计算机组成原理第6章作业答案(课堂PPT).ppt
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1、计算机的运算方法计算机的运算方法第第 六六 章章1 1.1.最少用几位二进制数即可表示任最少用几位二进制数即可表示任最少用几位二进制数即可表示任最少用几位二进制数即可表示任一五位长的十进制正整数?一五位长的十进制正整数?一五位长的十进制正整数?一五位长的十进制正整数?解:五位长的十进制正整数中,最解:五位长的十进制正整数中,最解:五位长的十进制正整数中,最解:五位长的十进制正整数中,最大的数大的数大的数大的数9999999999满足条件:满足条件:满足条件:满足条件:2 21616(=65536)99999299999 1/2X 1/2;(2 2)X X 1/8 1/8;(3 3)1/4 1/
2、4 X 1/16 X 1/16 解:解:解:解:(1 1)若要)若要)若要)若要X 1/2X 1/2,只要,只要,只要,只要a a1 1=1=1,a a2 2 a a6 6不全为不全为不全为不全为0 0即可(即可(即可(即可(a a2 2 or aor a3 3 or aor a4 4 or a or a5 5 or aor a6 6=1=1););););(2 2)若要)若要)若要)若要X X 1/8 1/8,只要只要只要只要a a1 1 a a3 3不全不全不全不全为为为为0 0即可(即可(即可(即可(a a1 1 or aor a2 2 or aor a3 3=1=1),),),),a
3、a4 4 a a6 6可任可任可任可任取取取取0 0或或或或1 1;(3 3)若要)若要)若要)若要1/4 1/4 X 1/16 X 1/16,只要,只要,只要,只要a a1 1=0=0,a a2 2可任取可任取可任取可任取0 0或或或或1 1;当当当当a a2 2=0=0时,若时,若时,若时,若a a3 3=0=0,则必须,则必须,则必须,则必须a a4 4=1=1,且且且且a a5 5、a a6 6不全为不全为不全为不全为0 0(a a5 5 or aor a6 6=1=1;若;若;若;若a3=1a3=1,则则则则a a4 4 a a6 6可任取可任取可任取可任取0 0或或或或1 1;当当
4、当当a a2 2=1=1时,时,时,时,a a3 3 a a6 6可任取可任取可任取可任取0 0或或或或1 1。3.3.设设设设x x为整数,为整数,为整数,为整数,xx补补补补=1=1,x x1 1x x2 2x x3 3x x4 4x x5 5,若要求,若要求,若要求,若要求 x -16x -16,试问,试问,试问,试问 x x1 1xx5 5 应取何值应取何值应取何值应取何值?解:若要解:若要解:若要解:若要x -16x -16,需,需,需,需 x x1 1=0=0,x x2 2xx5 5 任任任任意。(注:意。(注:意。(注:意。(注:负数绝对值大的反而小负数绝对值大的反而小负数绝对值
5、大的反而小负数绝对值大的反而小。)。)。)。)4.4.设机器数字长为设机器数字长为设机器数字长为设机器数字长为8 8位(含位(含位(含位(含1 1位符号位在内),位符号位在内),位符号位在内),位符号位在内),写出对应下列各真值的原码、补码和反码。写出对应下列各真值的原码、补码和反码。写出对应下列各真值的原码、补码和反码。写出对应下列各真值的原码、补码和反码。-13/64-13/64,29/12829/128,100100,-87-87 解:真值与不同机器码对应关系如下:解:真值与不同机器码对应关系如下:解:真值与不同机器码对应关系如下:解:真值与不同机器码对应关系如下:真真真真 值值值值十进
6、制十进制十进制十进制 二进制二进制二进制二进制 原原原原 码码码码 反反反反 码码码码 补补补补 码码码码-13/64 -0.00 1101 1.001 1010 1.110 0101 1.110 011029/128 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101 100 110 0100 0,110 0100 0,110 0100 0,110 0100 -87 -101 0111 1,101 0111 1,010 1000 1,010 1001 5.5.已知已知已知已知xx补补补补,求,求,求,求xx原原原原和和和和x x。x1x1补补补补=1.11
