计算机组成原理答案(张功萱等编著)终极完整版

第一章作业解答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?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。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.系统软件的配置还有可靠性、可用性、可维护性、以及安全性、兼容性等性能指标。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。(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。 答：①运算器②控制器设备答：①字长②变字长运算答：①机器语言②语言处理程序答：①第一台巨型计算机X第二章作业解答∵4位十进制数的最大数为9999,2。=8192<9999<24=16384∵5位十进制数的最大数为99999,26=65536<9999<2=131072∵8位十进制数的最大数为，26=<<22=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，10₁=2,得j～3.3i,亦可得到上述结果。x/4]。。(设机器采用定点小数，字长为8位，若结果不存在或出错，请注明)x溢出溢出溢出溢出-1溢出溢出溢出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。机器数原码表示反码表示补码表示移码表示-127-12802.8设十进制数x=(+124.625)×210(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：数符阶符阶码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。解：(1)x对应的二进制定点小数表示形式为：1111100.101×210=0.1111100101×23=(2)①阶码和尾数均采用原码表示时的机器数形式：0100100000=01001111111001FCA②阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式：011101111110010100000=01110111111EFCAOH2.9设某机字长为16位，数据表示格式为：定点整数：数符浮点数：数符阶符阶码十进制真值最小正数1最大正数2²-1最大负数-1最小负数(2)补码表示的定点整数十进制真值最小正数1最大正数2¹⁵-1最大负数-1最小负数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规格化最小正数27¹×2-5最大正数最大负数-2-1×2-15规格化最大负数-27¹×2-15最小负数(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2-1°×2-16规格化最小正数2-*×2-16最大正数最大负数-2-10×2-16规格化最大负数最小负数(5)阶码为移码、尾数用补码表示的浮点数。最小正数规格化最小正数2-¹×2-16最大正数最大负数-2-10×2-15规格化最大负数最小负数阶码E=127+(-3)=124=(1111100)₂=机器数形式：0011111000阶码E=127+(-3)=124=(1111100)₂=机器数形式：1011111000阶码E=127+4=131=(10000011)₂机器数形式：0100000000阶码E=127+2=129=(10000001)₂机器数形式：1100000000指数=(10000101)2-127=133-127=616813至少有一个1214116为全06至少有一个为12.17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。前分隔数字串+74“+”“7”“4”后嵌入数字串+74“7”“4”压缩的十进制数串+74“0”“7”“4”“+”前分隔数字串-639“““6”“3”“9”后嵌入数字串-639“6”“3”“9”压缩的十进制数串-639“6”“3”“9”“”前分隔数字串+2004“+”“2”“0”“0”“4”后嵌入数字串+2004“2”“0”“0”“4”压缩的十进制数串+2004“0”“2”“0”“0”“4”“+”前分隔数字串-8510“““8”“5”“1”“0”后嵌入数字串-8510“8”“5”“1”“0”压缩的十进制数串-8510“0”“8”“5”“1”“0”“”答：码距是指在一组编码中任何两个编码之间最小的距离。