(完整版)计算机组成原理作业讲解1-4章答案分解

1、1 1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。1 2你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。1 3试举一个你所熟悉的计算机应用例子。略。1 4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。1 5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。1 6 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、指令系统功能，数据处理精度等。1 7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？答：存储容量指的

2、是存储器可以存放数据的数量（如字节数） 。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。1 8 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

3、。（ 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。（ 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： （ 1） 8 ， （ 2） 3 ， （ 3） 9 ， （ 4） 6 ， （ 5） 2，（6） 10， （7） 5，

4、 （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1.9 冯.诺伊曼 Von Neumann计算机的主要设计思想是什么？略。1 10 计算机硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？略。11计算机软件包括哪几类？说明它们的用途。略。12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。13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1数字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。2二极管两端需要加多大的电

5、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,错二极管约为0.2V)3三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Vce=VccIcRc 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，此时三极管进入 饱和状态。4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？ 略.5实现逻辑代数的基本运算有哪几种逻辑门？答：与,或，非。(b)图2 41习题2. 6图F ABF=AD+C +

6、BD7请用代数化简法将下列各逻辑表达式化成最简式。FABBCBC AB答：F AB AC BCFADADAB ACBD ACEF BEF DEFG答：F A C BD BEF图242习题2. 8图2.说明其逻辑功能。2.8 答:A1A0X0X1X2X3F00XXXXX001XXXXX110XXXXX211XXXXX3图242是一个四选一电路2 . 9分析图2 43所示的逻辑电路图，列出真值表，说明其逻辑功能。 答：ABC FiF20000010100111001011101110010100110010111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

7、位。（图中有错误，第 4个与门的输入少了 A ）2. 10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 BCD(2) F AC AB BCD BCE CDE答：(1) F AC AB(2) F AB BD CE AC11简述组合逻辑电路的设计过程。略：12用与非门设计实现下列函数的组合逻辑电路。F(A,B,C,D)m(026,7,10,13,14,15)；F(A,B,C,D) m(2,4,5,6,7,10)(0,3,8,15)。答：f Abcd Abcd Abcd abcd abcd abcd abcd abcdBC CD ABD ABD =BCCDABDABD图略

8、。(2)F ABCD ABC D ABCD ABCD ABCD ABCD (ABCD ABCD ABCD ABCD )=AC AB BCD = ACABBCD图略。2. 13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。2. 14请画出74LS273的典型用法的接线图。2. 15什么是三态门？ 一般应用在什么场合？略2. 16计算机中常用的寄存器有哪些？请说明如何使用？略2. 17请说明74LS299的功能及使用方法。略2. 18请说明74LS161的功能及使用方法。略习题33. 1求下列各数的十进制数值：(1) (267. 3) 8(2) (BD. C) 16(3)

9、 (1011011. 101) 2答：.(1 ) 183.375, (2) 189.75,(3 ) 91.6253. 2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) -282. 75(2) 123. 46(3) -115/512(4) 44. 9375答：2.序号十进制十六进制二进制八进制-282.75-11A.C-100011010.1100-432.6(2)123.467B.71111011.0111173.34-115/512-0.388-0.001110011-0.163(4)44.93752C.F101100.111154.743. 3写出下

10、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;000000000000000000000000010000000111111110.00000000.00000000.00000001.00000001.1111111(2)-127111111111000000110000000-0.51.10000001.10000001.0111111(4)19/1281.00100111.11011011.1101100(5)100011001000110010001100100(6)2

11、3/640.01011100.01011100.01011103. 4写出下列各机器数的二进制真值X:(4) X原=1.1101(1) 凶补=0.1001 (2) 凶补=1.1001(3) X原=0.1101(5)凶 反=0.1011 (6) X反=1.1011(7)X移=0,1001(8) X移=1,1001反=1,0000000 (11) X原=1,0000000-0111+1001- 10000000- 01111111- 0000000000000000(9)凶补=1,0000000 (10)凶X移=1,0000000答： TOC o 1-5 h z +1001- 0111+1101-

12、1101+1011-01005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？无符号整数；原码表示的定点整数；原码表示的定点小数；补码表示的定点整数;补码表示的定点小数;反码表示的定点整数;移码表示的定点整数。数9CHFFH无符号整数r 156P 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)= -0.21875-(1-2-7)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)=0.78125-2-7反码表示的定点整数-99-0移码表示的定点整

13、数281276假设某规格化浮点数的尾数表示形式为M0.M1Mn,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D 。(2)若尾数用补码表示，则尾数必须满足GH 。A.Mo=0B.Mo=1C.Mi=0D. Mi=1E.Mo.Mi=0.0F.Mo.M i=1.1G.Mo.Mi=0.1H. Mo.M i=1.0答：(1) D ; GH3. 7浮点数的表示范围取决于D的位数,浮点数的表示精度取决于C 的位数，浮点数的正负取决于A , E 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, E3. 8设一浮点数格式为：字长 12位，阶码6位，

