计算机组成原理课后习题答案解析一到九章.docx
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计算机组成原理课后习题答案解析一到九章
作业解答
第一章作业解答
1.1基本的软件系统包括哪些内容？
答：
基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。
系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。
包括：
操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。
1.2计算机硬件系统由哪些基本部件组成？
它们的主要功能是什么？
答：
计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。
输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。
输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。
存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。
运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。
控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。
1.3冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？
什么叫存储程序方式？
答：
冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：
1）计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。
2）采用二进制形式表示数据和指令。
3）采用存储程序方式。
存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。
在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。
1.4早期计算机组织结构有什么特点？
现代计算机结构为什么以存储器为中心？
答：
早期计算机组织结构的特点是：
以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。
为了适应发展的需要，现代计算机组织结构逐步转变为以存储器为中心。
1.5什么叫总线？
总线的主要特点是什么？
采用总线有哪些好处？
答：
总线是一组可为多个功能部件共享的公共信息传送线路。
总线的主要特点是共享总线的各个部件可同时接收总线上的信息，但必须分时使用总线发送信息，以保证总线上信息每时每刻都是唯一的、不至于冲突。
使用总线实现部件互连的好处：
1可以减少各个部件之间的连线数量，降低成本；
2便于系统构建、扩充系统性能、便于产品更新换代。
1.6按其任务分，总线有哪几种类型？
它们的主要作用是什么？
答：
按总线完成的任务，可把总线分为：
CPU内部总线、部件内总线、系统总线、外总线。
1.7计算机的主要特点是什么？
答：
计算机的主要特点有：
①能自动连续地工作；②运算速度快；③运算精度高；④具有很强的存储能力和逻辑判断能力；⑤通用性强。
1.8衡量计算机性能有哪些基本的技术指标？
以你所熟悉的计算机系统为例，说明它的型号、主频、字长、主存容量、所接的I/O设备的名称及主要规格。
答：
衡量计算机性能的基本的技术指标有：
①基本字长；②主存容量；③运算速度；④所配置的外部设备及其性能指标；⑤系统软件的配置。
1.9单选题
（1）1946年，美国推出了世界上第一台电子数字计算机，名为__A__。
A.ENIACB.UNIVAC-IC.ILLIAC-IVD.EDVAC
（2）在计算机系统中，硬件在功能实现上比软件强的是__C__。
A.灵活性强B.实现容易C.速度快D.成本低
（3）完整的计算机系统包括两大部分，它们是__C____。
A.运算器与控制器B.主机与外设
C.硬件与软件D.硬件与操作系统
（4）在下列的描述中，最能准确反映计算机主要功能的是___D___。
A.计算机可以代替人的脑力劳动
B.计算机可以存储大量的信息
C.计算机是一种信息处理机
D.计算机可以实现高速运算
（5）存储程序概念是由美国数学家冯·诺依曼在研究__D___时首先提出来的。
A.ENIACB.UNIVAC-IC.ILLIAC-IVD.EDVAC
（6）现代计算机组织结构是以__B___为中心，其基本结构遵循冯·诺依曼思想。
A.寄存器B.存储器C.运算器D.控制器
（7）冯•诺依曼存储程序的思想是指__C___。
A.只有数据存储在存储器
B.只有程序存储在存储器
C.数据和程序都存储在存储器
D.数据和程序都不存储在存储器
1.10填空题
（1）计算机CPU主要包括①和__②____两个部件。
答：
①运算器②控制器
（2）计算机的硬件包括①、__②____、__③____、__④____和__⑤____等5大部分。
答：
①运算器②控制器③存储器④输入设备⑤输出设备
（3）计算机的运算精度与机器的①有关，为解决精度与硬件成本的矛盾，大多数计算机使用__②____。
答：
①字长②变字长运算