数据校验码的校验位越多，码距越大，编码的检错和纠错能力越强。2.21下面是两个字符（ASCII码）的检一纠一错的海明校验码（偶校验），请检测它们是否有错？如果有错请加以改正，并写出相应的正确ASCII码所代表的字符。E的字符为＝“K”。E2.22试编出8位有效信息的检二纠一错的海明校验码（用偶校验）。A7A3检二纠一错的海明校验码，增加P0B。C.x=1,x₂~x任意D.x₁=0,x₂~x;任意(3)在某8位定点机中，寄存器内容为10000000,若它的数值等于-128,则它采用的数据表示为BA.原码B.补码C.反码D.移码(4)在下列机器数中，哪种表示方式下零的表示形式是唯一的BA.原码B.补码C.反码D.都不是(5)下列论述中，正确的是D。D.已知[x]求[-x]的方法是：将尾数连同符号位一起取反，再在末位加1(6)IEEE754标准规定的32位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为8位，尾数为23位，则它所能表示的最大规格化正数为A。A.+(2-2-23)×2+127B.+(1-2(7)浮点数的表示范围取决于.A。A.阶码的位数B.尾数的位数C.阶码采用的编码D.尾数采用的编码(8)在24×24点阵的汉字字库中，一个汉字的点阵占用的字节数为.D。(9)假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用奇校验的编码是(10)在循环冗余校验中，生成多项式G(x)应满足的条件不包括D。A.校验码中的任一位发生错误，在与G(x)作模2除时，都应使余数不为0B.校验码中的不同位发生错误时，在与G(x)作模2除时，都应使余数不同C.用G(x)对余数作模2除，应能使余数循环D.不同的生成多项式所得的CRC码的码距相同，因而检错、校错能力相同(1)设某机字长为8位(含一符号位),若[x]=,则x所表示的十进制数的真值真值为③;y的原码表示(2)在带符号数的编码方式中，零的表示是唯一的有.①和②。答：①补码②移码则数x,的十进制数真值是①,X₂的十进制数真值是②。(4)设某浮点数的阶码为8位(最左一位为符号位),用移码表示；尾数为24位(最左一位为符号位),采用规格化补码表示，则该浮点数能表示的最大正数的阶码为.①,尾数为.②;规格化最大负数的阶码为③,尾数为.④。第三章作业解答作业三(1)3.4分别用原码一位乘法和补码一位乘法计算[x×y]原和[x×y]补。原补补＝补＝补3.5分别用原码两位乘法和补码两位乘法计算[x×y]原和[x×y]补。原补补＝补＝补3.6分别用原码不恢复余数法和补码不恢复余数法计算[x/y]原和[x/y]补。(1)(4)[x/y]原＝补＝补＝补其中，浮点数尾数和阶码的基值均为2，阶码用移码表示，尾数用补码表示。设：补＝补0xy补01－1x）：x]移＝xxABC运算初态运算终态=+=f1f2f1f2＝f1f2f1f2＝(3)当采用双符号位进行数据运算时，若运算结果的双符号位为01,则表明运算B。B(8)若浮点数的阶码和尾数都用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数C。C化处理。设尾数采用补码表示形式，当运算结果②时，需要进行右规操作；当运算结果答：①规格化②溢出③不是规格化数(6)将两个8421BCD码相加，为了得到正确的十进制运算结果，需要对结果进行修答：①两个8421码相加后，若相加的和数<10,则不需修正，按二进制规则相加的结果就是正确的8421码的和数；若相加的和数≥10,则需在二进制相加的结果上(8)设有一个16位的数据存放在由两个8位寄存器AH和AL组成的寄存器AX中，其中数据的高8位存放在AH寄存器中，低8位存放在AL寄存器中。现需要将AX中的数X(2)加法器是构成运算器的主要部件，为了提高运算速度，运算器中通常都采用并行(3)在定点整数除法中，为了避免运算结果的溢出，要求|被除数|<|除数|。X(5)根据数据的传递过程和运算控制过程来看，阵列乘法器实现的是全并行运算。√(6)逻辑右移执行的操作是进位标志位移入符号位，其余数据位依次右移1位，最低位移入进位标志位。×第四章作业解答4.1静态MOS存储器与动态MOS存储器存储信息的原理有何不同?为什么动态MOS存储器需要刷新?一般有哪几种刷新方式?答：静态MOS存储器利用一个双稳态触发器存储一个二进制位，只要不断电就可以保持其动态MOS存储器使用一个MOS管和一个电容来存储一位二进制信息。用电容来存储信息减少了构成一个存储单位所需要的晶体管的数目。由于动态MOS存储器中的电容会产生漏电，因此DRAM存储器芯片需要频繁的刷新操作。