14、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： X=-0.11001X2-1, X 浮=1.11001X 2011111X 浮=0,11111 1.11001Y=0.10111 X 22 , Y 浮=0.10111* 2100010Y 浮=1,00010 0.10111(2)亿浮=-0.10100 X2100111Z= -803. 9设一机器数字长16位，求下列各机器数的表示范围：无符号整数；原码表示的定

15、点整数；补码表示的定点整数；补码表示的定点小数；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) ；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)。答：机器字长16位，无符号整数原码定点整数补码定点整数补码定点小数下列各数的表示范围0216-1-(215-1) +2 15-1-215 +215-1-1 + 1-2-15(5)、(6)阶码八位，移码表示，尾数 8位，补码表示 最大数最小数最大负数最小正数非规格浮 点数1, 1111111 0.1111111 (1-2-7)X2+1271, 111

16、11111.0000000-1 X 2+1270, 0000000 1.1111111-2-7 X 2-1280, 0000000 0.0000001 2-7 X 2-128规格化浮点 数1 , 1111111 0.11111111 (1-2-7)X2+1271, 11111111.0000000-1 X2+1270, 00000001.01111111-(0.5+2-7 )X 2-1280, 0000000 0.1000000 0.5 X2-1283. 10将下列十进制数转换为IEEE754单精度浮点数格式：+ 36. 75(2) 35/256答：(1) 1,0000100 0.001001

17、10000000000000000=84130000H0,1111100 1.00011000000000000000000=7C8c0000H11 求下列各IEEE754单精度浮点数的十进制真值：43990000H(2) 00000000H答：(1) 1.10011001*2-602-1273. 12在汉字系统中，有哪几种编码？它们各自有什么作用？ 略。3. 13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？ 字形码。3. 14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16X16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，

18、 需要占用多少字节的存储容量来存储其纯文本？3200 字节，50*2=100 字节3. 15汉字系统的几种编码中，对于某个汉字来说，是 惟一的。A.输入码B.字模码 C.机内码3. 16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)10110110奇 (2) 01111110 偶(3) 11011000 偶(4) 10100001 奇3. 17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的这样的奇(偶)校验码为41H,则它是B;字符 C”的这样的(1)是C。01000001(1) :A.奇校验码B.偶校

19、验码(2):A. 43HB. 87HC. C3H 1100,0011 D. 86H3 18 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 100110111100， 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。海明码： 100010111100，3 19 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 0110111001 的海明码。3 20 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。3 21 设生成多项式为X

20、3+X+1 （即 1011B） ，请计算有效数据10101 的 CRC 编码。101011013 22 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？3 23 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。（4） -2X补（8） -Y补12） -Y/2 补4 1 设 X=0.1101 ， Y= - 0.0110 ，求：（ 1 ）X 补（ 2） -X 补（ 3） 2X 补X/2 补（ 6） -X/2 补（ 7） Y 补2Y 补（ 10）

21、 - 2Y 补（ 11） Y/2补-Y/4 补（ 1 ） X 补 = 0.11012） - X 补 = 1.00113） 2X 补 = 0.1010 溢出-2Xx 1.0110 溢出5） X/2 补 = 0.01106） -X/2 补 = 1.10017） Y 补 = 1.1010-Y 补= 0.01102Y 补=1.0100-2Y 补 =0.1100Y/2 补 =1.1101-Y/2 补 = 0.0010-Y/4 补 = 0.00012 已 知 X 和 Y ，用变形补码计算X+Y 和 X-Y ，并指出运算结果是否溢出：（1 ）X=0.11011 ， Y=0.11111（2）X=-0.1101

22、 ， Y=0.0110答： .（ 1 ）X+Y 补： 溢出X Y 补 = 1.11100（2）X+Y补=1.1001X Y补：溢出3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w o r d下不好画：略：4使用原码一位乘法计算 X*Y :X=0.11101 , Y=0.01111X=-0.10011 , Y=0.11010答：(1)%原=00.i lien Kh00.11101V =00,01111 r1=0.01111部分积乘数Yl臊作O

23、C.OOOOO01111部分税初始为口+00.11101Yn=1 J +N00,1110101111OC.0111010111部分积与参数联合石禊1位4-00.11101Yn=1+同0101D111D11100,1010111011部分和与乘数联含右离1位+ac.inoiVn=1 4 +MOd.lQCJIO1101100,1100101101部分和与乘数联合右移1位1-00.11101Yn=1 j +MJI.10110Cl 1010O,11U1100110部分和与乘题联合右移1位+00.00000Yn=0. +00C,11O1100110oc,cn ioi10011部分积与乘数联含有移1位Ps

