计算机组成原理答案(张功萱等编著)终极完整版.doc

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整理人：

杜鹏

作业解答

第一章作业解答

1.3冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？

什么叫存储程序方式？

答：

冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：

1）计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。

2）采用二进制形式表示数据和指令。

3）采用存储程序方式。

存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。

在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。

1.4早期计算机组织结构有什么特点？

现代计算机结构为什么以存储器为中心？

答：

早期计算机组织结构的特点是：

以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。

随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。

同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。

为了适应发展的需要，现代计算机组织结构逐步转变为以存储器为中心。

1.8衡量计算机性能有哪些基本的技术指标？

以你所熟悉的计算机系统为例，说明它的型号、主频、字长、主存容量、所接的I/O设备的名称及主要规格。

答：

衡量计算机性能的基本技术指标主要有：

1.基本字长

2.主存容量

3.运算速度

4.所配置的外部设备及其性能指标

5.系统软件的配置

还有可靠性、可用性、可维护性、以及安全性、兼容性等性能指标。

1.9单选题

（1）1946年，美国推出了世界上第一台电子数字计算机，名为__A__。

A.ENIACB.UNIVAC-IC.ILLIAC-IVD.EDVAC

（2）在计算机系统中，硬件在功能实现上比软件强的是__C__。

A.灵活性强B.实现容易C.速度快D.成本低

（3）完整的计算机系统包括两大部分，它们是__C____。

A.运算器与控制器B.主机与外设

C.硬件与软件D.硬件与操作系统

（4）在下列的描述中，最能准确反映计算机主要功能的是___D___。

A.计算机可以代替人的脑力劳动

B.计算机可以存储大量的信息

C.计算机是一种信息处理机

D.计算机可以实现高速运算

（5）存储程序概念是由美国数学家冯·诺依曼在研究__D___时首先提出来的。

A.ENIACB.UNIVAC-IC.ILLIAC-IVD.EDVAC

（6）现代计算机组织结构是以__B___为中心，其基本结构遵循冯·诺依曼思想。

A.寄存器B.存储器C.运算器D.控制器

（7）冯•诺依曼存储程序的思想是指__C___。

A.只有数据存储在存储器

B.只有程序存储在存储器

C.数据和程序都存储在存储器

D.数据和程序都不存储在存储器

1.10填空题

（1）计算机CPU主要包括①和__②____两个部件。

答：

①运算器②控制器

（2）计算机的硬件包括①、__②____、__③____、__④____和__⑤____等5大部分。

答：

①运算器②控制器③存储器④输入设备⑤输出设备

（3）计算机的运算精度与机器的①有关，为解决精度与硬件成本的矛盾，大多数计算机使用__②____。

答：

①字长②变字长运算

（4）从软、硬件交界面看，计算机层次结构包括①和__②____两大部分。

答：

①实机器②虚机器

（5）计算机硬件直接能执行的程序是①程序，高级语言编写的源程序必须经过__②____翻译，计算机才能执行。

答：

①机器语言②语言处理程序

（6）从计算机诞生起，科学计算一直是计算机最主要的①。

答：

①应用领域

（7）银河I（YH-I）巨型计算机是我国研制的①。

答：

①第一台巨型计算机

1.11是非题

（1）微处理器可以用来做微型计算机的CPU。

×含义不清

（2）ENIAC计算机的主要工作原理是存储程序和多道程序控制。

×

（3）决定计算机运算精度的主要技术指标是计算机的字长。

√

（4）计算机总线用于传输控制信息、数据信息和地址信息的设施。

√

（5）计算机系统软件是计算机系统的核心软件。

√

（6）计算机运算速度是指每秒钟能执行操作系统的命令个数。

×

（7）计算机主机由CPU、存储器和硬盘组成。

×

（8）计算机硬件和软件是相辅相成、缺一不可的。

√

第二章作业解答

2.2分别计算用二进制表示4位、5位、8位十进制数时所需要的最小二进制位的长度。

答：

∵4位十进制数的最大数为9999，213＝8192＜9999＜214＝16384

∴表示4位十进制数所需的最小二进制位的长度为14位。

∵5位十进制数的最大数为99999，216＝65536＜9999＜217＝131072

∴表示5位十进制数所需的最小二进制位的长度为17位。

∵8位十进制数的最大数为99999999，226＝67108864＜99999999＜227＝134217728

∴表示8位十进制数所需的最小二进制位的长度为27位。

根据当i位十进制数与j位二进制数比较时的等式，10i=2j，得j≈3.3i，亦可得到上述结果。

