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1、计算机组成原理和系统结构课后答案计算机组成原理和系统结构课后答案 11 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？ 略。 12 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？ 略。 13 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。 略。 14 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？ 略。 15 计算机硬件系统的主要指标有哪些？ 答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。 答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。 16 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？ 答： 指CPU一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速 度，硬件成本、指令系统

2、功能，数据处理精度等。 17 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？ 答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。 1 它包括主存容量和辅存容量。 主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。 辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。 18 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短 语只能使用一次。 （1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和 鼠标。 （2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、 测试和控制其他部件的功能。 （3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关

3、数据置于其 中。 （4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做 什么的部件。 （5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现 相应功能。 （6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。 （7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。 （8）将高级语言翻译成机器语言的程序。 2 （9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。 （10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。 供选择的词或短语： 1、汇编器 2、嵌入式系统 3、中央处理器（CPU） 4、编译器 5、操作系统 6、控制器 7、机器指令 8、台式机或个人计算机 9、主存储器 10、VLSI 答：（

4、1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2， （6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7 计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？ 答：计算机系统硬件系统和软件系统组成。 硬件由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部件构成 19 冯诺伊曼Von Neumann计算机的主要设计思想是什么？ 略。 110 计算机硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？ 略。 111 计算机软件包括哪几类？说明它们的用途。 3 略。 112 简述计算机系统的多级层次结构的分层理由及各层的功能。 略。 113 通过计算机系统的层次结构学习，你对计算机系统有了怎样的了解？ 略。 第二章 21 数字

5、信号和模拟信号的主要区别是什么？与模拟电路相比，数字电路有何特点？ 略。 22 二极管两端需要加多大的电压才使二极管导通？ 答：大于二极管的正向特性存在死区电压Vr（硅二极管约为0.7V，锗二极管约为0.2V） 23 三极管何时处于截止状态，何时处于饱和状态？ 答：当输入电压Vi0，且Vi 死区电压Vr，三极管处于截止状态。 当输入电压Vi增大，基极电流IB、集电极电流IC随之增大，输入电压VCEVCCICRC不断下降，当VCE降到0.7V以下时，发射结仍正向偏置，集电结则由反向偏置转为正向偏置，此时三极管进 4 入饱和状态。 24 双极型逻辑门和单极型逻辑分别是怎样形成的？它们各有何特点？

6、略. 25 实现逻辑代数的基本运算有哪几种逻辑门？ 答：与，或，非。 26 分析图241所示的逻辑电路图，写出表达式并进行化简。 F? AB (b) F=AD+C +BD 27 请用代数化简法将下列各逻辑表达式化成最简式。 （1）F?AB?BC?BC?AB 答：F?AB?AC?BC （2）F?AD?AD?AB?AC?BD?ACEF?BEF?DEFG 答：F?A?C?BD?BEF 28 分析图242所示的逻辑电路，列出真值表，说明其逻辑功能。 5 X0_2_1 答： A0图242 习题2. 8图图243 习题2.9 图2.8 A1 A0 X0 X1 X2 X3 F 0 0 X X X X X0

7、0 1 X X X X X1 1 0 X X X X X2 1 1 X X X X X3 图242是一个四选一电路 29 分析图243所示的逻辑电路图，列出真值表，说明其逻辑功能。 答： 6 A B C F1 F2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 图243是一个一位全加器，A, B为加数和被加数，C为低位进位, F1为和，F2为产生的进位。 （图中有错误，第4个与门的输入少了 A ） 210 请用卡诺图法将下列各逻辑表达式化成最简式。 （1）F?AB?ABD?AC?B