（4）从软、硬件交界面看，计算机层次结构包括①和__②____两大部分。
答：
①实机器②虚机器
（5）计算机硬件直接能执行的程序是①程序，高级语言编写的源程序必须经过__②____翻译，计算机才能执行。
答：
①机器语言②语言处理程序
（6）从计算机诞生起，科学计算一直是计算机最主要的①。
答：
①应用领域
（7）银河I（YH-I）巨型计算机是我国研制的①。
答：
①第一台巨型计算机
1.11是非题
（1）微处理器可以用来做微型计算机的CPU。
×
（2）ENIAC计算机的主要工作原理是存储程序和多道程序控制。
×
（3）决定计算机运算精度的主要技术指标是计算机的字长。
√
（4）计算机总线用于传输控制信息、数据信息和地址信息的设施。
√
（5）计算机系统软件是计算机系统的核心软件。
√
（6）计算机运算速度是指每秒钟能执行操作系统的命令个数。
×
（7）计算机主机由CPU、存储器和硬盘组成。
×
（8）计算机硬件和软件是相辅相成、缺一不可的。
√
第二章作业解答
2.1完成下列不同进制数之间的转换。
（1）（246.625）D＝（11110110.101）B＝（366.5）Q＝（F6.A）H
（2）（AB.D）H＝（10101011.1101）B＝（253.64）Q＝（171.8125）D
（3）（1110101）B＝（117）D＝（000100010111）8421BCD
2.2分别计算用二进制表示4位、5位、8位十进制数时所需要的最小二进制位的长度。
答：
∵4位十进制数的最大数为9999，213＝8192＜9999＜214＝16384
∴表示4位十进制数所需的最小二进制位的长度为14位。
∵5位十进制数的最大数为99999，216＝65536＜9999＜217＝131072
∴表示5位十进制数所需的最小二进制位的长度为17位。
∵8位十进制数的最大数为99999999，226＝67108864＜99999999＜227＝134217728
∴表示8位十进制数所需的最小二进制位的长度为27位。
根据当i位十进制数与j位二进制数比较时的等式，10i=2j，得j≈3.3i，亦可得到上述结果。
2.3写出判断一个7位二进制正整数K＝K7K6K5K4K3K2K1是否为4的倍数的判断条件。
答：
判断一个7位二进制正整数K＝K7K6K5K4K3K2K1是否为4的倍数的判断条件是：
K2K1是否为全0。
当K2K1＝00时，K＝K7K6K5K4K3K2K1为4的倍数，否则就不是。
2.4设机器字长为8位（含一位符号位），已知十进制整数x，分别求出[x]原、[x]反、[x]移、[x]补、[－x]补、
[
]补。
（1）x＝＋79
（2）x＝－56（3）x＝－0（4）x＝－1
答：
（1）x＝＋79＝（01001111）2
（2）x＝－56＝－（00111000）2
（3）x＝－0＝－（00000000）2（4）x＝－1＝－（00000001）2
x
[x]原
[x]反
[x]移
[x]补
[－x]补
[
]补
＋79
01001111
01001111
11001111
01001111
10110001
00100111（截断法）
00101000（0舍1入）
－56
10111000
11000111
01001000
11001000
00111000
11100100
－0
10000000
11111111
10000000
00000000
00000000
00000000
－1
10000001
111111110
011111111
111111111
00000001
（溢出）
机器零
2.5已知[x]补，求x的真值。
（1）[x]补＝0.1110
（2）[x]补＝1.1110（3）[x]补＝0.0001（4）[x]补＝1.1111
答：
（1）[x]补＝0.1110，x＝0.1110
（2）[x]补＝1.1110，x＝－0.0010
（3）[x]补＝0.0001，x＝0.0001（4）[x]补＝1.1111，x＝－0.0001
2.6已知x的二进制真值，试求[x]补、[－x]补、[
]补、[
]补、[2x]补、[4x]补、[－2x]补、[－
]补。
（1）x＝＋0.0101101
（2）x＝－0.1001011
（3）x＝－1（4）x＝－0.0001010
x
[x]补
[－x]补
[
]补
[
]补
[2x]补
[4x]补
[－2x]补
[－
]补
＋0.0101101
0.0101101
1.1010011
0.0010110
0.0010111
0.0001011
0.1011010
溢出
1.0100110
1.1110101
－0.1001011
1.0110101
0.1001011
1.1011010
1.1011011
1.1101110
1.1101101
溢出
溢出
溢出
0.0010010
0.0010011
－1
1.0000000
无表示
1.1000000
1.1100000
溢出
溢出
溢出
0.0100000
－0.0001010
1.1110110
0.0001010
1.1111011
1.1111110
1.1111101
1.1101100
1.1011000
0.0010100
0.000010
0.000011
2.7根据题2.7表中给定的机器数（整数），分别写出把它们看作原码、反码、补码、移码表示形式时所对应的十进制真值。
题2.7表
表示形式
机器数
原码表示
反码表示
补码表示
移码表示
01011100
+92
+92
+92
-36