7、00=1.1100;x2x2补补补补=1.1001=1.1001;x3x3补补补补=0.1110=0.1110;x4x4补补补补=1.0000=1.0000;x5x5补补补补=1=1,01010101;x6x6补补补补=1=1,11001100;x7x7补补补补=0=0,01110111;x8x8补补补补=1=1,00000000;解:解:解:解:xx补补补补与与与与xx原原原原、x x的对应关系如下:的对应关系如下:的对应关系如下:的对应关系如下:x x补补补补 xx原原原原 x x(二进制)(二进制)(二进制)(二进制)x x(十进制)(十进制)(十进制)(十进制)1.1100 1.010
8、0 -0.0100 -1/41.1100 1.0100 -0.0100 -1/4 1.1001 1.0111 -0.0111 -7/16 1.1001 1.0111 -0.0111 -7/16 0.1110 0.1110 +0.1110 +7/80.1110 0.1110 +0.1110 +7/8 1.0000 1.0000 无无无无 -1.0000 -1-1.0000 -1 1 1,0101 10101 1,1011 -1011 -111011 -1011 -11 1 1,1100 11100 1,0100 -0100 -40100 -0100 -4 0 0,0111 00111 0,011
9、1 +0111 +70111 +0111 +7 1 1,0000 0000 无无无无 -10000 -16-10000 -16 6.6.设机器数字长为设机器数字长为设机器数字长为设机器数字长为8 8位(含位(含位(含位(含1 1位符位符位符位符号位在内),分号位在内),分号位在内),分号位在内),分整数整数整数整数和和和和小数小数小数小数两种情况两种情况两种情况两种情况讨论真值讨论真值讨论真值讨论真值x x为何值时,为何值时,为何值时,为何值时,xx补补补补=x=x原原原原成立。成立。成立。成立。解:解:解:解:当当当当x x为为为为小数小数小数小数时,若时,若时,若时,若x x 0 0,则,
10、则,则,则 xx补补补补=x=x原原原原成立;成立;成立;成立;若若若若x 0 x 0,则当,则当,则当,则当x=-1/2x=-1/2时,时,时,时,xx补补补补=x=x原原原原成立。成立。成立。成立。当当当当x x为为为为整数整数整数整数时,若时,若时,若时,若x x 0 0,则,则,则,则 xx补补补补=x=x原原原原成立;成立;成立;成立;若若若若x 0 x 0 x0时成立。当时成立。当时成立。当时成立。当x0 xyy补补补补,是否有,是否有,是否有,是否有xyxy?解:若解:若解:若解:若xx补补补补yy补补补补,不一定不一定不一定不一定有有有有x xyy。xx补补补补 y y补补补补
11、时时时时 x yx y的的的的结论只在结论只在结论只在结论只在 x 0 x 0、y y 0 0,及,及,及,及 x x00、y y0 x0 0、y y yxy,但由于负数补码的符,但由于负数补码的符,但由于负数补码的符,但由于负数补码的符号位为号位为号位为号位为1 1,则,则,则,则xx补补补补 yy补补补补。同样,当。同样,当。同样,当。同样,当x x00y 0时,有时,有时,有时,有x x yy补补补补。注意:注意:注意:注意:1 1 1 1)绝对值小的负数其值反而大,且)绝对值小的负数其值反而大,且)绝对值小的负数其值反而大,且)绝对值小的负数其值反而大,且负数的绝对值越小,其补码值越大
12、。因负数的绝对值越小,其补码值越大。因负数的绝对值越小,其补码值越大。因负数的绝对值越小,其补码值越大。因此,此,此,此,当当当当x0 x0 x0 x0、y0y0y0yyyyy补补补补,必,必,必,必有有有有xyxyxyxy。2 2 2 2)补码的符号位和数值位为一体,)补码的符号位和数值位为一体,)补码的符号位和数值位为一体,)补码的符号位和数值位为一体,不可分开分析。不可分开分析。不可分开分析。不可分开分析。3 3 3 3)完整的答案应分)完整的答案应分)完整的答案应分)完整的答案应分四种四种四种四种情况分析,情况分析,情况分析,情况分析,但也可通过充分分析一种不成立的情况但也可通过充分分
13、析一种不成立的情况但也可通过充分分析一种不成立的情况但也可通过充分分析一种不成立的情况获得正确答案。获得正确答案。获得正确答案。获得正确答案。4 4 4 4)由于补码)由于补码)由于补码)由于补码0 0 0 0的符号位为的符号位为的符号位为的符号位为0 0 0 0,因此,因此,因此,因此x x x x、y=0y=0y=0y=0可归纳到可归纳到可归纳到可归纳到0000的一类情况讨论。的一类情况讨论。的一类情况讨论。的一类情况讨论。9.9.当十六进制数当十六进制数当十六进制数当十六进制数9B9B和和和和FFFF分别表示为分别表示为分别表示为分别表示为原码原码原码原码、补码补码补码补码、反码反码反码
