計(jì)算機(jī)組成原理(肖鐵軍)課后答案

1、第一章；1比較數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)；解：模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：數(shù)值由連續(xù)量來表示，運(yùn)算過；數(shù)字計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：數(shù)值由數(shù)字量（離散量）來表示，；2數(shù)字計(jì)算機(jī)如何分類？分類的依據(jù)是什么？；解：分類：數(shù)字計(jì)算機(jī)分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)；分類依據(jù)：專用和通用是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)；通用機(jī)的分類依據(jù)主要是體積、簡易性、功率損耗、性；3數(shù)字計(jì)算機(jī)有那些主第一章1 比較數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)。解：模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：數(shù)值由連續(xù)量來表示，運(yùn)算過程是連續(xù)的數(shù)字計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：數(shù)值由數(shù)字量（離散量）來表示，運(yùn)算按位進(jìn)行。兩者主要區(qū)別見P1 表1.1。2 數(shù)字計(jì)算機(jī)如何分類？分類的依據(jù)是什么？解：分類：

2、 數(shù)字計(jì)算機(jī)分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。通用計(jì)算機(jī)又分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和單片機(jī)六類。分類依據(jù)：專用和通用是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的。通用機(jī)的分類依據(jù)主要是體積、簡易性、功率損耗、性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量、指令系統(tǒng)規(guī)模和機(jī)器價(jià)格等因素。3 數(shù)字計(jì)算機(jī)有那些主要應(yīng)用？（略）4 馮. 諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是什么？它包括哪些主要組成部分？解：馮. 諾依曼型計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是：存儲(chǔ)程序和程序控制存儲(chǔ)程序：將解題的程序（指令序列）存放到存儲(chǔ)器中；程序控制：控制器順序執(zhí)行存儲(chǔ)的程序，按指令功能控制全機(jī)協(xié)調(diào)地完成運(yùn)算任務(wù)。 主要組成部分有：控

3、制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。5 什么是存儲(chǔ)容量？什么是單元地址？什么是數(shù)據(jù)字？什么是指令字？解：存儲(chǔ)容量：指存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息的數(shù)量，通常用單位KB、MB、GB來度量，存儲(chǔ)容量越大，表示計(jì)算機(jī)所能存儲(chǔ)的信息量越多，反映了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間的大小。單元地址：單元地址簡稱地址，在存儲(chǔ)器中每個(gè)存儲(chǔ)單元都有唯一的地址編號(hào)，稱為單元地址。數(shù)據(jù)字： 若某計(jì)算機(jī)字是運(yùn)算操作的對(duì)象即代表要處理的數(shù)據(jù)，則稱數(shù)據(jù)字。 指令字： 若某計(jì)算機(jī)字代表一條指令或指令的一部分，則稱指令字。6 什么是指令？什么是程序？解：指令：計(jì)算機(jī)所執(zhí)行的每一個(gè)基本的操作。程序：解算某一問題的一串指令序列稱為該問題的計(jì)算

4、程序，簡稱程序。7 指令和數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)？解：一般來講，在取指周期中從存儲(chǔ)器讀出的信息即指令信息；而在執(zhí)行周期中從存儲(chǔ)器中讀出的信息即為數(shù)據(jù)信息。8 什么是內(nèi)存？什么是外存？什么是CPU？什么是適配器？簡述其功能。解：內(nèi)存：一般由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成，裝在底版上，可直接和CPU交換信息的存儲(chǔ)器稱為內(nèi)存儲(chǔ)器，簡稱內(nèi)存。用來存放經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)。外存：為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，又不使成本有很大的提高，在計(jì)算機(jī)中還配備了存儲(chǔ)容量更大的磁盤存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器，稱為外存儲(chǔ)器，簡稱外存。外存可存儲(chǔ)大量的信息，計(jì)算機(jī)需要使用時(shí)，再調(diào)入內(nèi)存。CPU：包括運(yùn)算器和控制器?；竟δ転?/p>

5、：指令控制、操作控制、時(shí)間控制、數(shù)據(jù)加工 適配器：連接主機(jī)和外設(shè)的部件，起一個(gè)轉(zhuǎn)換器的作用，以使主機(jī)和外設(shè)協(xié)調(diào)工作。9 計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件包括哪幾類？說明它們的用途。解：系統(tǒng)軟件包括：（1）服務(wù)程序：診斷、排錯(cuò)等（2）語言程序：匯編、編譯、解釋等（3）操作系統(tǒng)（4）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用途：用來簡化程序設(shè)計(jì)，簡化使用方法，提高計(jì)算機(jī)的使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能及用途。10 說明軟件發(fā)展的演變過程。（略）11 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如何進(jìn)行多級(jí)劃分？這種分級(jí)觀點(diǎn)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生什么影響？ 解：多級(jí)劃分圖見P16圖1.6?？煞譃椋何⒊绦蛟O(shè)計(jì)級(jí)、一般機(jī)器級(jí)、操作系統(tǒng)級(jí)、匯編語言級(jí)和高級(jí)語言級(jí)。用這種分級(jí)的觀

