计算机组成原理课后习题答案白中英第四版.docx

1、计算机组成原理课后习题答案白中英第四版计算机组成原理第四版白中英主编第一章1.比较数字计算机和模拟计算机的特点；模拟计算机的特点是数值由连续量來表示，运算过程也是连续的。数字计 算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数 据，釆用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用 数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。数字计 算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。2.数字计算机如何分类？分类的依据是什么？数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，是根据计算机的效率、速度、 价格、运行的经济性和适应性來划分的。

2、3.数字计算机有哪些主要作用？科学计算、自动冠制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人 匚智能。4.1 冯诺依曼型计算机的主要涉及思想是什么？它包括哪些主要组成部分？主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、 逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5.什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编 号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条 指令，称为指令字。6.什么是指令？什么是程序？每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。7

3、.指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分他们是指令还是数据？取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的 信息流是指令流。8什么是内存？什么是外存？什么是CPU?什么是适配器？简述其功能.半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外 存，内存和外存共同用來保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处 理器，简称CPU,它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备 与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地 工作。9.计算机的系统软件包括哪几类？说明他们的用途。计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用來

4、简化程序设计, 简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用 程序是用户利用计算机來解决某些问题而编制的程序。10 说明团建发展的演变过程。在早期的计算机中，人们是直接用机器语言來编写程序的，这种程序称为手编程 序或目的程序；后來，为了编写程序方便和提高使用效率，人们使用汇编语言来 编写程序，称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟 悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们乂创造了算法语言，用算法语 言编写的程序称为源程序，源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系 统进行解释执行；随着计算机技术的日益发展，人们乂创造出操作系统；随着计 算

5、机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数 据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。11 现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计会产 生什么影响？从第一至五级分别为微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言 级、高级语言级。采用这种用一系列的级來组成计算机的概念和技术，对了解计 算机如何组成提供了一种好的结构和体制。而且用这种分级的观点來设计计算 机，对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。12 为什么软件能够转化为硬件？硬件能够转化为软件？实现这种转化的 媒介是什么？因为任何操作可以由软件來实现，也可以由硬件來实现；任何指令的执

6、行 可以由硬件完成，也可以由软件来完成。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻 辑等价性。13.（略）第二章1.(1)-64- = -0.43(s=-0.10001164 35 K原= 1100011064-补= 101110106435反= 101110016435_一| 移= 001110106423(2)=0.134简=0.001011100128 23原= 00010111128眉补= 00010111IZo23后反= 00010111IZo移= 10010111128(3)-127-127 = -7F = -1111U1-127原=11111111-127补=10000001J27反=1

7、0000000-127移=00000001(4)卜 1原=1000 0000 卜1补=1000 0000 卜1反=1111 1111 卜1移=0000 0000(5)-1 =-00000001卜 1原=1000 0001 卜1补=11111111 卜1反=1111 1110 卜 1移=0111 11112x补=aoma三36 解法一.(1)若30 = 0,则XA0,也满足X -0.5 此时aip可任意(2)若 a0= 1,则 x -0.5,需 ai = 1即 ao = 1, ai = 1, aza6 有一个不为 0解法二、-0.5 =(1)-0.1 =0100000= 1, 100000若x=

8、 0,则a0 = 0, ai*a6任意即可x补=x = ao：uea6(2)若 x-0.5只需-x 0x补=* 0.5补=01000000即卜X补 01000000a。*。2 务 +1V 01000000aQ *6/1 *a2.a6 llOCXXXX)即3031 = 11,3236不全为0或至少有一个为1 (但不是“其余取0”)3.字长32位浮点数，阶码10位，用移码表示，尾数22位，用补码表示，基为2EsMsM：o Mo(1)最人的数的二进制表示E= 111111111Ms = 0, M = 11-1 (全 1)表示为：111 011110个 21个即：229_1x(1-221)(2)最小的

9、二进制数E= 111111111Ms=l,M = 000 (全0)(注意：用10.0来表示尾数一 1) 表Z5为：111 100010个 21个即：2八*(1)(3)规格化范I韦1正最人E= 11 1,M= Ms = 010个21个即：2厂(1 2)正最小E = 000,M = 1000, Ms = 010个20个即：2小x2_1负最人E = 000,M = 011-b Ms= 110个20个(最接近0的负数)即：-2-z9x(2_1 + 2负最小 E =11-b M=000, Ms =110个21个即：2?_1x(-1) = -25H规格化所表示的范圉用集合表示为：2-29x2! , 22，