2.6已知x的二进制真值，试求[x]补、[－x]补、[x/2]补、[x/4]补、[2x]补、[4x]补、[－2x]补、[－x/4]补。

（设机器采用定点小数，字长为8位，若结果不存在或出错，请注明）

（1）x＝＋0.0101101

（2）x＝－0.1001011

（3）x＝－1（4）x＝－0.0001010

2.7根据题2.7表中给定的机器数（整数），分别写出把它们看作原码、反码、补码、移码表示形式时所对应的十进制真值。

2.8设十进制数x＝（＋124.625）×2－10

（1）写出x对应的二进制定点小数表示形式。

（2）若机器的浮点数表示格式为：

其中阶码和尾数的基数均为2。

①写出阶码和尾数均采用原码表示时的机器数形式。

②写出阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式。

解：

（1）x对应的二进制定点小数表示形式为：

1111100.101×2－10＝0.1111100101×2－3＝0.0001111100101

（2）①阶码和尾数均采用原码表示时的机器数形式：

010011111110010100000＝010011111110010100000＝09FCA0H

②阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式：

011101111110010100000＝011101111110010100000＝0EFCA0H

2.9设某机字长为16位，数据表示格式为：

分别写出该机在下列的数据表示形式中所能表示的最小正数、最大正数、最大负数、最小负数（绝对值最大的负数）和浮点规格化最小正数、最大负数在机器中的表示形式和所对应的十进制真值。

（1）原码表示的定点整数；

（2）补码表示的定点整数；

（3）阶码与尾数均用原码表示的浮点数；（4）阶码与尾数均用补码表示的浮点数；

（5）阶码为移码、尾数用补码表示的浮点数。

解：

2.11用十六进制写出下列十进制数的IEEE754标准32位单精度浮点数的机器数的表示形式。

（1）0.15625

（2）－0.15625（3）16（4）－5

解：

（1）（0.15625）10＝（0.00101）2＝1.01×2－3

阶码E＝127＋（－3）＝124＝（1111100）2＝01111100

机器数形式：

00111110001000000000000000000000

十六进制形式：

3E200000H

（2）（－0.15625）10＝（－0.00101）2＝－1.01×2－3

阶码E＝127＋（－3）＝124＝（1111100）2＝01111100

机器数形式：

10111110001000000000000000000000

十六进制形式：

BE200000H

（3）（16）10＝（10000）2＝－1.0000×24

阶码E＝127＋4＝131＝（10000011）2

机器数形式：

01000001100000000000000000000000

十六进制形式：

41800000H

（4）（－5）10＝（－101）2＝－1.01×22

阶码E＝127＋2＝129＝（10000001）2

机器数形式：

11000000101000000000000000000000

十六进制形式：

C0A00000H

2.13写出下列十六进制的IEEE单精度浮点数代码所代表的十进制数值。

（1）42E48000

（2）3F880000（3）00800000（4）C7F00000

解：

（1）42E48000＝01000010111001001000000000000000

指数＝（10000101）2－127＝133－127＝6

M＝1.11001001000000000000000＝1＋（1/2＋1/4＋1/32＋1/256）

十进制数值N＝[1＋（1/2＋1/4＋1/32＋1/256）]×26＝114.25

（2）3F880000＝00111111100010000000000000000000

指数＝（01111111）2－127＝127－127＝0

M＝1.00010000000000000000000＝1＋1/16＝1.0625

十进制数值N＝1.0625×20＝1.0625

（3）00800000＝00000000100000000000000000000000

指数＝（00000001）2－127＝1－127＝－126

M＝1.00000000000000000000000

十进制数值N＝1×2－126

（4）C7F00000＝11000111111100000000000000000000

指数＝（10001111）2－127＝143－127＝16

M＝1.11100000000000000000000＝1＋（1/2＋1/4＋1/8）＝1.875

十进制数值N＝－（216＋215＋214＋213）＝－15×213＝－122880＝－1.875×216

2.14设有两个正浮点数：

1e112SN´=，2e222SN´=

（1）若e1＞e2，是否有N1＞N2

（2）若S1、S2均为规格化数，上述结论是否正确？

答：

（1）不一定

（2）正确

2.15设一个六位二进制小数x＝0.a1a2a3a4a5a6，x≥0，请回答：

（1）若要x≥81，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？

（2）若要x＞21，a1a2a3a4