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运算机组成原理习题和解析答案

习题和解析

第一部份《运算机原理组成》中各章习题的解析及补充题的解析。

第1章运算机系统概论

1．1习题解析

一、选择题

1．在下列四句话中，最能准确反映运算机要紧功能的是。

A．运算性能够存储大量信息

B．运算性能代替人的脑力劳动

C．运算机是一种信息处置机

D．运算机可实现高速运算

解：

答案为C。

2．1946年2月，在美国诞生了世界上第一台电子数字运算机，它的名字叫

（1），1949年研制成功的世界上第一台存储程序式的运算机称为

（2）。

（1）A．EDVACB．EDSACC．ENIACD．UNIVAC-Ⅰ

（2）A．EDVACB．EDSACC．ENIACD．UNIVAC-Ⅰ

解：

答案为⑴C，⑵A。

3．运算机硬件能直接执行的只能是。

A．符号语言B．机械语言

C．汇编语言D．机械语言和汇编语言

解：

答案为B。

4．运算器的核心部件是。

A．数据总线B．数据选择器C．累加寄放器D．算术逻辑运算部件

解：

答案为D。

5．存储器要紧用来。

A．寄存程序B．寄存数据C．寄存微程序D．寄存程序和数据

解：

答案为D。

6．目前咱们所说的个人台式商用机属于。

A．巨型机B．中型机

C．小型机D．微型机

解：

答案为D。

7．至今为止，运算机中所含所有信息仍以二进制方式表示，其缘故是。

A．节约元件B．运算速度快

C．物理器件性能决定D．信息处置方便

解：

答案为C。

8．对运算机软、硬件资源进行治理，是的功能。

A．操作系统B．数据库治理系统

C．语言处置程序D．用户程序

解：

答案为A。

9．企事业单位用运算机计算、治理职工工资，这属于运算机的应用领域。

A．科学计算B．数据处置

C．进程操纵D．辅助设计

解：

答案为B。

10．微型运算机的进展以技术为标志。

A．操作系统B．微处置器

C．硬盘D．软件

解：

答案为B。

二、填空题

1．操作系统是一种

（1），用于

（2），是（3）的接口。

（1）A．系统程序B．应用程序C．用户程序D．中间件

（2）A．编码转换B．操作运算机C．治理和操纵运算机的资源

D．把高级语言程序翻译成机械语言程序

（3）A．软件与硬件B．主机与外设C．用户与运算机D．高级语言与机械语言机

解：

答案为⑴A⑵C⑶C。

2．运算机的硬件包括、、、、五部份。

解：

答案为运算器、操纵器、存储器、输入设备、输出设备。

3．存储器分为和。

在CPU运行程序时，必需把程序放在。

解：

答案为内（主）存储器，外（辅助）存储器，内存。

4．存储器的存储容量一样以为单位，一台微机的内存容量是128MB，应是个如此的单位。

解：

答案为字节，128×220字节。

5．运算机的运算精度要紧由运算机的决定，越，则运算机的运算精度越高。

解：

答案为字长，字长，长。

6．冯．诺依曼结构运算机的大体特点是。

解：

答案为程序存储。

7．总线一样可分为三类，它们别离是，和。

解：

答案为数据总线、地址总线、操纵总线。

8．运算机软件一样可分为，和。

解：

答案为系统软件、应用软件、工具软件。

9．邮局对信件进行自动分拣，利用的运算机技术是。