10、_1 x (1 - 2-21) U 221 x (-1) = -2511, - x (2_1 + 2-21)(4)最接近于0的正规格化数、负规格化数(由上题可得出)正规格化数 E = 000, M= 100-0, Ms = 010个 20个2x2t10个 20个_2x(2T + 27)4.假设浮点数格式如下:EsELE3MsMs Mo(1) = 0.011011=0.11011x2-164阶补码： 1 11尾数补码：0 1101 1000 机器数： 1110 1101 1000(2)27_ =-0.011011 =-0.110110X2164阶补码： 1 11尾数补码：1 0010 1000

11、机器数： 1110 0010 10005. (1) x = 0.11011,y=0.000110011011+ 00000110011110x+y = 0.11110无溢出(2)x = 0.11011,y=-0.10101x 补= 0011011y 补= +110 10 110000110x+y = 0.00110无溢出(3) x =-0.10110y=-0.00001jx补= 110 10 10y补= +11111111101001x+y = -0.10111无溢出6. (1) x = 0.110Uy=-0.11111jx补= 0 0. 1 1 0 1 1y补= +0 0 1 1 1 1 1

12、0 1. 1 1 0 1 0溢出(2) x = 0.10111y=0.U011x补=y 补=0 0. 1 0 1 1 1+ 1 1.00 1 0 11 1. 1 1 1 00x-y = -0.00100无溢出(3) x = 0.U011y=-0.10011x补= 0 0. 1 1 0 1 1y 补= +0 0 1 0 0 1 10 1.0 1 1 1 0溢出7. (1)原码阵列x = 0.11011,y=-0.111U 符号位：xoyo = 061 二 1 x说二 11011, y = 11111110 11* 11111x*yw =直接补110 11 110 11110 11110 1111

13、0 1111 0 10 001 01(0)11011(1)00001(0)11011(0)00000(0) 00000(0)0 0000(0) 00 0000 (1)(0) (1)(1)0 (1) (1)(0) 110 111, 0 0 1 0 1, 1 1 0 1 1（直接补码阵列不要求）带求补器的补码阵列x补=0 11011, y补=1 00001乘积符号位单独运算0 61 = 1尾数部分算前求补输出I X | =11011, | y | =1111111011111111101111011110111 10111 1 0111101000101XXY=-0.1101000101(2)原码

14、阵列x = -0.1111hy=-0.U011符号位：xoyo= 1 1 二 0x补二 11111, y补二 1101111111110 1111111111110 0 0 0 011111111111 1 0 1 0 0 0 1 0 1x*y补 二 0, 11010, 00101直接补码阵列X补=(1)00001, y补=(1)00101(1)0 0 0 0 1 (1) 0 0 1 0 1 (1) 0 0 0 0 1(0) 0 0 0(1) 0 0 0(0) 0 0 0 0(0) 0 0 0 0 0(0) (0)0 1101 000101x*y补=0、11010.00101 (直接补码阵列不

15、要求)带求补器的补码阵列刃补=1 00001,刃补=1 00101乘积符号位单独运算11=0尾数部分算前求补输出I X | =11111, | y | =11011111110111111111111110000011i111 11i11 0i000101XXY=0.11010001018.(1)符号位 Sf=Ol = 1去掉符号位后：y补二00.11111 -y 补=11.00001x 补 二 00. 110000 0 1 1 0 0 0+T 补110000111110010一 1110010+ y补001111100100010. 1一 0100010+ T 补11000010000011

16、0. 11一 0000110+ T 补110000111001110.110一 1001110+ y补001111111011010.1100一 1011010+ y补001111111110010.11000X- = -0.11000,余数=0.00111 *2-5符号位Sf=l0 = 1去掉符号位后：y补二00.11001 -y补二 11.00111x 补二 00.010110 0 0 1 0 1 1+T 补1100111111001001100100+ y补001100111111010.01111010+ y补001100100100110.01- 0100110+ T 补110011