14、反码、移码移码移码移码和和和和无符号数无符号数无符号数无符号数时,所对应的十进制数各为多时,所对应的十进制数各为多时,所对应的十进制数各为多时,所对应的十进制数各为多少(设机器数采用一位符号位)?少(设机器数采用一位符号位)?少(设机器数采用一位符号位)?少(设机器数采用一位符号位)?解:真值和机器数的对应关系如下:解:真值和机器数的对应关系如下:解:真值和机器数的对应关系如下:解:真值和机器数的对应关系如下:十六十六 进制进制 真值真值 无符无符 号数号数 原码原码 反码反码补码补码移码移码 9BH二进制二进制十进制十进制1001 1011 155-11 011 -27-1100100-10
15、0-1100101-101+11011+27 FFH二进制二进制十进制十进制1111 1111 255-1111111-127-0000000 -0-0000001 -1+1111111+127注意:注意:注意:注意:1 1 1 1)9BH9BH9BH9BH、FFHFFHFFHFFH为机器数,本身含符号位。为机器数,本身含符号位。为机器数,本身含符号位。为机器数,本身含符号位。2 2 2 2)移码符号位与原、补、反码相反,数值同补码。)移码符号位与原、补、反码相反,数值同补码。)移码符号位与原、补、反码相反,数值同补码。)移码符号位与原、补、反码相反,数值同补码。10.10.在整数定点机中,设
16、机器数采用在整数定点机中,设机器数采用在整数定点机中,设机器数采用在整数定点机中,设机器数采用一位符号位一位符号位一位符号位一位符号位,写出写出写出写出00的的的的原码原码原码原码、补码补码补码补码、反码反码反码反码和和和和移码移码移码移码,得出什么结论?,得出什么结论?,得出什么结论?,得出什么结论?解:解:解:解:0 0的机器数形式如下:的机器数形式如下:的机器数形式如下:的机器数形式如下:真值真值 原码原码 补码补码 反码反码 移码移码 +00,000 0,000 0,000 1,000 -01,000 0,000 1,111 1,000 结论:补、移码结论:补、移码结论:补、移码结论:
17、补、移码0 0的表示唯一,原、反码不唯一。的表示唯一,原、反码不唯一。的表示唯一,原、反码不唯一。的表示唯一,原、反码不唯一。注意:本题不用分析不同编码间的其他特性。注意:本题不用分析不同编码间的其他特性。注意:本题不用分析不同编码间的其他特性。注意:本题不用分析不同编码间的其他特性。11.11.已知机器数字长为已知机器数字长为已知机器数字长为已知机器数字长为4 4位位位位(其中(其中(其中(其中1 1位为符号位位为符号位位为符号位位为符号位),),),),写出整数定点机和小树定点机中写出整数定点机和小树定点机中写出整数定点机和小树定点机中写出整数定点机和小树定点机中原码原码原码原码、补码补码
18、补码补码和和和和反码反码反码反码的的的的全部形式,并注明其对应的十进制真值。全部形式,并注明其对应的十进制真值。全部形式,并注明其对应的十进制真值。全部形式,并注明其对应的十进制真值。解:机器数与对应的真值形式如下:解:机器数与对应的真值形式如下:真值真值(二进制)(二进制)真值真值(十进制)(十进制)原码原码 反码反码 补码补码 整整 数数 +111 +110 +101 +100 +011 +010 +001 +000 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 +0 0,111 0,110 0,101 0,100 0,011 0,010 0,001 0,000 同同 原原 码码 同同 原原
19、码码续表续表1:真值真值(二进制)(二进制)真值真值(十进制)(十进制)原码原码 反码反码 补码补码 整整 数数 -1000 -111 -110 -101 -100 -011 -010 -001 -000 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 -0 无无1,1111,1101,1011,1001,0111,0101,0011,000 无无1,000 1,001 1,010 1,011 1,100 1,101 1,110 1,1111,000 1,001 1,010 1,011 1,100 1,101 1,110 1,1110,000续表续表2:真值真值(二进制)(二进制)真值真值(十
