2023年秋电大计算机组成原理形成性考核册作业答案.docx

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1、计算机组成原理A形考作业一（参考答案）一、选择题：1 .机器数 中，零的表达形式是唯一的。A .原码 B.补码 C.移码 D.反码答案:B2 .某计算机字长1 6位，采用补码定点小数表达，符号位为1位，数值位为15位，则可 表达的最大正小数为,最小负小数为.+（216 -1） -（1-2心）+（215-1） -（1-2-】6）A 9D 9+（1-2-力，.1+（2”7） -（1-2心）.L/.，答案：C3 .加法器采用并行进位的目的是 oA,提高加法器的速度B.快速传递进位信号C.优化加法流结构D .增强加法器功能答案:B4 .组成一个运算器需要多个部件，但下面所列 不是组成运算器的部件。A.

2、状态寄存器B.数据总线C.A LUD.地址寄存器答案：D二、判断题:判断下列说法是否对的,并说明理由。1 . ASCII编码是一种汉字字符编码；X2 . 一般采用补码运算的二进制减法器，来实现定点二进制数加减法的运算;X3 .在浮点数表达法中，阶码的位数越多，能表达的数值精度越高；X4 .只有定点数运算才也许溢出，浮点数运算不会产生溢出。X三、简答题：1 .简述奇偶校验码和海明校验码的实现原理。答：奇偶校验码原理：通常是为一个字节补充一个二进制位，称为校验位，通过设立校验 位的值为0或1的方式，使字节自身的8位和该校验位具有1值的位数一定为奇数或偶数。 在接受方，检杳接受到的码字是否还满足取值

3、为1的总的位数的奇偶关系，来决定数据是否 犯错。海明校验码原理:是在k个数据位之外加上r个校验位,从而形成一个k+r位的新的码 字，使新的码字的码距比较均匀地拉大。把数据的每一个二进制位分派在几个不同的偶校验 位的组合中，当某一位出现错误，就会引起相关的几个校验位的值发生变化，这不仅可以发 现错误,还可以指出哪一位犯错，为进一步纠错提供了依据。2 .简述教材中给出的MIPS计算机的运算器部件的功能和组成。答:MI PS计算机的运算器部件的功能和组成：运算器的首要功能是完毕对数据的算 术和逻辑运算，由其内部的一个被称之为算术与逻辑运算部件（英文缩写为ALU）承担；运算 器的第二项功能，是暂存将参

4、与运算的数据和中间结果，由其内部的一组寄存器承担;为了 用硬件线路完毕乘除指令运算，运算器内一般尚有一个能自行左右移位的专用寄存器，通 称乘商寄存器。这些部件通过几组多路选通器电路实现互相连接和数据传送；运算器要与计 算机其它几个功能部件连接在一起协同运营，还必须有接受外部数据输入和送出运算结果 的逻辑电路。3 .浮点运算器由哪几部分组成？答：解决浮点数指数部分的部件、解决尾数的部件、加速移位操作的移位寄存器线路以 及寄存器堆等组成。4 .假定 X = 0.0 I 1 0 011 *2* *, Y = 0.110 1 101（此处的数均为二进制），在不使用隐藏位的情况下，回答下列问题：（1）浮

5、点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表达（含符号位），写出该浮点数能表达的 绝对值最大、最小的（正数和负数）数值；解答:绝对值最大：1 11 1 0 111111 h 1 11 1 1 1111111;绝对值最小：0 00 10 0 0 000 0（）、0 001 1 000 0 0 0 0（2 ）写出X、丫的浮点数表达。XM=1 0 110 01100 1 1 Yi?=0 11 0 0 1101101计算X+YA:求阶差：|AE|=|10i 1 -01 1 0|=0 1 0 1B：对阶：丫变为 1 0 1 I 0 00 0（）0 11 0 I 1 01C：尾数相加：0 0 011001 1 0

6、 00 0 0+00 0 0000 110 1 1 0 1=00 011 0 1 100 110 1D:规格化:左规:尾数为0 110 110 0 1 1 0 1,阶码为1 0 1 0F:舍入解决：采用。舍I入法解决，则有00 11011()0 + 1 =00 1101101E：不溢出所以，X+Y最终浮点数格式的结果：1 010 0 1 10110I3P 0.1 101 101*21四、计算题：1 .将十六进制数据14. 4cH表达成二进制数,然后表达成八进制数和十进制数。2 4.4CH=(I 0 100. 0 10 0 1 I 0 0) 2= (14.23) 8=(20. 21875)103

7、 .对下列十进制数表达成8位(含一位符号位)二进制数原码和补码编码。(1) 1 7；Xjs = 0001000 1 ,X4t=0001 0001(2)-17； X1 00 1 0001,Xib=1110 1 1 113.己知下列各x原,分别求它们的x反和x补。(1 )xs=0. 1 0100;xtt= 0 1 0 100, x ,|.=010100(2) xll.OOl ll;xJg=IIIO0O4x,h=l 11001(3) x 朦=010 1 00;xs=0 10 100, x补=0 10 100(4) x 1G=11 0 1()0 ;lxj= 101 Oil, x补=101 1 (X)4

8、.写出X= 10111101, Y=-0010101 1的双符号位原码、反码、补码表达,并用双符号补 码计算两个数的差。Xb：=00 1 0 111101 ,Xl&=00 1 0 111 1 01,Xfr=00 I 0 1 11101Yte=ll 00101011, Y反=11 1 1010100,Yb=ll 110101 0 iX补 + YM=00 1 0 010010计算机组成原理A形成性考核作业二(参考答案)一、选择题：1 .计算机硬件能直接辨认和运营的只能是 程序。A.机器语言B.汇编语言 C.高级语言D.VHDL答：A2 .指令中用到的数据可以来自 (可多选)。A.通用寄存器 B.微