解：

答案为模式识别。

10．微型运算机的分类以微处置器的来划分。

解：

答案为规格。

三．简答题

1．会计电算化属于运算机应用的哪个领域？

答：

在运算机的应用领域中，会计电算化属于运算机数据处置方面的应用领域。

2．兼容性是运算机的一个重要性能，请说明一下何为向上兼容？

答：

所谓向上兼容是指旧型号运算机的软件能够不加修改地在新型号运算机上运行。

系列机通常具有这种兼容性。

3．依照冯．诺依曼原理，现代运算机应具有哪些功能？

答：

依照冯．诺依曼原理，现代运算机应具有以下5个功能：

⑴输入输出功能：

能把原始数据和解题步骤及中间结果接收下来（输入），把计算结果与计算进程中显现的情形告知（输出）给用户。

⑵经历功能：

应能“记住”原始数据、解题步骤及中间结果。

⑶计算功能：

应能进行一些最大体的运算。

这些大体运算能组成人们所需要的复杂运算。

⑷判定功能：

运算机在进行一步操作后，应能从预先无法确信的几种方案当选择一种操作方案。

⑸自我操纵功能：

运算机应能保证程序执行的正确性和各部件间的和谐性。

4．答：

运算机的大部份功能既能由硬件完成，也能由软件完成，从逻辑上讲，二者是等效的。

通经常使用硬件实现执行速度快、本钱高、修改困难，而软件恰好相反。

二者之间没有固定的界限。

4．如何明白得软、硬件之间的等价性？

答：

运算机的大部份功能既能由硬件完成，也能由软件完成，从逻辑上讲，二者是等效的。

通经常使用硬件实现执行速度快、本钱高、修改困难，而软件恰好相反。

二者之间没有固定的界限。

5．何谓绿色运算机？

对它有哪些要求？

答：

绿色运算机是指可不能对人类及其生存环境造成不良阻碍的运算机。

对它的要紧要求是：

⑴节能：

要求运算机的耗电量要低。

⑵低污染：

在生产、包装进程中尽可能利用无毒、可再生材料，打印机噪声要降到最小，电磁辐射要符合环保标准。

⑶易回收：

生产、运输和利用等各环节所用的材料应容易销毁或回收。

⑷符合人体工程学的要求。

第2章数字电路基础和运算机中的逻辑部件

本章将给出主教材《运算机组成原理》第2章的习题及补充题的解析。

2．1习题解析

一．判定题

1．触发器是一种时序电路，它是组成时序逻辑电路的基础。

答：

正确。

2．组合逻辑电路的特点是它的输出状态仅与那时的输入状态有关，而与过去的输入状态无关。

答：

正确。

3．译码器是一种组合逻辑电路，而计数器是一种时序逻辑电路。

答：

正确。

4．移位寄放器除能把存在其中的数据一名一名地向左或向右移动外，还可用它来判定最左侧的位是0仍是1。

答：

正确。

5．环形计数器不是用来计数的，而是用于发出顺序操纵信号的。

答：

正确。

6．J-K触发器是组成计数器的理想经历元件。

答：

正确。

7．计数器除能对输入脉冲进行计数，还能作为分频器用。

答：

正确。

8．PLA中的“与”阵列和“或”阵列都是可编程的。

答：

正确。

9．在PAL中，“与”阵列是可编程的，而“或”阵列是固定连接的。

答：

正确。

10．PROM的“与”阵列是不可编程的，“或”阵列是可编程的。

答：

正确。

二．选择题

1．4输入端“与非”门的某一输入端的输入为“0”，那么它的输出值是。

A．“0”B．取决于其他输入端的输入

C．“1”