24、=O0 0=0IW.0110110011 (1=111 旬moi ooiioi ocn1C0.001 co1101001部分积与秉敬滕合右移1位*11.01101YnYn4-l -01,心!补11,10001110100111,11000mow部分积与乘数联合右移1位+CO.OOOOOYnYrn-1-10, +011,110001111010011111000111010部分枳与乘数磨合右移1位+00.10011YrtfMIQ, +冲卜00,01111011101 cper 孙 4ian iioi 11。X*Y 补=0.01111011104. 6分别使用原码恢复余数除法和原码加减交替除法计算

25、X/Y :X=0.0111 , Y=0.1101X=0.1011 , Y=-0.1110答：(1 )原码恢复余数除法：Qs原=0.1000 ;R原=0.00001000原码加减交替除法 ：Qs原=0.1000;R原=0.00001000V商为口，余额为RQs=XsYsj俨原=0 口 J111Yg =001101KI-00.0111M-0D.1101HdSb=11.0011余数皿mi操作OC.011100000余数初始为闿藕初始为口1-11.0011-M11101000000余数为负，上商U左移1位，十itin oo0000余数与而喊合左移1位11,0100OOO 00余数与商联合左移1位+00

26、110100,0001OOO 01余数为正上南11左移1位十00,001000010余数马商联合左移1位+11.0011-M11,0101raw余数为负，上商左稔1位十10,101000100余数与商赎合左移1位+00110111,011100100余数为负，上而左称1位中10,111001 DOO余数与商联含左移1位+00.110111,1011mm余数为负，上商L左移1位，十I100.1101+了恢复余数00.1 OJOIQ 1-0.100006=0S1 00miH-o.1 oooFkOlOOOfflOOQ幅 mooomtMD(2)原码恢复余数除法：Qs原=1.1100 ;R原=0.000

27、01000原码加减交替除法 ：Qs原=1.1100 ;R原=0.00001000XN商为QQKs： Ys：H原印Q1Q11K-ao.ioii iriM=ii.oolo余数为RM-001110余数利商IQI操作00,1011ooaoo余数初始为用商初蛇为。+11001011110100000余数为负,上商th左移1位J十11101000000余数与南联台左移1位00.1110由1OC.100000001余数为正，上南1 ,左移1位- -IVon.ooooDOU10余班厉福廉售左程1位+1TOD10-MOC.K100CD11余数为正，上商1,左移1位1 -k00,010000110余数与南联合左移

28、1位+1T0D10m11(1110ooi 1 o余数抽上南口，左移1位j +r10,110001100余班易海联合左移1位+00.111011,10105100余数为负，上南0 j左移1位，十I100.1110+M恢复余数00,1000|Q I-0.11001 =1B1R-1.11C0iRkO 00001000归原-a000010004. 7使用补码不恢复余数除法计算X/Y :X=0.0111 , Y=0.1101(10) X=0.1011 , Y=-0.1110答：(1) Qs补=0.1001;R补=0.00001110(2) Qs补=1.0011 ;R补=0.000011004. 8设浮点

29、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)。(11 ) X= -1.625, Y=5.25(12) X=15/64 , Y= - 29/256答：(1) X + Y补 =0,0010 0.11101; X+Y=0.11101 x 20010设阶眄为E尾数为M ,浮点数E M 凶浮=0力赁11,C01WY蜉印贝（Hiuicntn1对阶小阶对大阶口先求阶差&-Ey ：E 赤卜-OQDOOI国点71101OO.OOCJ1*1111511.111 口向E党卜T1JH1 口即日壬六ZE水E” E丽向E* M环嵇而,若： 的浮 3卬11.11001

30、102,尾觐相加M x+M钳卜 M擀卜+M用卜制游卜11110011。|My# 1=00 1010111,1100110+00.101010C.O111010|WH4-Mypb=DO.D111010三结果规格化十年需左飙1位，阶蚂-1，Mh册-0,111010向明林田加104.舍工处理：哈1人舍去，Mxtyh=011101(X*YM =0,0010 0.111 oilX Y补 =0,0011 1.00101; X-Y= 0.11011 X 20011=0X001 1.00110V.孚=口力011 0.101011,对阶小阶对大阶口先末阶差E*E，向渺=口口。口。1卜印阱=11.110100,0