20、进制)(十进制)原码原码 反码反码 补码补码 小小 数数 +0.111 +0.110 +0.101 +0.100 +0.011 +0.010 +0.001 +0.000 +7/8 +3/4 +5/8 +1/2 +3/8 +1/4 +1/8 +0 0.111 0.110 0.101 0.100 0.011 0.010 0.001 0.000 同同 原原 码码 同同 原原 码码续表续表3:真值真值(二进制)(二进制)真值真值(十进制)(十进制)原码原码 反码反码 补码补码 小小 数数 -1.000 -0.111 -0.110 -0.101 -0.100 -0.011 -0.010 -0.001 -
21、0.000 -1 -7/8 -3/4 -5/8 -1/2 -3/8 -1/4 -1/8 -0 无无 1.111 1.110 1.101 1.100 1.011 1.010 1.001 1.000 无无 1.000 1.001 1.010 1.011 1.100 1.101 1.110 1.111 1.000 1.001 1.010 1.011 1.100 1.101 1.110 1.111 0.000 12.12.设浮点数格式为:设浮点数格式为:设浮点数格式为:设浮点数格式为:阶码阶码阶码阶码5 5位(位(位(位(含含含含1 1位阶符),尾数位阶符),尾数位阶符),尾数位阶符),尾数1111位
22、(含位(含位(含位(含1 1位数符)位数符)位数符)位数符)。写写写写出出出出51/12851/128、27/102427/1024、7.3757.375、-86.5-86.5所对应所对应所对应所对应的机器数。要求如下:的机器数。要求如下:的机器数。要求如下:的机器数。要求如下:(1 1)阶码和尾数均为原码;)阶码和尾数均为原码;)阶码和尾数均为原码;)阶码和尾数均为原码;(2 2)阶码和尾数均为补码;)阶码和尾数均为补码;)阶码和尾数均为补码;)阶码和尾数均为补码;(3 3)阶码为移码,尾数为补码。)阶码为移码,尾数为补码。)阶码为移码,尾数为补码。)阶码为移码,尾数为补码。(注:题意中应补
23、充规格化数的要求。)(注:题意中应补充规格化数的要求。)(注:题意中应补充规格化数的要求。)(注:题意中应补充规格化数的要求。)解:据题意画出该浮点数的格式:解:据题意画出该浮点数的格式:解:据题意画出该浮点数的格式:解:据题意画出该浮点数的格式:1 4 1 101 4 1 10阶符阶符阶符阶符 阶码阶码阶码阶码 数符数符数符数符 尾数尾数尾数尾数注意:注意:注意:注意:1 1 1 1)正数补码)正数补码)正数补码)正数补码不不不不“变反变反变反变反+1+1+1+1”。2 2 2 2)机器数末位的)机器数末位的)机器数末位的)机器数末位的0 0 0 0不能省不能省不能省不能省。将十进制数转换为
24、二进制:将十进制数转换为二进制:将十进制数转换为二进制:将十进制数转换为二进制:x x1 1=51/128=51/128=(0.011 001 10.011 001 1)2 2 =2 =2-1-1 (0.110 0110.110 011)2 2 x x2 2=-27/1024=-27/1024=(-0.000 001 101 1-0.000 001 101 1)2 2 =2 =2-5-5 (-0.110 11-0.110 11)2 2 x x3 3=7.375=7.375=(111.011111.011)2 2 =2 =23 3 (0.111 0110.111 011)2 2 x x4 4=-
25、86.5=-86.5=(-1 010 110.1-1 010 110.1)2 2 =2 =27 7 (-0.101 011 01-0.101 011 01)2 2 则以上各数的浮点规格化数为:则以上各数的浮点规格化数为:则以上各数的浮点规格化数为:则以上各数的浮点规格化数为:(1 1)xx1 1 浮浮浮浮=1=1,00010001;0.110 011 000 00.110 011 000 0(2 2)xx1 1 浮浮浮浮=1=1,11111111;0.110 011 000 00.110 011 000 0(3 3)xx1 1 浮浮浮浮=0=0,11111111;0.110 011 000 0
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