解：

答案为C。

2．CPU中有若干寄放器，其中寄存存储器中数据和指令地址的寄放器是，暂存数据和指令的寄放器是，寄存CPU将要执行的下一条指令地址的寄放器是。

A．地址寄放器B．程序计数器

C．数据寄放器D．指令寄放器

解：

答案依次为A，C，B。

3．状态寄放器中的各个状态标志位是依据来置位的。

A．算术逻辑部件上次的运算结果B．CPU将要执行的指令

C．CPU已执行的指令D．累加器中的数据

解：

答案为A。

4．触发器的状态由时钟脉冲的上升沿时D（数据）端的状态决定，而与触发器的原状态无关，这种触发器是。

A．J-K触发器B．R-S大体触发器

C．D型触发器D．R-S同步触发器

解：

答案为C。

5．在总线中起数据暂存缓和冲作用的器件是。

A．总线传输器B．三态门C．总线操纵器D．总线缓冲器

解：

答案为D。

6．为和谐运算机各部件的工作，需要来提供统一的时钟。

A．总线缓冲器B．时钟发生器

C．总线操纵器D．操作命令发生器

解：

答案为B。

7．

逻辑表达式（A+B）.（A+B）可化简化（）

（1）A

（2）B（3）A（4）B（5）都不是

解：

答案为

（2）B。

把逻辑表达式展开并用公式进行化简。

8．正逻辑下的“或-非”门是负逻辑下的。

A．“与”门B．“或”门C．“与-非”门D．“异或”门

解：

答案为C。

三．填空题

1．可编程序逻辑器件的PLD事实上是两级结构的器件。

解：

答案为“与”和“或”。

2．运算机中经常使用的时序电路有、和等。

解：

答案为触发器、计数器和寄放器。

3．是组成时序电路的基础。

解：

答案为触发器。

4．设“异或”门的二个输入端为A和B，输出为Y，当A接1时，输出为▁▁，当A接0时，输出为▁▁。

解：

答案为B，B。

5．运算机中经常使用的组合逻辑电路有、等。

解：

答案为译码器、数据选择器。

6．运算机中经常使用或来驱动总线。

解：

答案集电极开路门、三态门。

。

7．那时钟脉冲CP到来时，各触发器的输入端的数据可被锁定至输出端以备输出的寄放器是。

解：

答案为并行寄放器。

8．寄放器经常使用于乘、除法运算中。

解：

答案为移位寄放器。

因为乘法需要对部份积和乘数进行右移操作，除法要对被除数和余数进行左移操作。

四．综合题

1．设A，B，C是三个二进制数码，用逻辑表达式写出A＝B＝C的判定条件。

（提示：

先画出真值表）。

解：

设判定函数为F，则F与A、B、C的关系用以下的真值表表示。

ABC

000

001

010

011

100

101

110

111

由此可取得F＝A．B．C＋A．B．C

2．请画出下列函数的真值表：

⑴F1（A,B,C）＝A·B＋B·C

⑵F2（A,B,C）＝A＋B＋C

解：

函数的真值表如下：

ABC

000

001

010

011

100

101

110

111

3．试用三种大体门（与、或、非门）组成下列逻辑电路

⑴异或门⑵同或门⑶与非门⑷或非门

解：

要先写出这四种电路的逻辑表达式，再用三种大体电路搭接。

以“与非”门为例，“与非”门的逻辑表达式是F＝A．B，故电路连接如左图。

其他三种情形的做法类似，略。

4．利用布尔代数的大体定律证明下列等式

⑴A＋B·C＝（A＋C）·（A＋B）

⑵（A＋B＋C）·A＝0

解：

证明

⑴等式右边＝（A＋C）·（A＋B）＝A·A＋A·B＋C·A＋C·B

＝A＋A·B＋C·A＋C·B

＝A·（1＋B）＋C·A＋C·B

＝A·（1＋C）＋C·B

＝A＋C·B

＝等式左侧

因此，A＋C·B＝（A＋C）·（A＋B）

⑵用摩尔定理，等式左侧展开为A·B·C·A＝A·A·B·C＝0＝右边

第3章信息表示与运算基础

习题解析

一、判定题

1．在数字运算机中因此采纳二进制是因为二进制的运算最简单。

答：

正确。

2．在所有的进位计数制中，整数部份最低位的权都是1。

答：

正确。

3．某R进位计数制，其左侧一名的权是其相邻的右边一名的权的R倍。

