计算机组成原理习题答案精华.docx
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计算机组成原理习题答案精华
1．4 教材习题解答
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?
诺依曼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：
①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；
②计算机内部采用二进制来表示指令和数据；
③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③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、输入设备和输出设备五大基本部件
组成。
它们各自的功能是：
①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。
②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。
③存储器：
用来存放程序和数据。
④运算器：
对信息进行处理和运算。
⑤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一的一组总线上，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、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。
概 论
第1
章
9５．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。
这级的机器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，另一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。
这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这
一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。
__
2．4 教材习题解答
１．设机器数的字长８位（含１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。
解：
真 值原 码补 码反 码
０
－０
０．１０００
－０．１０００
０．１１１１
－０．１１１１
１１０１
－１１０１
００００００００
１０００００００
０．１００００００１．１００００００
０．１１１１０００
１．１１１１０００
００００１１０１
１０００１１０１
００００００００
００００００００
０．１００００００１．１００００００
０．１１１１０００
１．０００１０００
００００１１０１
１１１１００１１
００００００００
１１１１１１１１
０．１００００００１．０１１１１１１
０．１１１１０００
１．００００１１１
００００１１０１
１１１１００１０
２．写出下列各数的原码、补码和反码：
７
１６，４
１６，１
１６，±０，－１
１６，－４
１６，－７
１６。
解：
７
１６＝７×２－４＝０．０１１１
４
１６＝４×２－４＝０．０１００
１
１６＝１×２－４＝０．０００１
数据的机器层次表示
第2
章
3 3真 值原 码补 码反 码
７１６０．０１１１０．０１１１０．０１１１４１６０．０１０００．０１０００．０１００１１６０．０００１０．０００１０．０００１００．０００００．０００００．００００－０１．０００００．００００１．１１１１－１１６１．０００１１．１１１１１．１１１０－４１６１．０１００１．１１００１．１０１１－７１６１．０１１１１．１００１１．１０００ ３．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。
解：
［X１］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：
［X１］补＝０．１０１００，［X２］补＝
１．１０１１１。
解：
X１＝０．１０１００，X２＝－０．０１００１。
５．设一个二进制小数X≥０，表示成X＝０．a１a２a３a４a５a６，其中a１～a６取“１”或“０”：
（１）若要X＞１２
，a１～a６要满足什么条件？
（２）若要X≥１８
，a１～a６要满足什么条件？
（３）若要
１４
≥X＞１
１６，a１～a６要满足什么条件？
解：
（１）X＞１２
的代码为：
０．１００００１～０．１１１１１１。
a１＝１，a２＋a３＋a４＋a５＋a６＝１。
（２）X≥１８
的代码为：
０．００１０００ １８
…
０．１１１１１１ ６３
６４
a１＋a２＝０，a３＝１或a１＝０，a２＝１或a１＝１。
计算机组成原理教师用书
3 4（３）１４
≥X＞１
１６的代码为：
０．０００１０１ ５
６４
…
０．０１００００ １４
a１＋a２＋a３＝０，a４＝１，a５＋a６＝１或a１＋a２＝０，a３＝１或a２＝１，a１＋a３＋a４＋a５＋
a６＝０。
６．设［X］原＝１．a１a２a３a４a５a６，
（１）若要X＞－１２
，a１～a６要满足什么条件？
（２）若要－１８
≥X≥－１４
，a１～a６要满足什么条件？
解：
（１）X＞－１２
的代码为：
１．０００００１ －１
６４
…
１．０１１１１１ －３１
６４
a１＝０，a２＋a３＋a４＋a５＋a６＝１。
（２）－１８
≥X≥－１４
的代码为：
１．００１０００ －１８
１．００１００１ －９
６４
…
１．００１１１１ －１５
６４
１．０１００００ －１４
a１＋a２＝０，a３＝１或a２＝１，a１＋a３＋a４＋a５＋a６＝０。
７．若上题中［X］原改为［X］补，结果如何？
解：
设［X］补＝１．a１a２a３a４a５a６，
（１）X＞－１２
的代码为：
数据的机器层次表示
第2
章
3 5１．１００００１ －３１
６４
…
１．１１１１１１ －１
６４
a１＝１，a２＋a３＋a４＋a５＋a６＝１。
（２）－１８
≥X≥－１４
的代码为：
１．１１００００ －１４
１．１１０００１ －１５
６４
…
１．１１０１１１ －９
６４
１．１１１０００ －１８
a１?
a２＝１，a３＝０或a１?
a２?
