000000000000 o结果=BF200000H。(4) +0.0.结果=00000000 H。(5)-1000.5=1111101000.1=1.1111010001X2*0符号位=1。阶码=127+9=136。1,10001000,11110100010000000000000,结果=C47A2000H。1 8.将下列IEEE短浮点数转换为十进制数:11000011010001000100(6)0000000
14、000000000000000000解:(1)1,10000001,11100000000000000000000符号位=1。阶码=129127=2。1.111X22=1H.1B=7.5o所以结果=7.5。(2)0,01111110,00100000000000000000000符号位=0。阶码=126127=-1.1.001X2-,=0.1001B=0.5625o所以.结果=0.5625。(3)0,10000111,00110010000000000000000符号位=0。阶码=135127=8。1.0011001X28=100110010B=306S所以,结果=306。(4)0,10000
15、000,00000000000000000000000符号位=0。阶码=128-127= L1.0X21=10B=2o所以,结果=2。(5)0,10000010,01000000000000000000000符号位=0。阶码=130127=3.1.01X23=1010B=10o所以,结果=10。(6)0,00000000,00000000000000000000000阶码和尾数都等于全0,结果=0。19.对下列ASCII码进行译码:1001001,0100001,1100001,11101 111000101,1010000,1010111,0100解:以上ASCII码分别为I, ka,w ,
16、E ,P,W ,$.2 0.以下列形式表示(5382)10 o(1)8421码;(2)余3码;(3)2421码;(4)二进制数。解:(1)01010011100000100(2) 1000011010110101.(3) 10110011111000100(4) 1010100000110.21.填写下列代码的奇偶校验位,现设为奇校验:1 01000010001100101001110解:3个代码的校验位分别是0,0,1。2 2.已知下面数据块约定:横向校验、纵向校验均为奇校验,请指出至少有多少位出错。aaaaaa)校验位10011011-000110101-111010000-0111000
17、00-001001111-0111T校验位10101111解:经检测a和。列出错.所以至少有两位出错。23.求有效信息位为01101110的海明校验码。解:P5 D8 D7 D6 D5 P4 D4 D3 D2 P3 Dl P2 PlP1=D1D2D4D5D7=01101=1P2=DiD3D4D6D7=01111=0P3=D2 D3 D4 D8=11130=1P2=D5D6D7D8=0110=0P5=D1D2D3D5D6D8=。11。10=1所以,海明校验码=10U0(HU10Ql,24.设计算机准备传送的信息是:1010110010001111,生成多项式是X 5+ X2+1,计算校验位,写出
18、CRC 码。解:生成多项式M + M+1=100101。首先将准备传送的信息左移5位:101011001000111100000s然后101011001000111100000-5-100101,余数=10011。所以,CRC 码=101011001000111110011。第三章1 .指令长度和机器字长有什么关系?半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表示什么意思?解:指令长度与机器字长没有固定的关系,指令长度可以等于机器字长,也可以大于或小于机器字长。通常,把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令;指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令;指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令
19、。2 .零地址指令的操作数来自哪里?一地址指令中,另一个操作数的地址通常可采用什么寻址方式获得?各举一例说明。解:双操作数的零地址指令的操作数来自堆栈的栈顶和次栈顶。双操作数的一地址指令的另一个操作数通常可采用隐含寻址方式获得,即将另一操作数预先存放在累加器中。例如,前述零地址和一地址的加法指令。3 .某机为定长指令字结构,指令长度16位;每个操作数的地址码长6位,指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。若双操作数指令已有K种,无操作数指令已有L种,问单操作数指令最多可能有多少种?上述三类指令各自允许的最大指令条数是多少?解:X=(2* K)X2一k双操作数指令的最大指令数:24-1.单操作
20、数指令的最大指令数:15X2*-1(假设双操作数指令仅1条.为无操作数指令留出1个扩展窗口).无操作数指令的最大指令数:2“-212-2s.其中*为表示某条二地址指令占用的编码数.2,为表示某条单地址指令占用的编码数。此时双操作数和单操作数指令各仅有1条。4 .设某机为定长指令字结构,指令长度12位,每个地址码占3位,试提出一种分配方案,使该指令系统包含:4条三地址指令,8条二地址指令,180条单地址指令。翩:4条三地址指令 OOO XXX YYY ZZZOli XXX YYY ZZZ8条二地址指令1OO OOO XXX Y Y Y1OO ill XXX Y Y Y180条单地址指令1O1 O
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