11011001
-89
-38
-39
+89
10000000
-0
-127
-128
0
2.8设十进制数x＝（＋124.625）×2－10
（1）写出x对应的二进制定点小数表示形式。
（2）若机器的浮点数表示格式为：
20
19
1815
140
数符
阶符
阶码
尾数
其中阶码和尾数的基数均为2。
①写出阶码和尾数均采用原码表示时的机器数形式。
②写出阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式。
答：
（1）x对应的二进制定点小数表示形式为：
1111100.101×2－10＝0.1111100101×2－3＝0.0001111100101
（2）①阶码和尾数均采用原码表示时的机器数形式：
010011111110010100000＝010011111110010100000＝09FCA0H
②阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式：
011101111110010100000＝011101111110010100000＝0EFCA0H
2.9设某机字长为16位，数据表示格式为：
定点整数：
0
115
数符
尾数
浮点数：
0
1
25
615
数符
阶符
阶码
尾数
分别写出该机在下列的数据表示形式中所能表示的最小正数、最大正数、最大负数、最小负数（绝对值最大的负数）和浮点规格化最小正数、最大负数在机器中的表示形式和所对应的十进制真值。
（1）原码表示的定点整数；
（2）补码表示的定点整数；
（3）阶码与尾数均用原码表示的浮点数；
（4）阶码与尾数均用补码表示的浮点数；
（5）阶码为移码、尾数用补码表示的浮点数。
解：
（1）原码表示的定点整数
机器数形式
十进制真值
最小正数
0000000000000001
1
最大正数
0111111*********
215－1
最大负数
1000000000000001
－1
最小负数
1111111*********
－（215－1）
（2）补码表示的定点整数
机器数形式
十进制真值
最小正数
0000000000000001
1
最大正数
0111111*********
215－1
最大负数
1111111*********
－1
最小负数
1000000000000000
－215
（3）阶码与尾数均用原码表示的浮点数；
机器数形式
十进制真值
最小正数
0111110000000001
2－10×2－15
规格化最小正数
0111111000000000
2－1×2－15
最大正数
0011111111111111
（1－2－10）×215
最大负数
1111110000000001
－2－10×2－15
规格化最大负数
1111111000000000
－2－1×2－15
最小负数
1011111111111111
－（1－2－10）×215
（4）阶码与尾数均用补码表示的浮点数；
机器数形式
十进制真值
最小正数
0100000000000001
2－10×2－16
规格化最小正数
0100001000000000
2－1×2－16
最大正数
0011111111111111
（1－2－10）×215
最大负数
1100001111111111
－2－10×2－16
规格化最大负数
1100000111111111
－（2－1＋2－10）×2－16
最小负数
1011110000000000
－1×215
（5）阶码为移码、尾数用补码表示的浮点数。
机器数形式
十进制真值
最小正数
0000000000000001
2－10×2－16
规格化最小正数
0000001000000000
2－1×2－16
最大正数
0111111111111111
（1－2－10）×215
最大负数
1000001111111111
－2－10×2－16
规格化最大负数
1000000111111111
－（2－1＋2－10）×2－16
最小负数
1011110000000000
－1×215
2.10设2.9题中的浮点数格式中，阶码与尾数均用补码表示，分别写出下面用十六进制书写的浮点机器数所对应的十进制真值。
（1）FFFFH；
（2）C400H；（3）C000H。
答：
（1）FFFFH＝1111111111111111＝－2－10×2－1＝－2－11
（2）C400H＝1100010000000000＝－1×2－15＝－2－15
（3）C000H＝1100000000000000＝－1×2－16＝－2－16
2.11用十六进制写出下列十进制数的IEEE754标准32位单精度浮点数的机器数的表示形式。
（1）0.15625
（2）－0.15625（3）16（4）－5
答：
（1）（0.15625）10＝（0.00101）2＝1.01×2－3
阶码E＝127＋（－3）＝124＝（1111100）2＝01111100
机器数形式：
001111100010*********
十六进制形式：
3E200000H
（2）（－0.15625）10＝（－0.00101）2＝－1.01×2－3
阶码E＝127＋（－3）＝124＝（1111100）2＝01111100
机器数形式：
101111100010*********
十六进制形式：
BE200000H
（3）（16）10＝（10000）2＝－1.0000×24
阶码E＝127＋4＝131＝（10000011）2
机器数形式：
01000001100000000000000000000000
