计算机组成原理习题答案蒋本珊.docx

资源描述

计算机组成原理习题答案蒋本珊.docx

《计算机组成原理习题答案蒋本珊.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理习题答案蒋本珊.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

计算机组成原理习题答案蒋本珊.docx

计算机组成原理习题答案蒋本珊

第一章

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，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。

5.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。

第二章

，分别写出下列各二

进制数的原码、补码和

反码：

0,—0,0.1000,—0.1000,0.1

111,—0.1111,1101,—1101。

真值

原踊

补础

巨码

00000000

oooaoooo

-0

10000000

&000000&

11111111

0JQOO

0丄000000

0,1000000

0J000000

-0.1000

1AOOOOOC

1.1000000

1.0111111

0JL11

0.LUKXX）

0J11L000

04111000

-OA111

11111000

1.0001000

1.0000111

1101

00001LOL

WKJOl101

00001101

-1101

10001101

11110011

1111001G

2・写出下列各数的腹後补码利反码缶，盍，士0,—祐一盍，一备

S3：

^=7X2^=0.0111

立=4"7=0,0100

古=1沢2'=0*0001

阪码

补码

皮码

—z_lb

0.0111

丄1C

0.C100

0.0100

丄

0.0001

0.0000

0.OOC'O

0.0000

—0

1.0000

a.0000

1Jill

1.0001

L.11J1

1.1110

1.0100

丄」100

1.1011

1.0111

1.1001

1.1000

丄B

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=1.0100

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

3■僮一T二进制小釵耳亦成仏證血m少*，更中

<1）若慶r4并“悵要满足什么条件？

（巧若要爲珂■*〜oSHft足什么条件夕

⑶若叱■丄:

匕说m〜厝宴滿足什么条件？

解：

tl>X寺的代码为-0.100001^0.111111.

0」11111

tM-I-tt=0,（i=1或m=0*（k=1或m=1s

_5_

0.000101

rJB十出十3=0・也=丄「工十厘=1或;谥十也=0m=丄戒It—1,U4_

6.iS"匚X鼻暫1.m

<1>若咤2

小喪丫站绘什久条件？

心盘初箱如门左、糸側?

1-OOOOO丄

1,01丄丄丄丄

O*r-c■

H—士

rj4

1」皿I

1二丨」

I■

<1&

丄2

1f*

丄O-

丄-OO丄ooo

1.OOlOOl

丄・OO丄丄丄丄

丄rO丄OOOO

a—I—d!

=0,0=12?

Jcg=\、a

r»

『-若上题中［“Ji改为Lx于卜”结果如何?

祸:

设［*书=1.8868*袪,

u>jc-4的代码为:

1.100001

i.miii

a=1**十4»+。

+債十存

（2）—十三空一才的代码为：

1.110W0

1,110111—訂

1.LLLOOO—±

征=丄*徒=0或出*抚♦加=1»ol+a+o.=0d

8.—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；

（3）最负的数；

（5）-1的表示形式;

（2）最大的正数；

（4）符号位的权；

（6）0的表示形式。

解；

项忖

反码

Mod2*

Wfid（孑一J

晟尢的正敦

匸1一1

2**-1

最负的数

—f1

-（2"'—!

）

符号位的杞

片冃1

£i

t的

11111111

11111110

0的我戒底式

00000000

oooooooo

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：

（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。

（2）

（3）-1^V^（l-2n）

（4）~（215-LXT<（21S-1'）

（5）

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:

0CJ«237-I）c

补码厂雪WX「CTh

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；最大止数=（l-2-7）Xr-1=（l-2^）X2;=127n

最小规格化止数=2_1X2-：

J=2~lX2~M=2^

绝对值掃大的ft数=TX=—1X擲=—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）非零垠小正数jOOCOOO.0,100000000忆TX2~i

（2）最大止数.111111J0,1111111111（1-2^）*尸J=（1-盯JX^1L⑶绝对值最小负数400000,1,011111111；—CS^+Z-1o（4）绝对值屋大负数.000000000=-2510|

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出表达式。

解：

上R1（最大止数）=a-2_（t_1>>X22下限（绝对值最大负数）=—1X2^最小E®=2"u"nX2^\/小规恪化止数=旷収旷占二

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1E数）=（1—ZFTJXW下限〔绝对值址圮负敬尸-ixig"f晟小止数=T>X16_sQ1\最小规榕化止&=16-1

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。

07B9J

阶码

数符

尾数

解:

（8C5A3I：

00>^1000LLCO010110100011111000000000B.