答：

正确。

4．运算机表示的数发生溢出的全然缘故是运算机的字长有限。

答：

错误。

5．表示定点数时，若要求数值0在运算机中唯一地表示为全0，应采纳补码。

答：

正确。

6．浮点数的取值范围由阶码的位数决定，而精度由尾数的位数决定。

答：

正确。

7．CRC校验码的生成和查验大多采纳软件实现。

答：

正确。

8．若浮点数的尾数用补码表示，那么规格化的浮点数是指尾数数值位的最高位是0（正数）或是1（负数）。

答：

正确。

9．在实际应用中，奇偶校验多采纳奇校验，这是因为奇校验中不存在全“0”代码，在某些场合下更便于判别。

答：

正确。

10．显示图形时要通过复杂的数学计算，因此占用的时刻要比位图图像的时刻长。

答：

正确。

二、选择题

1．下列各类数制的数中最小的数是。

A．（101001）2B．（101001）BCDC．（52）8D．（233）H

解：

答案为B。

2．下列各类数制的数中最大的数是。

A．（1001011）2B．75C．（112）8D．（4F）H

解：

答案为D。

3．1010AH是。

A．表示一个二进制数B．表示一个十六进制数

C．表示一个十进制数D．表示一个错误的数

解：

答案为B。

4．二进制数215转换成二进制数是

（1），转换成八进制数是

（2），转换成十六进制数是（3）。

将二进制数01100100转换成十进制数是（4），转换成八进制数是（5），转换成十六进制数是（6）。

（1）A．BB．BC．BD．B

（2）A．327B．268．75C．252D．326

（3）A．137HB．C6HC．D7HD．EAH

（4）A．101B．100C．110D．99

（5）A．123B．144C．80D．800

（6）A．64B．63C．100D．0AD

解：

答案依次为⑴D⑵A⑶B⑷B⑸B⑹A。

5．ASCII码是对

（1）进行编码的一种方案，它是

（2）的缩写。

（1）A．字符B．汉字C．图形符号D．声音

（2）A．余3码B．十进制数的二进制编码

C．格雷码D．美国标准信息互换代码

解：

答案依次为⑴A⑵D。

6．在一个8位二进制数的机械中，补码表示数的范围从

（1）（小）到

（2）（大），这两个数在机械中的补码表示别离为（3）和（4），而数0的补码表示为（5）。

（1）、

（2）：

A．-256B．-255C．-128D．-127E．0

F．+127G．+128H．+255I．+256

（3）、（4）、（5）：

A．00000000B．C．01111111D．

E．00000000或F．01111111或

G．00000000或H．或01111111

解：

答案依次为C，F，B，C，A。

7．将十进制数15/2表示成二进制浮点规格化数（阶符1位，阶码2位，数符1位，尾数4位）是。

A．01101111B．01101110C．01111111D．

解：

答案为A。

8．十进制数5的单精度浮点数IEEE754代码为。

A．0000000000000000000

B．0000000000000000000

C．0000000000000000000

D．0000000000000000000

解：

答案为A。

9．能发觉两位错误并能纠正一名错的编码是。

A．CRC码B．海明码C．偶校验码D．奇校验码

解：

答案为B。

10．在大量数据传送中经常使用的且有效的查验法是。

A．CRC码B．海明码C．偶校验码D．奇校验码

解：

答案为A。

三、填空题

1．计数制中利用的数据个数被称为。

答：

基。

2．在用表示的机械数中，零的编码是唯一的。

答：

补码。

3．信息的数字化编码是指。

答：

是指用“0”或“1”的二进制编码，并选用必然的组合规则来表示信息。

4．一个定点数由和两部份组成。

依照小数点位置不同，定点数据有和两种表示方式。

答：

符号位，数值域，纯小数，纯整数（顺序可变）。

5．BCD码中，每一名十进制数字由位二进制数码组成，用ASCII码表示一个字符通常需要位二进制数码。