8、CD （2）F?AC?AB?BCD?BCE?CDE 答：（1）F?AC?AB （2）F?AB?BD?CE?AC 211 简述组合逻辑电路的设计过程。 7 略： 212 用与非门设计实现下列函数的组合逻辑电路。 （1）F(A,B,C,D)?m(0,2,6,7,10,13,14,15)； （2）F(A,B,C,D)?m(2,4,5,6,7,10)?(0,3,8,15)。 答：(1) F?ABCD?ABCD?ABCD?ABCD?ABCD?ABCD?ABCD?ABCDBC?CD?ABD?ABD=_ABD 图略。 (2) F?ABCD?ABCD?ABCD?ABCD?ABCD?ABCD?(ABCD?ABC

9、D?ABCD?ABCD) =AC?AB?BCD=_ 图略。 213 用一位全加器组成4位并行进位加法器，其并行进位电路应该如何实现？ 略。 214请画出74LS273的典型用法的接线图。 215 什么是三态门？一般应用在什么场合？ 8 略 216计算机中常用的寄存器有哪些？请说明如何使用？ 略 217 请说明74LS299的功能及使用方法。 略 218 请说明74LS161的功能及使用方法。 略 习题3 移码（8位） _-_ _-_ _-_ _-_ 补码（8位） _-_ _-_ _-_ _-_ 对应的真值 +127 0 1 128 编码对应的 +255 +128 +127 0 无符号数值 31

10、 求下列各数的十进制数值： （1）（2673）（BDC）（_-_101）8 （2）16 （3） 2 9 答：.(1 ) 183.375， (2) 189.75， (3 ) 91.625 32 将下列十进制数转化为二进制、八进制和十六进制数据（小 数取四位二进制有效数据）： （1）-28275 （2）12346 （3）-115/512 （4）449375 答：2. 序号 十进制 十六进制 二进制 八进制 (1) -282.75 -11A.C -_-_0.1100 -432.6 (2) 123.46 7B.7 _-_.0111 173.34 (3) -115/512 -0.398 0._-_1 -

11、0.163 (4) 44.9375 2C.F _.1111 54.74 33 写出下列各数的原码、反码和补码，机器数长度为8位： （1）0 （2）-127 （3）-0.5 （4）-19/128 （5）100 （6）23/64 序号 真值 原码 补码 反码 10 (1) 0 _-_ _-_ _-_ _-_ _-_ 0._-_ 0._-_ 0._-_ 1._-_ 1._-_ (2) 127 _-_ _-_ _-_ (3) 0.5 1._-_ 1._-_ 1._-_ (4) 19/128 1._-_ 1._-_ 1._-_ (5) 100 _-_ _-_ _-_ (6) 23/64 0._-_ 0.

12、_-_ 0._-_ 34 写出下列各机器数的二进制真值X： （1）X补=0.1001 （2）X补=1.1001 （3）X原=0.1101 （4）X原=1.1101 （5）X反=0.1011 （6）X反=1.1011 （7）X移=0,1001 （8）X移=1,1001 11 （9）X补=1,_-_（10）X反=1,_-_（11）X原=1,_-_ （12）X移=1,_-_ 答： (1) 0.1001 (7) - 0111 (2) -0. 0111 (8) 1001 (3) +0.1101 (9) - 1000 0000 (4) -0.1101 (10) - _-_ (5) +0.1011 (11)

13、 - _-_ (6) -0.0100 (12) _-_ 35 设某机器数字长为8位，有两个数的16进制表示形式为9CH 和FFH，问：若它们分别表示为下列格式的机器数时，其对应的十进制真值是多少？ （1） 无符号整数； （2） 原码表示的定点整数； （3） 原码表示的定点小数； （4） 补码表示的定点整数； （5） 补码表示的定点小数； 12 （6） 反码表示的定点整数； （7） 移码表示的定点整数。 答： 数 9CH （_-_） FFH（_-_） 无符号整数 156 255 原码表示的定点整数 -28 -127 原码表示的定点小数 -(2-3+2-4+2-5) = 0._ -(1-2-7)