0.10110100011111X^^dOllOlOGfllji.11>=（2887.75>l

16.试将（一0.1101）2用IEEE短浮点数格式表示出来。

解：

0.丄丄01^1-LOLa

符号付=1.

isyni'i—127—1=12GO

1.Cill丄丄丄丄。

TW丄DOOOOODOOOOOODOOQOOO*

17.将下列十进制数转换为IEEE短浮点数:

解；

（1）28.75=11100.11=1.110011X24.

符号0a

阶码=丄站十4=丄3丄f

0J00000Ji•11001100000000000000000,

结果

（2）624=1001110000=1.001110000X2%

符号位=5

阶码=1药一9=136,

0J0001000,00111000000000000000000a结果=44K0000H,

<3）-O.625--O.101--1.O1X2-\

符号位=—

阶码=127-1=126.

1,01111110*010*********000o

结果=BF200000Hs

（4）+0.0„

结果=0000000011

（5）-1000.5=1111101000.^l.lliwioooix?

符号位=1。

阶码=127+9=13亿

1J0001000*11110100010000000000000,

结果=C47A2000Hn

18.将下列IEEE短浮点数转换为十进制数:

1100

0011

0100

（4）

0100

解:

UU,10000001JHOOOOOOOWOCOOOOOOOOO符号位=_L

阶码=1测一1站=二

1」lix^-lllJE=7.5&

所以结果二一了d

（2）0iimio,ooiowooowowooooooo符号位=0*

阶码=12G-127=-I,

1,001X2-1=0J001E=Q.56^a

所以”结果=0・3鬧弱

（3）0JOT00111.00110010000000000000000符号位=h

阶码=135-127=SD

1-00110'01Xr=100110010B=30Ga所以才结果=3o6<>

〔4）040000000,50000000000000000000000符号位=CL

阶码^128-127=1.

1JQX21=1OB=2.

所以，结果=瓷

（D）0,10000010,01000000000000000000000符号位=讥

阶PH13Q-127=3O

1.01X2J=1010B=10fr

所UG结果=1山

（G）0,00000000,00000000000000000000000

阶码和址数都年」;全X结果=伏

19.对下列ASCII码进行译码：

1001001,0100001,1100001,1110

111

1000101,1010000,1010111,0100解；以上asen码分别为i,站wtefp,w.$o

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：

（Doioiboilloooooio0

（2）1000011010110101D

（3）1011001111LQ0010.

（4）1010100000110o

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。

22.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。

信

血

f£-

CJL

JtL

-rii

校验位

1一

1—

1一

校验位1

解-经检测

M和個列出错，所以奎少有两拉出错。

23.求有效信息位为01101110的海明校验码觸；P5D8D7DGD5P4D4D3D2P3[）1E2Pl

24.设计算机准备传送的信息是：

1010110010001

111，生成多项式是X5+X2+1，计算校验位，写出CRC码。

解：

牛成客项式.V+.¥-+!

=100101,

“先将准/传送的信总左移5位：

lololioolaooi11100000D

然片1010110010001L1100000-H100101，余数=10011a

苗Lj{]?

（；^=101011001000111110011-

第三章

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？

解；—K）X号一占k

叙操作数描令的晨大指令数0-1.

单一撫作散扌錚4的虽人指令数=灯池丁一1【假说収操®数指令仅1蕤*为无操作数措令留岀1十扩展窗仃〉.

无摊作觌脂令的虽大猜警数匕严一严一2\H屮严为及示杲条一地址揩涉占用的満科数土主缶示杲荼单地址皓令占用的编码散a此时灶择作数和单一操件散指令各仅启

1紀

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，1

80条单地址指令。

斛.4条三地丄止展1令

000XXXTVV7了工

*■甲

0丄丄XKX*1\\ZZZ

8条二HEid：

描令

100000XXXYYY

100丄丄丄KXXYY¥

ISO条单Mil址指令

1O1OOOOOOXXX

Ill丄10OilXXK

5.指令格式同上题，能否构成：

三地址指令4条，单地址指令2

55条，零地址指令64条？

为什么？

解：

［地址搭令4糸

000XXXYYYZZZ

OilXXXY¥YZZZ

单地扯指＞255条

100000000XXX

+•1

111111110YYY

只能再扩展岀哼地址桁令1

条，所以不能构成达样的描令系统.

