计算机组成原理白中英版第五版课后答案.pdf

1、第1章 计算机系统概论2015年3月25日星期三24.冯诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？冯诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？冯诺依曼计算机的主要设计思想冯诺依曼计算机的主要设计思想存储程序并按地址顺序执行存储程序并按地址顺序执行冯诺依曼计算机主要包括冯诺依曼计算机主要包括存储器、运算器、控制器、输入和输出五部分组成存储器、运算器、控制器、输入和输出五部分组成2015年3月25日星期三35.什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？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？存储容量存储容量存储器所能保存二进

2、制数据的总数存储器所能保存二进制数据的总数;常用单位为常用单位为KB、MB等。等。单元地址单元地址用于识别存储器中每个存储单元的编号，即单元地址。用于识别存储器中每个存储单元的编号，即单元地址。数据字数据字表示计算机所要处理数据的计算机字，称为数据字。表示计算机所要处理数据的计算机字，称为数据字。指令字指令字表示一条指令的计算机字，称为指令字。表示一条指令的计算机字，称为指令字。2015年3月25日星期三46.什么是指令？什么是程序？什么是指令？什么是程序？指令指令由操作码和操作数两部分构成由操作码和操作数两部分构成能够表示计算机中的一个基本操作的代码或二进制串。能够表示计算机中的一个基本操作

3、的代码或二进制串。程序程序用于求解某一问题的一串指令序列，称为该问题的计算程序，简称为程序。用于求解某一问题的一串指令序列，称为该问题的计算程序，简称为程序。2015年3月25日星期三57.指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？计算机对指令和数据的区分是依靠计算机对指令和数据的区分是依靠指令的执行阶段指令的执行阶段来决定的；来决定的；在取指阶段，从存储器中读取的均是在取指阶段，从存储器中读取的均是CPU要执行的指令；要执行的指令；在执行阶段，从存储器中读取的一定是指令执行所需要的操作数；在执行阶段，从存储器中读取

4、的一定是指令执行所需要的操作数；2015年3月25日星期三68.什么是内存？什么是外存？什么是什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。？什么是适配器？简述其功能。内存：内存：用于存放系统当前运行所需要的程序和数据的半导体存储器，称为内存储器，简称内存；用于存放系统当前运行所需要的程序和数据的半导体存储器，称为内存储器，简称内存；外存外存用于存放程序和数据，但不能被用于存放程序和数据，但不能被CPU直接访问的大容量存储器，称为外存储器，简称为外存；直接访问的大容量存储器，称为外存储器，简称为外存；外存一般包括磁盘存储器和光盘存储器。外存一般包括磁盘存储器和光盘存储器。CP

5、U运算器和控制器合称为中央处理器，简称运算器和控制器合称为中央处理器，简称CPU。适配器适配器主机和不同速度的外设之间的一种部件，用于主机和外设主机和不同速度的外设之间的一种部件，用于主机和外设之间的信息转换。之间的信息转换。第2章 运算方法和运算器2015年3月25日星期三81.用用8位编码表示下列各整数的原码、反码、补码。位编码表示下列各整数的原码、反码、补码。-1-127127-351111 11111111 11101000 0001-000 00011000 00011000 00001111 1111-111 11110111 11110111 11110111 1111+111

6、11111101 11011101 11001010 0011-010 0011补码反码原码真值补码反码原码真值2015年3月25日星期三9若若a7 0，则，则X为正数，显然为正数，显然a0 a6取任何值均可。取任何值均可。若若a7 1，则，则X为负数，为负数，X移移0.a6 a5 a0 0.5D=0.100000B，则，则0.5D 移移0.100000 若要若要X0.5，即等价于，即等价于X移移 0.5D 移移 即即0.a6 a5 a00.100000，因此必须是，因此必须是a5 a0不全为不全为0。结论：结论：如果如果a7 0，a6 a0取任何值均可；取任何值均可；如果如果a7 1，必须满

7、足，必须满足a6=1 且且a5 a0不全为不全为0。2.设设X补补a7.a6 a5 a0，其中，其中ai 取取0或或1，若要若要X-0.5，求，求a0 a1 a2 a7 的取值。的取值。2015年3月25日星期三103.有一个字长为有一个字长为32位的浮点数，符号位位的浮点数，符号位1位；阶码位；阶码8位，用移码表示；尾数位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为位，用补码表示；基数为2。请写出：。请写出：(1)最大数的二进制表示，最大数的二进制表示，(2)最小数的二进制表示，最小数的二进制表示，(3)规格化数规格化数所能表示的数的范围。所能表示的数的范围。设移码采用移设移码采用移128码

8、，且机器数格式如右：码，且机器数格式如右：最大值（最大正数）最大值（最大正数）0 1111 1111 111 1111 1111 1111 1111 1111即即 x=(1-2-23)*2127 二进制表示：二进制表示：x=(1-0.0000 0000 0000 0000 0000 001)*2111 1111 最小值（最小负数）最小值（最小负数）1 1111 1111 000 0000 0000 0000 0000 0000 即即 x=1*2127二进制表示：二进制表示：x=-1*2111 1111 尾数M(23位)阶码E(8位)符号位S(1位)尾数M(23位)阶码E(8位)符号位S(1位)