6、點(diǎn)來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)，對(duì)保證產(chǎn)生一個(gè)良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是有很大幫助的。12 為什么軟件能夠轉(zhuǎn)化為硬件？硬件能夠轉(zhuǎn)化為軟件？實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的媒介是什么？13 "計(jì)算機(jī)應(yīng)用"與"應(yīng)用計(jì)算機(jī)"在概念上等價(jià)嗎？用學(xué)科角度和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)來壽命你的觀點(diǎn)。第二章1. 寫出下列各數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼表示（用8位二進(jìn)制數(shù)）。其中MSB是最高位（又是符號(hào)位）LSB是最低位。如果是小數(shù)，小數(shù)點(diǎn)在MSB之后；如果是整數(shù)，小數(shù)點(diǎn)在LSB之后。(1) -35/64 (2) 23/128 (3) -127 (4) 用小數(shù)表示-1 (5) 用整數(shù)表示-1解：(1)先把十進(jìn)制數(shù)-35/

7、64寫成二進(jìn)制小數(shù)：(-35/64)10=(-100011/1000000)2=(-100011×2-110)2=(-0.100011)2令x=-0.100011B x原=1.1000110 (注意位數(shù)為8位) x反=1.0111001x補(bǔ)=1.0111010 x移=0.0111010(2) 先把十進(jìn)制數(shù)23/128寫成二進(jìn)制小數(shù)：(23/128)10=(10111/10000000)2=(10111×2-111)2=(0.0001011)2令x=0.0001011B x原=0.0001011 x反=0.0001011x補(bǔ)=0.0001011 x移=1.0001011(3)

8、 先把十進(jìn)制數(shù)-127寫成二進(jìn)制小數(shù)：(-127)10=(-1111111)2令x= -1111111B x原=1.1111111 x反=1.0000000x補(bǔ)=1.0000001 x移=1.0000001(4) 令x=-1.000000B 原碼、反碼無法表示x補(bǔ)=1.0000000 x移=0.0000000(5) 令Y=-1=-0000001B Y原=10000001 Y反=11111110Y補(bǔ)=11111111 Y移=011111112. 設(shè)X補(bǔ)= a0，a1，a2a6 , 其中ai取0或1，若要x0.5,求a0，a1，a2，a6 的取值。解：a0= 1，a1= 0， a2，a6=11。3

9、. 有一個(gè)字長為32位的浮點(diǎn)數(shù)，階碼10位（包括1位階符），用移碼表示；尾數(shù)22位（包括1位尾符）用補(bǔ)碼表示，基數(shù)R=2。請(qǐng)寫出：(1) 最大數(shù)的二進(jìn)制表示；(2) 最小數(shù)的二進(jìn)制表示；(3) 規(guī)格化數(shù)所能表示的數(shù)的范圍；(4) 最接近于零的正規(guī)格化數(shù)與負(fù)規(guī)格化數(shù)。解：（1）1111111111 0111111111111111111111（2）1111111111 1000000000000000000000（3）1111111111 01111111111111111111110111111111 1000000000000000000000（4）0000000000 0000000000

10、0000000000010000000000 11111111111111111111114. 將下列十進(jìn)制數(shù)表示成浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)，階碼3位，用補(bǔ)碼表示；尾數(shù)9位，用補(bǔ)碼表示（1） 27/64（2） -27/64解：（1）27/64=11011B×=0.011011B=0.11011B×浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù) : 1111 0110110000（2） -27/64= -11011B×= -0.011011B= -0.11011B×浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù) : 1111 10010100005. 已知X和Y, 用變形補(bǔ)碼計(jì)算X+Y, 同時(shí)指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出（1）X=0.1101