6.指令中地址码的位数与直接访问的主存容量和最小寻址单位有什么关系？

66解：

主存容量越大，所需的地址码位数就越长。

对于相同容量来说，最小寻址单位越小，地址码的位数就越长。

7.试比较间接寻址和寄存器间址。

解：

间接寻址方式的有效地址在主存中，操作数也在主存中；寄存器间址方式的有效地址在寄存器中，操作数在主存中。

所以间接寻址比较慢。

8.试比较基址寻址和变址寻址。

解：

基址寻址和变址寻址在形成有效地址时所用的算法是相同

的，但是它们两者实际上是有区别的。

一般来说，变址寻址中变址寄存器提供修改量（可变的），而指令中提供基准值（固定的）；基址寻址中基址寄存器提供基准值（固定的），而指令中提供位移量

（可变的）。

这两种寻址方式应用的场合也不同，变址寻址是面向用户的，用于访问字符串、向量和数组等成批数据；而基址寻址面向系统，主要用于逻辑地址和物理地址的变换，用以解决程序在主存中的再定位和扩大寻址空间等问题。

在某些大型机中，基址寄存器只能由特权指令来管理，用户指令无权操作和修改。

9.某机字长为16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有50条指令。

若有直接寻址、间接寻址、变址寻址、相对寻址四种寻址方式，试设计其指令格式。

解：

操作码6位，寻址方式2位，地址码8位。

10.某机字长为16位，主存容量为64K字，指令格式为单字长单地址，共有64条指令。

试说明：

（1）若只采用直接寻址方式，指令能访问多少主存单元？

（2）为扩充指令的寻址范围，可采用直接/间接寻址方式，若只

增加一位直接/间接标志，指令可寻址范围为多少？

指令直接寻址

的范围为多少？

（3）采用页面寻址方式，若只增加一位Z/C（零页/现行页）标

志，指令寻址范围为多少？

指令直接寻址范围为多少？

（4）采用

（2）、（3）两种方式结合，指令的寻址范围为多

少？

指令直接寻址范围为多少？

解：

因为计算机中共有64条捋令，所以操作码占6位.其余部分先地址码或际志位，

（1）若只采用直接寻址方式*地址码部分为10拉,揩令能访问的主存单元数为驴=nc字.

⑴若采用直接间接寻址方式，将增加r位直接/间接标志•地址码部分为g位,

播令直接寻址的范憎为2'=O.5K字，指習可寻址范国为整个主存字间対=64K字口

（3）若采用页面寻址方式，将增加一位Z/C潯页僦行页烁志，所以指令直接寻址

范围仍为卯=05K字•指令寻址范围仍为2ie=£4K字"

（4）此时将需輕和Zt两个标志位，所以指令直接寻址范围为2*=O.25K字，指令的可寻址范围仍为严=64K字，

11.设某机字长32位，CPU有32个32位的通用寄存器,设计一个能容纳64种操作的单字长指令系统。

（1）如果是存储器间接寻址方式的寄存器-存储器型指令，能直接寻址的最大主存空间是多少？

（2）如果采用通用寄存器作为基址寄存器，能直接寻址的最大主存空间又是多少？

解：

因为计算机中共有64条指令，所以操作码占6位；32个通用寄存器，寄存器编号占5位；其余部分为地址码或标志位。

（1）如果是存储器间接寻址方式的寄存器-存储器型指令，操作码6位，寄存器编号5位，间址标志1位，地址码20位，直接寻址的最大主存空间是仝订字。

（2）如果采用通用寄存器作为基址寄存器，*，能直

接寻址的最大主存空间是力字。

12.已知某小型机字长为16位，其双操作数指令的格式如下:

0567B15

【；

其中：

OP为操作码，R为通用寄存器地址。

试说明下列各种情况下能访问的最大主存区域有多少机器字？

（1）A为立即数。

（2）A为直接主存单元地址。

（3）A为间接地址（非多重间址）。

（4）A为变址寻址的形式地址，假定变址寄存器为R1（字长为

16位）

解：

（1）1个机器字。

（2）256个机器字。

（3）65536个机器字。

（4）65536个机器字。

13.计算下

展开阅读全文