14、补码表示的定点整数 -100 -1 补码表示的定点小数 -(2-1+2-2+2-5)=-0._ -2-7 反码表示的定点整数 -99 -0 移码表示的定点整数 28 127 36 假设某规格化浮点数的尾数表示形式为M0.M1 。 Mn，选 择正确的答案写在横线上： （1） 若尾数用原码表示，则尾数必须满足 。 (2)若尾数用补码表示，则尾数必须满足 。 AM0=0 BM0=1 CM1=0 G DM1=1 或 EM0.M1=0.0 FM0.M1=1.1 M0.M1=0.1 M0.M1=1.0 HM0.M1=1.0 13 答：（1）D ；（2）G 37 浮点数的表示范围取决于 的位数，浮点数的表示

15、精度取决于 的位数，浮点数的正负取决于 ， 在浮点数的表示中是隐含规定的。 A数符 B阶符 C尾数 D阶码 E阶码的底 答：D, C, A, E 38 设一浮点数格式为：字长12位，阶码6位，用移码表示， 尾数6位，用原码表示，阶码在前，尾数（包括数符）在后，则按照该格式： (1)已知X=-25/64，Y=2.875，求数据X、Y的规格化的浮点数形式。 (2)已知Z的浮点数以十六进制表示为9F4H，则求Z的十进制真值。 答： （1） X=0._2-1, X 浮1._2022年111 X 浮0,_ 1._ Y=0._22 , Y 浮0._-_ Y 浮1,00010 0._ 14 （2）Z浮= 0

16、._-_ Z= 80 39 设一机器数字长16位，求下列各机器数的表示范围： （1） 无符号整数； （2） 原码表示的定点整数； （3） 补码表示的定点整数； （4） 补码表示的定点小数； （5） 非规格化浮点表示，格式为：阶码8位，用移码表示，尾数8位， 用补码表示（要求写出最大数、最小数、最大负数、最小正数）； （6） 上述浮点格式的规格化浮点表示范围（要求写出最大数、最 小数、最大负数、最小正数）。 6答： 机器字长16位， 下列各术的表示范围 (1) 无符号整数 0216-1 (2) 原码定点整数 (215-1) +2151 (3) 补码定点整数 215 +2151 (4) 补码定点小

17、数 1 + 12-15 (5)、(6) 阶码八位，移码表示，尾数8位，补码表示 15 最大数 最小数 最大负数 最 小正数 非规格化 浮点数 (1-2-7)2+127 -12+127 -2-72-128 2-7 2-128 规格化 浮点数 (1-2-7) 2+127 -1 2+127 -(0.52-7 ) 2-128 0.5 2-128 310 将下列十进制数转换为_ 单精度浮点数格式： （1）3675 答： 311 求下列各_ 单精度浮点数的十进制真值： （1）_-_H （2）_-_H （2）35/256 答：(1) X=(-1)0(1._-_) 2135-127=(_-_0)2=(304)

18、10 0 (2) X=(-1)(1._-_) 20-127=(2-127)10 312 在汉字系统中，有哪几种编码？它们各自有什么作用？ 略。 16 313 汉字库中存放的是汉字的哪一种编码？汉字库的容量如何 计算？ 答：汉字库中存放的是汉字字模码。汉字库的容量可按下列： 存储每个汉字字模点阵所需的字节数汉字数点阵方法数。 314 在一个应用系统中，需要构造一个包含了100个汉字的汉 字库，假设采用1616的汉字字形，问：该汉字库所占存储容量是多少字节？一篇由50个汉字构成的短文，需要占用多少字节的存储容量来存储其纯文本？ 答： 1621003200字节；2 50100字节。 315 汉字系统