十六进制形式：
41800000H
（4）（－5）10＝（－101）2＝－1.01×22
阶码E＝127＋2＝129＝（10000001）2
机器数形式：
110000001010*********
十六进制形式：
C0A00000H
2.12用十六进制写出写出IEEE754标准32位单精度浮点数所能表示的最小规格化正数和最大规格化负数的机器数表示形式。
答：
若1≤E≤254，则N＝（－1）S×2E－127×（1.M），为规格化数。
最小规格化正数的机器数表示形式：
S＝0，E＝1，M＝00000000000000000000000
00000000100000000000000000000000＝00800000H
最大规格化负数的机器数表示形式：
S＝1，E＝1，M＝00000000000000000000000
10000000100000000000000000000000＝80800000H
2.13写出下列十六进制的IEEE单精度浮点数代码所代表的十进制数值。
（1）42E48000
（2）3F880000（3）00800000（4）C7F00000
解：
（1）42E48000＝01000010111001001000000000000000
指数＝（10000101）2－127＝133－127＝6
M＝1.11001001000000000000000＝1＋（1/2＋1/4＋1/32＋1/256）
十进制数值N＝[1＋（1/2＋1/4＋1/32＋1/256）]×26＝114.25
（2）3F880000＝00111111100010000000000000000000
指数＝（01111111）2－127＝127－127＝0
M＝1.00010000000000000000000＝1＋1/16＝1.0625
十进制数值N＝1.0625×20＝1.0625
（3）00800000＝00000000100000000000000000000000
指数＝（00000001）2－127＝1－127＝－126
M＝1.00000000000000000000000
十进制数值N＝1×2－126
（4）C7F00000＝11000111111100000000000000000000
指数＝（10001111）2－127＝143－127＝16
M＝1.11100000000000000000000＝1＋（1/2＋1/4＋1/8）＝1.875
十进制数值N＝－（216＋215＋214＋213）＝－15×213＝－122880＝－1.875×216
2.14设有两个正浮点数：
，
（1）若e1＞e2，是否有N1＞N2
（2）若S1、S2均为规格化数，上述结论是否正确？
答：
（1）不一定
（2）正确
2.15设一个六位二进制小数x＝0.a1a2a3a4a5a6，x≥0，请回答：
（1）若要x≥
，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？
（2）若要x＞
，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？
（3）若要
≥x＞
，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？
解：
（1）要x≥
，a1a2a3a4a5a6需要满足：
a1a2a3至少有一个1
（2）要x＞
，a1a2a3a4a5a6需要满足：
a1＝1，且a2a3a4a5a6至少有一个为1（不为全0）
（3）要
≥x＞
，a1a2a3a4a5a6需要满足：
a1＝0且①a2＝1，a3a4a5a6为全0
②a2＝0且a3＝1，a4a5a6任意
或a2＝0且a3＝0，a4＝1，a5a6至少有一个为1
2.16表示一个汉字的内码需几个字节？
表示一个32×32点阵的汉字字形码需几个字节？
在计算机内部如何区分字符信息与汉字信息？
答：
①一个汉字的内码需2个字节。
②表示一个32×32点阵的汉字字形码需4×32＝128个字节。
③在计算机内部利用字节的最高位是0还是1区分字符信息与汉字信息.
2.17分别用前分隔数字串、后嵌入数字串和压缩的十进制数串形式表示下列十进制数。
（1）＋74
（2）－639（3）＋2004（4）－8510
解：
（1）＋74
前分隔数字串
＋74
2B
37
34
“+”
“7”
“4”
后嵌入数字串
＋74
37
34
“7”
“4”
压缩的十进制数串
＋74
0000
0111
0100
1100
“0”
“7”
“4”
“+”
（2）－639
前分隔数字串
－639
2D
36
33
39
“-“
“6”
“3”
“9”
后嵌入数字串
－639
36
33
79
“6”
“3”
“9”
压缩的十进制数串
－639
0110
0011
1001
1101
“6”
“3”
“9”
“-”
（3）＋2004
前分隔数字串
＋2004
2B
32
30
30
34
“+”
“2”
“0”
“0”
“4”
后嵌入数字串
＋2004
32
30
30
34
“2”
“0”
“0”
“4”
压缩的十进制数串
＋2004
0000
0010
0000
0000
0100
1100
“0”
“2”
“0”
“0”
“4”
“+”
（4）－8510
前分隔数字串
－8510
2D
38
35
3
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