17、100011010. 01100：L 1L ()L ()+-b 补110011100000010.01110000010+-b 补110011111010010.01110y- = -0.01110,余数=0.10111 *2-5 y9.(1) x = 2-11*0.100101, y = 2-lo*(-O.OllllO)x? = 11101A100101y ；? = llllOO.OllllOEx-Ev = 11101+00010=11111x浮=111100010010(1)x+y 00. 0 1 00 1 0(1)+ 1 1 1 000 1 01 1. 1 1 0 1 00(1)规格化处

18、理：1.010010 阶码 11100x+y= 1.010010 叩= 2*0.101110x-y 00.0 1 00 1 0(1)+ 0 0. 0 1 1 1 1 000 1 1 0000(1)规格化处理：0.110000 阶码 11110x-v=2-2*0.110001J(2)x = 2-101 *(-0.010110), y = 2-loo*O.OlOllOxk= 11011Ci*i F A CiCii F A CiCii F A CiCi*i F AttttttAs BiAiBiAiBiAiBi4位加法器如上图，G = AjB + + BQ=AjBj + (A + BJGt =AiBi

19、 + (A. d)Ci(1)串行进位方式Ci = G1+P1C0C：二 G2+P2C1C3 = G3+P3C：其中:Gi = A1B1G：二 A2B2G3 A3B3Pl =AiBx (Ai+Bi也对)P?二 A； B：Ps As B3Ci 二 Gt+P 1C3(2)并行进位方式Ci = G1+P1C0C： = G2+P2G1+P2P1C0G-i A iB i Pi At BiC3 = G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C4 = G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C012.(1)组成最低四位的74181进位输出为：C4 = Cn-4 = G+PCn =

20、G+PCo, Co 为向第 0 位进位其中，G = y3+y2X34-yiX2X3+yoXiX2X3，P = XoXiX2x3,所以C5 =刃+心6Ce = ys+xsCs = V5+X5V4+X5X4C4(2)设标准门延迟时间为T, “与或非”门延迟时间为1.5T,则进位信号Co,由最低位传 送至C6需经一个反相器、两级“与或非”门，故产生Co的最长延迟时间为T+2*1.5T = 4T(3)最长求和时间应从施加操作数到ALU算起：第一片74181有3级“与或非”门(产 生控制参数xo, y0, Cz)，第二、三片74181共2级反相器和2级“与或非”门(进 位链)，第四片74181求和逻辑(

21、1级与或非门和1级半加器，设其延迟时间为3T, 故总的加法时间为：to = 3*1.5T+2T+2*1.5T+1.5T+3T = 14T13.串行状态下：Ci = Gi+PiCoC2 = Gj+P】CiC3 = G3+P3GC4 = G4+P4C3并行状态下：Ci = Gi+PiCoC2 = G2-HP2C1 = G2+P2G1+P2P1C0C3 = G3+P3G =C4 = G4+P4C3 = Ga+PjPsG+PJESPzCi+PjPsPjPiCo14.设余三码编码的两个运算数为X1和Y1，第一次用二进制加法求和运算的和数为sr,进 位为C讦门 校正后所得的余三码和数为SP进位为Cz 则有

22、：Y： = YbYYhYxosr=sxsizsrsio第三章l.(l)2g = 4M 字节8102413251218(3)1位地址作芯片选择每个模块要16个DRAM芯片(3)64*16= 1024 块由高位地址选模块3.(1)根据题意，存储总容量为64KB,故地址总线需16位。现使用16K*8位DRAM芯片， 共需16片。芯片本身地址线占14位，所以采用位并联与地址串联相结合的方法来组成 整个存储器，其组成逻辑图如图所示，其中使用一片2： 4译码器。(2)根据已知条件，CPU在lus内至少访存一次，而整个存储器的平均读/写周期为0.5us, 如果采用集中刷新，有64us的死时间，肯定不行如果采用分散刷新，则每lus只能访存一次，也不行所以采用异步式刷新方式。假定16K*1位的DRAM芯片用128*128矩阵存储元构成，刷新时只对128行进行异步 方式刷新，则刷新间隔为2ms/128 = 15.6us,可取刷新信号周期15us。刷新一遍所用时间= 15usX 128 = 1.92msAuA1510241324.(1) = 32 片128K*8CPUHJJJ141 厂T