19、的几种编码中，对于某个汉字来说，是 惟一的。 A. 输入码 B. 字模码 C. 机内码 答：C。 316 若下面的奇偶校验码均正确，请指出哪些是奇校验码，哪 些是偶校验码。 （1） _-_ （2）_-_ （3）_-_ （4）_-_ 答：奇校验码：（1）、（4）；偶校验码：（2），（3）。 317 在7位的ASCII码的最高位前面添加一位奇（偶）校验位 后，即可构成8位的ASCII码的奇（偶）校验码。假设字符“A” 17 的这样的奇（偶）校验码为41H，则它是（1）；字符“C”的这样的（1）是（2）。 （1）： A. 奇校验码 B. 偶校验码 （2）： A. 43H B. 87H C. C3H

20、86H 答：（1）B; （2）C。 318 对于3.6.2节所介绍的k=8，r=4的能纠错一位的海明码，若 编码为_-_1100，试判断该海明码是否有误，若有，请纠正，并写出其8位正确的有效信息。 答： _-_ 319 试设计有效信息为10位的能纠错一位的海明码的编码和译码 方案，并写出有效信息_-_01的海明码。 答：k=10，r=4的海明码的排列如下：编码: H14 H13 H12 H11 H10 H9 H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 D10 D9 D8 D7 D6 D5 P4 D4 D3 D2 P3 D1 P2 P1 P4= D10?D9?D8?D7?D6?D5 P3=

21、D10?D9?D8?D4?D3?D2 18 D. P2= D10?D7?D6?D4?D3?D1 P1= D9?D7?D5?D4?D2?D1 译码: S4=P4? D10?D9?D8?D7?D6?D5 S3=P3? D10?D9?D8?D4?D3?D2 S2=P2? D10?D7?D6?D4?D3?D1 S1=P1? D9?D7?D5?D4?D2?D1 指误字：S4S3S2S1 效信息_-_01的海明码: _-_001110 320 在3.6.2节所介绍有效信息为8位的能纠错一位的海明码基础 上，思考如何改进，使其能够达到检错两位并能纠错一位的校验能力。 答：略 设生成多项式为X3+X+1（即1

22、011B），请计算有效数据_的CRC编码。 答：_-_1 321 试分析3.3节介绍的三种奇偶校验、海明校验和CRC校验三 种校验码的检错纠错能力，它们的码距各为多少？ 19 答：奇偶校验码只能检错，可检单个、奇数个错，码距； 海明校验可以纠一位错。 CRC校验可以纠一位错。 322 在Motorola系列的微处理器中，数据存放在内存的规则是高 位字节存放在低地址单元的，对照图3.10写出各数据在这种情况下的存储方式。 略 习题4 323 设X=0.1101，Y= -0.0110，求： （1）X补 补 （2）-X补 （3）2X补 （4）-2X （5）X/2补 （6）-X/2补 （7）Y补 （8

23、）-Y补 （9）2Y补 （10）-2Y补 （11）Y/2补 （12） -Y/2补 （13）-Y/4补 20 1. （1） X补= 0.1101 （2） -X补= 1.0011 （3） 2X补= 1.1010 溢出 （4） -2X补= 0.0110 溢出 （5）X/2补= 0.0110 （6）-X/2补= 1.1001 （7）Y补= 1.1010 （8） -Y补= 0.0110 （9） 2Y补=1.0100 （10）-2Y补=0.1100 （11）Y/2补=1.1101 （12）-Y/2补= 0.0010 (13) -Y/4补= 0.0001 324 已知X和Y，用变形补码计算X+Y和X-Y，并

24、指出运算结 果是否溢出： （1） X=0._，Y=0._ （2） X=-0.1101，Y=0.0110 答：. 21 （1） X+Y补： 溢出 XY补= 1._ （） X+Y补=1.1001 XY补： 溢出 325 试使用两个4位二进制加法器和若干逻辑门电路，设计一位 余3码编码的十进制加法器。（提示：余3码加法的校正规则为：当余3码编码的两个数直接相加后，若结果有进位，则和数加3校正；否则和数减3校正） 图在下不好画：略： 22 4.4使用原码一位乘法计算_Y： （1） X=0._，Y=0.01111 （2） X=-0._，Y=0._ 答： （）_Y原 0._-_11 （）_Y原 1._-_