11、1 Y=0.00011（2）X= 0.11011 Y= -0.10101（3）X=-0.10110 Y=-0.00001解：（1）先寫出x和y的變形補(bǔ)碼再計(jì)算它們的和x補(bǔ)=00.11011 y補(bǔ)=00.00011x+y補(bǔ)=x補(bǔ)+y補(bǔ)=00.11011+00.00011=0.11110 x+y=0.1111B 無溢出。（2）先寫出x和y的變形補(bǔ)碼再計(jì)算它們的和x補(bǔ)=00.11011 y補(bǔ)=11.01011x+y補(bǔ)=x補(bǔ)+y補(bǔ)=00.11011+11.01011=00.00110 x+y=0.0011B 無溢出。（3）先寫出x和y的變形補(bǔ)碼再計(jì)算它們的和x補(bǔ)=11.01010 y補(bǔ)=11.1111

12、1x+y補(bǔ)=x補(bǔ)+y補(bǔ)=11.01010+11.11111=11.01001 x+y= -0.10111B 無溢出6. 已知X和Y, 用變形補(bǔ)碼計(jì)算X-Y, 同時(shí)指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出(1) X=0.11011 Y= -0.11111(2) X=0.10111 Y=0.11011(3) X=0.11011 Y=-0.10011解：（1）先寫出x和y的變形補(bǔ)碼，再計(jì)算它們的差x補(bǔ)=00.11011 y補(bǔ)=11.00001 -y補(bǔ)=00.11111x-y補(bǔ)=x補(bǔ)+-y補(bǔ)=00.11011+00.11111=01.11010運(yùn)算結(jié)果雙符號(hào)不相等 為正溢出X-Y=+1.1101B（2）先寫出x和y的變形

13、補(bǔ)碼，再計(jì)算它們的差x補(bǔ)=00.10111 y補(bǔ)=00.11011 -y補(bǔ)=11.00101x-y補(bǔ)=00.10111+11.00101=11.11100 x-y= -0.001B 無溢出（3）先寫出x和y的變形補(bǔ)碼，再計(jì)算它們的差x補(bǔ)=00.11011 y補(bǔ)=11.01101 -y補(bǔ)=00.10011x-y補(bǔ)=x補(bǔ)+-y補(bǔ)=00.11011+00.10011=01.01110運(yùn)算結(jié)果雙符號(hào)不相等 為正溢出X-Y=+1.0111B7. 用原碼陣列乘法器、補(bǔ)碼陣列乘法器分別計(jì)算X×Y。（1）X=0.11011 Y= -0.11111（2）X=-0.11111 Y=-0.11011解：（

14、1）用原碼陣列乘法器計(jì)算：x補(bǔ)=0.11011 y補(bǔ)=1.00001(0) 1 1 0 1 1×) (1) 0 0 0 0 1-(0) 1 1 0 1 1(0) 0 0 0 0 0（0) 0 0 0 0 0(0) 0 0 0 0 0(0) 0 0 0 0 0(0) (1) (1) (0) (1) (1)-(1) 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1x×y補(bǔ)=1.0010111011 x×y= -0.11010001018 用原碼陣列除法器計(jì)算 X÷Y。（1）X=0.11000 Y= -0.11111（2）X=-0.01011 Y=0.11001解：（1

15、）x原=x補(bǔ)=0.11000 -y補(bǔ)=1.00001被除數(shù) X 0.11000+-y補(bǔ) 1.00001-余數(shù)為負(fù) 1.11001 q0=0左移 1.10010+|y|補(bǔ) 0.11111-余數(shù)為正 0.10001 q1=1左移 1.00010+-|y|補(bǔ) 1.00001-余數(shù)為正 0.00011 q2=1左移 0.00110+-|y|補(bǔ) 1.00001- 余數(shù)為負(fù) 1.00111 q3=0 左移 0.01110 +|y|補(bǔ) 0.11111 - 余數(shù)為負(fù) 1.01101 q4=0 左移 0.11010 +|y|補(bǔ) 0.11111 - 余數(shù)為負(fù) 1.11001 q5=0 +|y|補(bǔ) 0.11111

16、- 余數(shù) 0.11000 故 x÷y原=1.11000 即 x÷y= -0.11000B余數(shù)為 0.11000B×9. 設(shè)階為5位(包括2位階符), 尾數(shù)為8位(包括2位數(shù)符), 階碼、尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示, 完成下列取值的X+Y，X-Y運(yùn)算：（1）X=（2）X=×0.100101 Y=×（-0.010110） Y=×(-0.011110) ×(0.010110)解：（1）將y規(guī)格化得：y=×(-0.111100) x浮=1101，00.100101 y浮=1101，11.000100 -y浮=1101，00.111100 對(duì)階 E補(bǔ)=Ex補(bǔ)+-Ey補(bǔ)=1101+0011=0000 Ex=Ey 尾數(shù)相加 相加 相減 00.100101 00.100101 + 11.000100 + 00.111100 - - 1