答：

4，7。

6．移码经常使用来表示浮点数的部份，移码和补码比较，它们除外，其他列位都。

答：

阶码，符号位，相同。

7．码距的概念是。

答：

编码系统中任两个合法码之间的最少二进制位数的不同。

8．8421码用二进制求和时，当和超过时，需要做修正。

答：

9，加6调整。

9．有二进制数D4D3D2D1，奇偶校验值用p表示，则奇校验为，偶校验为，奇偶校验只能检测，无法检测。

答：

P＝D4⊕D3⊕D2⊕D1，P＝D4⊕D3⊕D2⊕D1，奇数个错，偶数个错。

10．在浮点加减法运算中，当运算结果的尾数的绝对值大于1时，需要对结果进行，其操作是。

答：

向右规格化，尾数右移一名，右边补一个0，阶码减1，直到尾数绝对值≥。

四、计算题

1．用二进制数表示一个四位十进制的整数最少需要几位（不含符号位）。

解：

2X＝104，N＝4×1/㏒2＝14位。

2．某机械字长32位，定点表示，其中31位表示尾数，1位是符号位，问：

⑴定点原码整数表示时，最大正数是多少？

最小负数是多少？

⑵定点原码小数表示时，最大正数是多少？

最小负数是多少？

。

解：

⑴定点原码整数表示时，最大正数＝（231－1）；最小负数＝－（231－1）

⑵定点原码小数表示时，最大正数＝（1－2-31）；最小负数＝－（1－2-31）

3．写出下列二进制数的原码、反码、补码和移码。

（1）±1011

（2）±0．1101（3）±0

解：

①（＋1011）原＝01011（－1011）原＝11011

（＋1011）反＝01011（－1011）反＝10100

（＋1011）补＝01011（－1011）补＝10101

（＋1011）移＝11011（－1011）移＝00100

②（＋）原＝（－）原＝

（＋）反＝（－）瓜＝

（＋）补＝（－）补＝

（＋）移＝（－）移＝

③（＋）原＝00000（－00000）原＝10000

（＋）反＝00000（－00000）反＝11111

（＋）补＝00000（－00000）原＝00000

（＋）移＝10000（－00000）原＝10000

4．某机械字长16位，浮点表示时，其中含1位阶符、5位阶码、1位尾符、9位尾数，请写出它能表示的最大浮点数和最小浮点数。

解：

最大浮点数＝2+21×（1－2-9）

最小浮点数＝－2+31×（1－2-9）。

5．字符“F”的ASCII码为46H，请写出它的奇校验码和偶校验码（假定校验位加在最高位）。

解：

字符“F”的ASCII码为46H，奇校验码为（B6H），偶校验码为00110110（36H）。

6．已知被校验的数据为101101，求其海明校验码。

提示：

先决定校验位的位数r=4，然后依照编码规则决定海明校验位的位置和数据位的位置，最后用偶校验法求出校验位的值。

答案应为00。

解：

⑴先定校验位的位数，当r＝4时，共有16种状态，大于k＋r＋1＝11,故选用r＝4,校验位至少取4位。

⑵决定校验位的位置：

按海明码生成法规定，海明校验位第i位应放在2i-1的海明位置上。

⑶决定数据位的位置：

数据位应由低到高依次插空放在其他海明位上。

即D6D5P4D4D3P3D1P2P1。

⑷决定被校验数据位由哪几位校验位进行校验：

按海明码生成法规定，每一个数据位由多个校验位进行校验，但被校验数据的海明位号要等于校验该位数据的列位校验位的海明位号之和。

⑸决定各个校验位之值：

按海明码生成法规定，用偶校验法生成校验位，校验位之值为各被校验位数据之和。

P1＝D1⊕D2⊕D4⊕D5

P2＝D1⊕D3⊕D4⊕D6

P3＝D2⊕D3⊕D4

P4＝D5⊕D6

在本例中，被校数据为101101，即D1＝1，D2＝0，D3＝1，D4＝1，D5＝0，D6＝1，故

P1＝D1⊕D2⊕D4⊕D5＝0

P2＝D1⊕D3⊕D4⊕D6＝0

P3＝D2⊕D3⊕D4＝1

P4＝D5⊕D6＝1

最后取得被校验数据101101的海明码为00。

7．已知被检信息为1010，选择的生成多项式是G（X）为X3＋X＋1，求CRC校验码，并求循环余数，说明其校验原理。