25、10 4.5 使用补码Booth乘法计算_Y： （3） X=0.01111，Y=-0._ （4） X=-0._，Y=-0._ 答：（）_Y补 1._-_01 （）_Y补 0._-_10 23 4.6 分别使用原码恢复余数除法和原码加减交替除法计算X/Y： （5） X=0.0111，Y=0.1101 （6） X=0.1011，Y=-0.1110 答：（）原码恢复余数除法: Qs原= 0.1000 ; R原=0._-_ 原码加减交替除法: Qs原= 0.1000; R原=0._-_ （）原码恢复余数除法: Qs原= 1.1100 ; R原=0._-_ 原码加减交替除法: Qs原= 1.1100 ;

26、 R原=0._-_ 4.7使用补码不恢复余数除法计算X/Y： （7） X=0.0111，Y=0.1101 （8） X=0.1011，Y=-0.1110 答：（）Qs补= 0.1001; R补=0._-_ （）Qs补= 1.0011 ; R补=0._-_ 4.8设浮点数的格式为：阶码5位，尾数6位，均用补码表示，请计算X+Y和X-Y。（阶码和尾数均用补码计算）。 （9） X= -1.625，Y=5.25 24 （10） X=15/64，Y= -29/256 答：（）X=0._2022年1, Y=0._2022年1 XY补 0,0010 0._; X+Y=0._2022年0 XY补 0,0011

27、1.00101; X-Y=0._2022年1 （） X=0.11112 - 0010, Y=0._2 - 0011 XY补 1,1101 0._; X+Y=0._2 - 0011 XY补 1,1111 0._; X-Y=0._2 - 0001 4.9设浮点数的格式为：阶码5位，用移码表示，尾数6位，用补码表示，请计算_Y和X/Y（阶码用移码计算，尾数用任何一种机器数的串行乘除算法计算）。 （11） X=5.25，Y= -1.625 （12） X= -29/256，Y=15/64 答：（） _Y浮=1,0100 1.01111; _Y=0._2022年0 X/Y浮= 1,0010 1.00111

28、; X/Y=0._2022年0 （） _Y浮=0,1011 1.00101; _Y=0._2-0101 X/Y浮= 0,1111 1.00001; X/Y=0._2-0001 326 假设浮点数加减运算时，尾数采用变形补码（模4补码） 25 进行运算，运算结果形式为：MS1 MS2.M1 。 Mn，选择正确的答案写在横线上： （1） 若尾数运算结果形式满足 条件时，结果需要左 规； （2） 若尾数运算结果形式满足 条件时，结果需要右 规（1次）； （3） 若尾数运算结果形式满足 条件时，结果不需要 规格化； AMS1MS2.M1=00.0 CMS1MS2.M1=01.0 EMS1MS2.M1=

29、10.0 BMS1MS2.M1=00.1 DMS1MS2.M1=01.1 FMS1MS2.M1=10.1 GMS1MS2.M1=11.0 HMS1MS2.M1=11.1 答：（）A, H （）D,E,F （）B 327 浮点数运算的溢出判断，取决于 。 A尾数是否上溢 C阶码是否上溢 答：C 328 设X补=X0.X1。Xn，X必须满足 条件时，X左 26 B尾数是否下溢 D阶码是否下溢 移一位求2X时，才不会发生溢出。 AX0.X1=0.0 BX0.X1=1.1 CX0.X1=0.1 DX0.X1=1.0 答：A, B 329 设机器字长8位，若机器数DAH为补码，则算术左移一位 后为 ，算术右移一位后为 。 AB4H 答：A, E 330 在计算机内，减法一般用 来实现。 A二进制减法器 器 答：C 331 设某运算器由一个加法器、两个暂存器A和B（D型边沿 寄存器）、一个