9、2015年3月25日星期三113.有一个字长为有一个字长为32位的浮点数，符号位位的浮点数，符号位1位；阶码位；阶码8位，用移码表示；尾数位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为位，用补码表示；基数为2。请写出：。请写出：(1)最大数的二进制表示，最大数的二进制表示，(2)最小数的二进制表示，最小数的二进制表示，(3)规格化数规格化数所能表示的数的范围。所能表示的数的范围。设移码采用移设移码采用移128码，且机器数格式如右：码，且机器数格式如右：规格化数表示范围规格化数表示范围最大正数：最大正数：0 1111 1111 111 1111 1111 1111 1111 1111 即即 x=

10、(1-2-23)*2127最小正数：最小正数：0 0000 0000 100 0000 0000 0000 0000 0000 即即 x=2-1*2-128最大负数：最大负数：1 0000 0000 011 1111 1111 1111 1111 1111 即即 x=-(2-1+2-23)*2-128最小负数：最小负数：1 1111 1111 000 0000 0000 0000 0000 0000 即即 x=1*2127 规格化的正数范围规格化的正数范围2-129(1-2-23)*2127 负数范围负数范围2127 (2-1+2-23)*2-128尾数M(23位)阶码E(8位)符号位S(1位

11、)尾数M(23位)阶码E(8位)符号位S(1位)2015年3月25日星期三124、将下列十进制数表示成、将下列十进制数表示成IEEE754标准的标准的32位浮点规格化数。位浮点规格化数。27/6427/64=0.011011B=1.1011*2-2e=2，则，则Ee127125 规格化数规格化数27/64 27/64=0.011011B=1.1011*2-2 规格化数规格化数符号位阶码(8)尾数(23)00111 11011011 0000 0000 0000 0000 000符号位阶码(8)尾数(23)00111 11011011 0000 0000 0000 0000 000符号位阶码(8

12、)尾数(23)符号位阶码(8)尾数(23)10111 11011011 0000 0000 0000 0000 00010111 11011011 0000 0000 0000 0000 0002015年3月25日星期三13 y补补 00.000115、已知、已知x和和y，用变形补码计算，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。，同时指出结果是否溢出。x=0.11011 y=0.00011 x补补00.11011 ，y补补00.00011 x+y补补00.11110，未溢出，未溢出 x+y=+0.11110 x补补 00.1101100.111102015年3月25日星期三14x=0.110

13、11 y=0.10101 x补补00.11011 ，y补补11.01011x+y补补 00.00110，未溢出，未溢出 x+y=+0.00110 y补补 11.010115、已知、已知x和和y，用变形补码计算，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。，同时指出结果是否溢出。x补补 00.1101100.001102015年3月25日星期三15x=0.10110 y=0.00001 x补补11.01010 ，y补补11.11111x+y补补 11.01001，未溢出，未溢出 x+y =-0.10111 y补补 11.111115、已知、已知x和和y，用变形补码计算，用变形补码计算xy，同时指出

14、结果是否溢出。，同时指出结果是否溢出。x补补 11.0101011.010012015年3月25日星期三166、已知、已知x和和y，用变形补码计算，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。，同时指出结果是否溢出。x=0.11011 y=0.11111 x补补00.11011，y补补 00.11111x-y溢出（上溢）溢出（上溢）x补补 00.11011 y补补 00.1111101.110102015年3月25日星期三176、已知、已知x和和y，用变形补码计算，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。，同时指出结果是否溢出。x=0.10111 y=0.11011 x补补00.10111，y

15、补补 11.00101x-y补补 11.11100，未溢出，未溢出 x-y=-0.00100 x补补 00.10111 y补补 11.0010111.111002015年3月25日星期三186、已知、已知x和和y，用变形补码计算，用变形补码计算xy，同时指出结果是否溢出。，同时指出结果是否溢出。x=0.11011 y=0.10011 x补补00.11011，y补补 00.10011x-y补补溢出（上溢）溢出（上溢）x补补 00.11011 y补补 00.1001101.011102015年3月25日星期三197、用原码阵列乘法器计算、用原码阵列乘法器计算xy。x11011 y11111 机器内

16、部补码数据：机器内部补码数据：x补补0 11011 y补补1 00001 符号位单独运算：符号位单独运算：011 算前求补器输出：算前求补器输出：|x|=11011|y|=11111 乘法阵列：乘法阵列：|x|y|1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 算后求补器输出：算后求补器输出：xy补补 1 0010111011 xy=-1101000101 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 12015年3月25日星期三207、用原码阵列乘法器计算、用原码阵列乘法器计算xy。x11111 y11011 机器内部补码数据：机器内部补码数据：x补补 1 00001 y补补 1 00101 符号位单独考虑：符号位单独考虑：110 算前求补器输出：算前求补器输出：|x|=11111|y|=11011 乘法阵列：乘法阵列：|x|y|1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 算后求补输出：算后求补输出：xy补补 0 1101000101 xy=0 1101000101 1