a３＝１，a４＋a５＋a６＝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Mod２nMod（２n－１）
最大的正数２n－１－１２n－１－１最负的数－２n－１－（２n－１－１）
符号位的权２n－１２n－１
－１的表示形式１１１１１１１１１１１１１１１００的表示形式００００００００００００００００
１１１１１１１１ ９．某机字长１６位，问在下列几种情况下所能表示数值的范围：
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3 6（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≤X≤（２１６－１）
（２）－（１－２－１５）≤X≤（１－２－１５）
（３）－１≤X≤（１－２－１５）
（４）－（２１５－１）≤X≤（２１５－１）
（５）－２１５≤X≤（２１５－１）
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：
０≤X≤（２３２－１）。
补码：
－２３１≤X≤（２３１－１）。
１１．某浮点数字长１２位，其中阶符１位，阶码数值３位，数符１位，尾数数值７位，阶
码以２为底，阶码和尾数均用补码表示。
它所能表示的最大正数是多少？
最小规格化正
数是多少？
绝对值最大的负数是多少？
解：
最大正数＝（１－２－７）×２２３－１＝（１－２－７）×２７＝１２７。
最小规格化正数＝２－１×２－２３＝２－１×２－８＝２－９＝１
５１２。
绝对值最大的负数＝－１×２２３－１＝－１×２７＝－１２８。
１２．某浮点数字长１６位，其中阶码部分６位（含１位阶符），移码表示，以２为底；尾
数部分１０位（含１位数符，位于尾数最高位），补码表示，规格化。
分别写出下列各题的二
进制代码与十进制真值。
（１）非零最小正数；
（２）最大正数；
（３）绝对值最小负数；
（４）绝对值最大负数。
解：
（１）非零最小正数：
００００００，０，１００００００００；２－１×２－２５＝２－３３。
（２）最大正数：
１１１１１１，０，１１１１１１１１１；（１－２－９）×２２５－１＝（１－２－９）×２３１。
（３）绝对值最小负数：
００００００，１，０１１１１１１１１；－（２－１＋２－９）×２－２５。
（４）绝对值最大负数：
１１１１１１，１，０００００００００；－１×２２５－１＝－２３１。
１３．一浮点数，其阶码部分为p位，尾数部分为q位，各包含１位符号位，均用补码表
示；尾数基数r＝２，该浮点数格式所能表示数的上限、下限及非零的最小正数是多少？
写
数据的机器层次表示
第2
章
3 7出表达式。
解：
上限（最大正数）＝（１－２－（q－１））×２２（p－１）－１。
下限（绝对值最大负数）＝－１×２２（p－１）－１。
最小正数＝２－（q－１）×２－２（p－１）。
最小规格化正数＝２－１×２－２（p－１）。
１４．若上题尾数基数r＝１６，按上述要求写出表达式。
解：
上限（最大正数）＝（１－２－（q－１））×１６２（p－１）－１。
下限（绝对值最大负数）＝－１×１６２（p－１）－１。
最小正数＝２－（q－１）×１６－２（p－１）。
最小规格化正数＝１６－１×１６－２（p－１）。
１５．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。
０ ７ ８ ９ ３
阶码数符尾数
解：
（８C５A３E００）１６＝１０００１１０００１０１１０１０００１１１１１０００００００００B，
０．１０１１０１０００１１１１１×２１２＝（１０１１０１０００１１１．１１）２＝（２８８７．７５）１０。
１６．试将（－０．１１０１）２用IEEE短浮点数格式表示出来。
解：
０．１１０１＝１．１０１×２－１。
符号位＝１。
阶码＝１２７－１＝１２６。
１，０１１１１１１０，１０１００００００００００００００００００００。
结果＝BF５０００００H。
１７．将下列十进制数转换为IEEE短浮点数：
（１）２８．７５；
（２）６２４；
（３）－０．６２５；
（４）＋０．０；
（５）－１０００．５。
解：
（１）２８．７５＝１１１００．１１＝１．１１００１１×２４。
符号位＝０。
阶码＝１２７＋４＝１３１。
０，１０００００１１，１１００１１０００００００００００００００００。
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3 8结果＝４１E６００００H。
（２）６２４＝１００１１１００００＝１．００１１１００００×２９。
符号位＝０。
阶码＝１２７＋９＝１３６。
０，１０００１０００，００１１１００００００００００００００００００。
结果＝４４１C００００H。
（３）－０．６２５＝－０．１０１＝－１．０１×２－１。
符号位＝１。
阶码＝１２７－１＝１２６。
１，０１１１１１１０，０１０００００００００００００００００００００。
结果＝BF２０００００H。
（４）＋０．０。
结果＝００００００００H。
（５）－１０００．５＝１１１１１０１０００．１＝１．１１１１０１０００１×２９。
符号位＝１。
阶码＝１２７＋９＝１３６。
１，１０００１０００，１１１１０１０００１０００００００００００００。
结果＝C４７A２０００H。