9、程序存储器 C.输入输出接口D.指令寄存器E.内存单元 F.磁盘答:A、C、E3 .汇编语言要通过的翻译才干在计算机中执行。A.编译程序B.数据库管理程序C.汇编程序D.文字解决程序答：C4 .在设计指令操作码时要做到（可多选）。A.能区别一套指令系统中的所有指令B.能表白操作数的地址C.长度随意拟定D.长度适当规范统一答：A、 B、 D5 .控制器的功能是 oA.向计算机各部件提供控制信号B.执行语言翻译C.支持汇编程序D.完毕数据运算答:A6 .从资源运用率和性能价格比考虑，指令流水线方案,多指令周期方案单指令周期方案。A.最佳 B.次之 C.最不可取 D.都差不多答：A、 B、 C二、判

10、断题:判断下列说法是否对的，并说明理由。1 .变址寻址需要在指令中提供一个寄存器编号和一个数值。V2 .计算机的指令越多，功能越强越好。X3 .程序计数器PC重要用于解决指令的执行顺序。V4 .微程序控制器的运营速度一般要比硬连线控制器更快。X三、简答题：1 .条指令通常由哪两个部分组成？指令的操作码般有哪几种组织方式?各自应用在 什么场合？各自的优缺陷是什么？答:一条指令通常由操作码和操作数两个部分组成。指令的操作码一般有定长的操作码、变长的操作码两种组织方式。定长操作码的组织方式应用在当前多数的计算机中;变长的操作码组织方式一般用在小 型及以上的计算机当中。定长操作码的组织方式对于简化计算

11、机硬件设计，提高指令译码和辨认速度有利。变长的操作码组织方式可以在比较短的指令字中，既能表达出比较多的指令条数，又能 尽量满足给出相应的操作数地址的规定。2 .如何在指令中表达操作数的地址？通常使用哪些基本寻址方式？答：是通过寻址方式来表达操作数的地址。通常使用的基本寻址方式有:立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接 寻址、变址寻址、相对寻址、间接寻址、堆栈寻址等。3 .为读写输入/输出设备，通常有哪几种常用的寻址方式用以指定被读写设备？答：为读写输入/输出设备,通常有两种常用的编址方式用以指定被读写设备，一是I /0端口与主存储器统一的编制方式，另一种是I/O端口与主存储器彼此独立的编

12、制方式。4 .简述计算机中控制器的功能和基本组成，微程序的控制器和硬连线的控制器在组成和 运营原理方面有何相同和不同之处？答:控制器重要由下面4个部分组成：（1）程序计数器（PC）,是用于提供指令在内存中的地址的部件，服务于读取指令，能执 行内容增量和接受新的指令地址，用于给出下一条将要执行的指令的地址。（2）指令寄存器（IR）,是用于接受并保存从内存储器读出来的指令内容的部件，在执行 本条指令的整个过程中，为系统运营提供指令自身的重要信息。（3）指令执行的环节标记线路，用于标记出每条指令的各个执行环节的相对顺序关系，保证 每一条指令按设定的环节序列依次执行。（4）所有控制信号的产生部件,它依

13、据指令操作码、指令的执行环节（时刻），也许尚有 些此外的条件信号，来形成或提供出当前执行环节计算机各个部件要用到的控制信号。计算 机整机各硬件系统，正是在这些信号控制下协同运营，执行指令，产生预期的执行结果。由于上述后两个部分的具体组成与运营原理不同，控制器被分为硬连线控制器和微程序控 制器两大类。微程序的控制器和组合逻辑的控制器是计算机中两种不同类型的控制器.共同点：基本功能都是提供计算机各个部件协同运营所需要的控制信号;组成部分 都有程序计数器PC,指令寄存器IR；都提成几个执行环节完毕每一条指令的具体功能.不同点:重要表现在解决指令执行环节的办法，提供控制信号的方案不同样。微程序的控 制

14、器是通过微指令地址的衔接区分指令执行环节，应提供的控制信号从控制存储器中读出, 并通过一个微指令寄存器送到被控制部件。组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行环 节，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号。微程序的控制器的优点是设计与实现简朴些，易用于实现系列计算机产品的控制器，理论 上可实现动态微程序设计,缺陷是运营速度要慢一些。组合逻辑控制器的优点是运营速度明显地快，缺陷是设计与实现复杂些，但随着EDA工 具的成熟，该缺陷已得到很大缓解。5 .控制器的设计和该计算机的指令系统是什么关系？答：控制器的的基本功能，是依据当前正在执行的指令，和它所处的执行环节，形成并提 供在这一时刻整机各部件要

15、用到的控制信号。所以，控制器的设计和该计算机的指令系统是 一一相应的关系,也就是控制器的设计应依据指令的规定来进行，特别是要分析每条指令的 执行环节，产生每个环节所需要的控制信号。6 .指令采用顺序方式、流水线方式执行的重要差别是什么？各有什么优点和缺陷？顺序方式是,在一条指令完全执行结束后，再开始执行下一条指令。优点是控制器设计简 朴，容易实现，；缺陷是速度比较慢。指令流水线方式是提高计算机硬件性能的重要技术和有效措施，在成本增长不多的情况 下很明显地提高了计算机的性能。追求的目的是力争在每一个指令执行环节中完毕一条指令 的执行过程。实现思绪是把条指令的几项功能划分到不同的执行部件去完毕,在时间.上又 允许这几个部件可以同时运营。缺陷是控制器设计复杂，比较不容易实现,；突出的优点是 速度明显提高。