31、001+11,115111110EE 党 kILim。即日尸2E/Eyj E词向M访移方i j得：K游司皿1.1W011D.尾数相减Mx-My 并卜=Mx摩卜 +(-MyJ?卜Mw?K=11 11OTI1O 卜 M 汴卜=11 01011 11,1100110+11.0101111,0010010|WM-MvPh=n 0010010.结果规格化结果已规格化，ExSF-0X011舍入处理：皓1人尾数进凶丫尊=0.m11 1 D0101(2 )：X+Y ri =1,11010.11111; X+Y=0.11111 X 2 0011=1,11100.11110N 孵=1101 1 00011.对的;

32、小阶对大阶.先求阶差日国：IE 幡卜=11111(-E期t卜司口 J0E111,1110*00,001100,0001归任州=00皿01即E底产1EyRs=XsMxj=0010101My 原= 11.115。|Mk|=00.10101|M#00.11010My 信卜 71.00110余数IRI商IQI操作I00,10101ooaooo余数初始为HW,商初蛇411.00110IMy|11.11011oooooo余数为负，上商0,左11,10110oooooo余数与商联合左移1位*00.11010,附00,10000000001余数为正，上商1,左01,00000000010余数与商联合左移1位1

33、1 00110-IMpI00,00110000011余数为正,上商1,左00,01100000110余数与商联合左移1位*11.00110恤11,10010000110余数为负，上商0,左11.001oo001100余数与商联合左移1位+00.11010十IMM11,11110001100余数为负上商0,左11,11100011000余数与商联合左移1位+00.11010+MW00,10110011001余数为正，上商1,左:IQI=0.11001Q=0 1=1Q原=1.11001R=Mx=n|R|=n mrinniminRl =0.0000010110T 孵=LU0101.11001(2)X

34、XY浮=0,10111.00101; X*Y= 0.11011 X 2-0101浮点数壬MH 胖=0.11311.00011=0,1110011110L阶鹤楣加：EK+Ey=今睛+曰并卜旺湍-0X1101向麻卜11.111。oaii m+11111000,1011E*+Ey 群耳 0112尾数相乘岫补=1100011MsAMLIIIWM 碟卜-0011101部分在类数岫序卜Mn+1愫作00,003000111100部分积初始为1+00.00000MnMyn+1=00ico.ooaoo011110000,00000001111部分积与韩I40111101MynM 如田-1000,11101001

35、1110O.J11101001111部分积与乘数的 fiMhi+1 -1100,01110100111100,001110100111部分积与乘数+00.00000MqnM 即+1 =0100,001113WQ11100,000111010011割分积与乘数:+00.00000MynMyriM=11D0.000111 01001100,000011101001部分积身乘甄:+11.00011MynMynl =C111,001001101001叩 1QQ1101D3,给果规格化结果已规格化，E吟居应10114.舍入处理:哈1人尾数进1IXm-ojoii 1.00101X/Y浮= 0,11111.

36、00001; X/Y= - 0,11 111 X 2-0001百点数=EM110111.11101=0.11100.11110.阶码楣藏二日胫=隔般+-E所卜向JS-00J1Q何朴301JOOJ1U1 +00,001000,1111Ek Ey 除=0,11112尾射相隐MxMy 商为 Q ji余数为RQs=Mxj M野 RBsrMw=n.rioiMSJjIf =00.11110Mx|=00.11101Mpl-00.11110H 阳腺卜=ii.oo(iiD柒数IRI南IQI麋作I00,11101oooono余数初蛤为MtL商林始+11.00U10帆|1111111000000余数为负,上商。，苫

37、11,11110oowoo余数与商麻合在移1位+00.11110十M300,11100ooooai余数为正，上南L苣01,11000000010余数与南联合左移1位+11.00010IMvloondio000011余数为正，上南1,总01,1010000D110余数与福联合左移1位+ii.oomoMl00,110110000111余数为正，上前1 .冷01 01100001110余数与面鹿合左麓1位+11.00010-|My|0O,OT11000111余数为正，上南1，苫00,1110D011110余颤与雨联合左移1位411.00010-岫|11,11110011110余数为负，上商口，左1-

38、00.11110依复余数00,11100|Q|=0.11110Qs-1 0-1pR=1J 11110R s-Mws=1IRI-0.000001110DR |-1,0000011100MY 蹲位11111.11110-4. 10假设浮点数加减运算时，尾数采用变形补码(模 4补码)进行运算，运算结果形式为：Msi MS2.M1Mn,选择正确的答案写在横线上：(15)若尾数运算结果形式满足 _条件时,结果需要左规；(16)若尾数运算结果形式满足_条件时,结果需要右规(1次)；(17)若尾数运算结果形式满足_条件时,结果不需要规格化；A. MS1MS2.M 1=00.0B.Ms1Ms2.M1=00.1C. Ms1Ms2.M1=01.0D.