１８．将下列IEEE短浮点数转换为十进制数：
（１）１１００００００１１１１００００００００００００００００００００；
（２）００１１１１１１０００１００００００００００００００００００００；
（３）０１００００１１１００１１００１００００００００００００００００；
（４）０１００００００００００００００００００００００００００００００；
（５）０１０００００１００１０００００００００００００００００００００；
（６）００００００００００００００００００００００００００００００００。
解：
（１）１，１００００００１，１１１００００００００００００００００００００
符号位＝１。
阶码＝１２９－１２７＝２。
１．１１１×２２＝１１１．１B＝７．５。
所以结果＝－７．５。
（２）０，０１１１１１１０，００１００００００００００００００００００００
符号位＝０。
阶码＝１２６－１２７＝－１。
１．００１×２－１＝０．１００１B＝０．５６２５。
数据的机器层次表示
第2
章
3 9所以，结果＝０．５６２５。
（３）０，１００００１１１，００１１００１００００００００００００００００
符号位＝０。
阶码＝１３５－１２７＝８。
１．００１１００１×２８＝１００１１００１０B＝３０６。
所以，结果＝３０６。
（４）０，１０００００００，０００００００００００００００００００００００
符号位＝０。
阶码＝１２８－１２７＝１。
１．０×２１＝１０B＝２。
所以，结果＝２。
（５）０，１０００００１０，０１０００００００００００００００００００００
符号位＝０。
阶码＝１３０－１２７＝３。
１．０１×２３＝１０１０B＝１０。
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：
１００１００１，０１００００１，１１００００１，１１１０１１１
１０００１０１，１０１００００，１０１０１１１，０１００１００
解：
以上ASCII码分别为I，！
，a，w，E，P，W，＄。
２０．以下列形式表示（５３８２）１０。
（１）８４２１码； （２）余３码；
（３）２４２１码； （４）二进制数。
解：
（１）０１０１００１１１０００００１０。
（２）１００００１１０１０１１０１０１。
（３）１０１１００１１１１１０００１０。
（４）１０１０１０００００１１０。
２１．填写下列代码的奇偶校验位，现设为奇校验：
１０１００００１
０００１１００１
０１００１１１０
解：
３个代码的校验位分别是０，０，１。
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4 0２２．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。
a７a６a５a４a３a２a１a０校验位
１００１１０１１→０
００１１０１０１→１
１１０１００００→０
１１１０００００→０
０１００１１１１→０
↓↓↓↓↓↓↓↓
校验位１０１０１１１１
解：
经检测a７和a０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 D１ P2 P1
P１＝D１⊕D２⊕D４⊕D５⊕D７＝０⊕１⊕１⊕０⊕１＝１
P２＝D１⊕D３⊕D４⊕D６⊕D７＝０⊕１⊕１⊕１⊕１＝０
P３＝D２⊕D３⊕D４⊕D８＝１⊕１⊕１⊕０＝１
P４＝D５⊕D６⊕D７⊕D８＝０⊕１⊕１⊕０＝０
P５＝D１⊕D２⊕D３⊕D５⊕D６⊕D８＝０⊕１⊕１⊕０⊕１⊕０＝１
所以，海明校验码＝1０１１０0１１１1０01。
２４．设计算机准备传送的信息是：
１０１０１１００１０００１１１１，生成多项式是X５＋X２＋１，计
算校验位，写出CRC码。
解：
生成多项式X５＋X２＋１＝１００１０１。
首先将准备传送的信息左移５位：
１０１０１１００１０００１１１１０００００。
然后１０１０１１００１０００１１１１０００００÷１００１０１，余数＝１００１１。
所以，CRC码＝１０１０１１００１０００１１１１10011。
__、
3．4 教材习题解答
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。
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？
指令系统
第3
章
6 5解：
X＝（２４－K）×２６－jL
２６k
双操作数指令的最大指令数：
２４－１。
单操作数指令的最大指令数：
１５×２６－１（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：
２１６－２１２－２６。
其中２１２为表示某条二地址指令占用的
编码数，２６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。
解：
４条三地址指令
０００XXXYYYZZZ
…
０１１XXXYYYZZZ
８条二地址指令
１０００００XXXYYY
…
１００１１１XXXYYY
１８０条单地址指令
１０１００００００XXX
…
１１１１１００１１XXX
５．指令格式同上题，能否构成：
三
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