解：

⑴生成多项式为K＋1位的X3＋X＋1，即G（X）＝1011。

⑵确信校验位的位数为K＝3。

⑶在有效数据位后面添3（K＝3）个0，然后用它与G（X）进行模2除法运算，所得余数即为所求的校验位。

运算进程如下：

1001

1011√1010100

1011

1000

1001

011

余数为011，因此被检数据的CRC校验码为1010011。

⑷求循环余数：

在上述余数011的基础上添0继续进行模2除法。

余数循环如下：

011→110→111→101→001→010→100→011。

除法进程略。

8．将二进制数1011010转换成8421码。

解：

先把二进制数转换成十进制数，（1011011）2＝91＝（）8421。

五、简答题

1．试比较定点带符号数在运算机内的四种表示方式。

答：

带符号数在运算机内部的表示方式有原码、反码、补码和移码。

原码表示方式简单易懂，实现乘、除运算简单，但用它实现加、减运算比较复杂。

补码的特点是加、减法运算规则简单，正负数的处置方式一致。

反码通常只用来计算补码，由于用反码运算不方便，在运算机中没取得实际应用。

移码由于维持了数据原有的大小顺序，便于进行比较操作，经常使用于浮点数中的阶码，利用比较方便。

2．试述浮点数规格化的目的和方式。

答：

浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。

当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一名不相等，则被概念为已规格化的数，不然即是非规格化数。

通过规格化，能够保证运算数据的精度。

通常，采纳向左规格化（简称左规），即尾数每左移一名，阶码减1，直至规格化完成。

3．在检错码中，奇偶校验法可否定位发生错误的信息位？

是不是具有纠错功能？

答：

⑴在检错码中，奇偶校验法不能定位发生错误的信息位。

⑵奇偶校验没有纠错能力。

4．简述循环冗余码（CRC）的纠错原理。

答：

CRC码是一种纠错能力较强的校验码。

在进行校验时，先将被检数据码的多项式用生成多项式G（X）来除，若余数为0，说明数据正确；若余数不为0，则说明被检数据有错。

只要正确选择多项式G（X），余数与CRC码犯错位位置的对应关系是必然的，由此能够用余数作为判定犯错位置的依据而纠正犯错的数据位。

第4章存储系统

4．1习题解析

一．判定题

1．运算机的主存是由RAM和ROM两种半导体存储器组成的。

答：

正确。

2．CPU能够直接访问主存，而不能直接访问辅存。

答：

正确。

3．外（辅）存比主存的存储容量大、存取速度快。

答：

错误。

4．动态RAM和静态RAM都是易失性半导体存储器。

答：

正确。

5．Cache的功能全数由硬件实现。

答：

正确。

6．引入虚拟存储器的目的是为了加速辅存的存取速度。

答：

错误。

7．多体交叉存储器主若是为了解决扩充容量的问题。

答：

错误。

多体交叉存储器主若是为了提高存取速度，增加带宽。

8．Cache和虚拟存储器的存储治理策略都利用了程序的局部性原理。

答：

正确。

9．多级存储体系由Cache、主存和辅存组成。

答：

正确。

10．在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由编译器完成地址映射。

答：

错误（由操作系统完成）。

二．选择题

1．主（内）存用来寄存。

A．程序B．数据C．微程序D．程序和数据

解：

答案为D。

2．下列存储器中，速度最慢的是。

A．半导体存储器B．光盘存储器C．磁带存储器D．硬盘存储器

解：

答案为C。

3．某一SRAM芯片，容量为16K×1位，则其地址线有。

A．14根B．16K根C．16根D．32根

解：

答案为A。

4．下列部件（设备）中，存取速度最快的是。

A．光盘

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