集中式刷新方式、分散式刷新方式、异步式刷新方式4.2某一64K×1位的动态RAM芯片，采用地址复用技术，则除了电源和地引脚外，该芯片4.7某8位计算机采用单总线结构，地址总线17根（016A，16A为高位），数据总线8根双向与非门：扇入系数不限。⑵各芯片地址分配表片⑶主存芯片与CPU的连接逻辑图模块板结构形式，该机地址总线为18位，问（2）每个模块板内共有多少块4K×4位的RAM芯片？请画出一个模块板内各芯片连接的逻D～DD～DRAMRAMRAMRAMRAMRAM„743001234725B4.12若某机磁盘子系统共有4台驱动器，每台驱动器装有与上述磁盘组相同的磁盘组，请设计该磁盘子系统的地址格式。⑵存储芯片地址按交叉方式编址。共需15根地址线，其中：用A1A0控制位扩展的各片，片内地址A12～A2，高位A14A13作为字⑵设每组中数据位数从高到低依次为第一片→第四片。B不访问不访问不访问不访问不访问访问低8位数据D7～D0C＝1AABBAABBAABBD＝1AABBAABBAABB++E＝1AABBAABBAABBF＝1AABBAABBAABB++A14A13通过2－4译码器产生4个片选信号30YY~,00+=+=28+=312+=块内偏移地址块内偏移地址块内偏移地址块内偏移地址主存地址的结构组内块号块内偏移地址组内块号块内偏移地址A.EPROMB.DRAMC.SRAMD.三(4)下面叙述不正确的是.C。A.半导体随机存储器可随时存取信息，掉电后信息丢失。B.在访问随机存储器时，访问时间与单元的物理位置无关。C.内存储器中存储的信息均是不可改变的。D.随机存储器和只读存储器可以统一编址。(5)动态RAM与静态RAM相比，其优点是C。A.动态RAM的存储速度快。B.动态RAM不易丢失数据。(6)某512×8位RAM芯片采用一位读/写线控制读写，该芯片的引脚至少有C。(7)在调频制记录方式中，写“0”和写“1”是利用。A.电平的高低变化B.电流的幅值变化C.电流的相位变化D.电流的频率变化(8)由于磁盘上内圈磁道比外圈磁道短，因此B。A.内圈磁道存储的信息比外圈磁道少B.无论哪条磁道存储的信息量均相同，但各磁道的存储密度不同C.内圈磁道的扇区少使得它存储的信息比外圈磁道少D.各磁道扇区数相同，但内圈磁道上每扇区存储的信息少(9)某存储器按字节编址，要求数据传输率达到8×106字节/秒，则应选用存储(10)在下述存储器中，允许随机访问的存储器是AA.半导体存储器B.磁带C.磁盘D.光盘(11)在下列几种存储器中，不能脱机保存信息的是CA.磁盘B.磁带C.RAMD.光盘(1)数据引脚和地址引脚越多芯片的容量越大。(2)存储芯片的价格取决于芯片的容量和速度。(4)要访问DRAM,应首先给出RAS地址，之后再给出CAS地址。√(8)半导体存储器是一种易失性存储器，电源掉电后所存信息均将丢失。×(9)Cache存储器保存RAM存储器RAM 答：①CPU与主存间速度匹配问题答：①速度②把要访问的存储单元的地址，加载到存储器芯片的地③到读取的数据或指令在存储器芯片的数据引脚上可以使用为止答：①平均磁道定位时间②平均旋转等待时间(9)某存储器数据总线宽度为32位，ns第五章作业解答单地址指令的操作码占10位，可有(24-K)×2₆条指令；5.10设某机指令长为16位，每个地址码长为4位，试用扩展操作码方法设计指令格式。其中三地址指令有10条，二地址指令为90条，单地址指令32条，还有若干零地址指令，问零地址指令最多有多少条?答：{[(24-10)×16-90]×16-32}×16=1024条5.13选择题(1)计算机系统中，硬件能够直接识别的指令是A。A.机器指令B.汇编语言指令C.高级语言指令D.特权指令(2)指令系统中采用不同的寻址方式的主要目的是.B。A.增加内存的容量B.缩短指令长度，扩大寻址范围C.提高访问内存的速度D.简化指令译码电路(3)在相对寻址方式中，若指令中地址码为X,则操作数的地址为B。A.XB.(PC)+XC.X+段基址D.变址寄存器+X(4)在指令的地址字段中直接指出操作数本身的寻址方式，称为，B。A.隐含地址B.立即寻址C.寄存器寻址D.直接寻址(5)支持实现程序浮动的寻址方式称为.B。A.变址寻址B.相对寻址C.间接寻址D.寄存器间接寻址(6)在一地址指令格式中，下面论述正确的是C。A.只能有一个操作数，它由地址码提供B.一定有两个操作数，另一个是隐含的C.可能有一个操作数，也可能有两个操作数D.如果有两个操作数，另一个操作数一定在堆栈中。(7)在堆栈中，保持不变的是C。A.栈顶B.堆栈指针C.栈底D.栈中的数据(8)在变址寄存器寻址方式中，若变址寄存器的内容是4E3CH,给出的偏移量是63H则它对应的有效地址是D(9)设寄存器R的内容(R)=1000H,内存单元1000H的内容为2000H,内存单元访问的操作数是C。(10)程序控制类指令的功能是DA.进行算术运算和逻辑运算B.进行主存与CPU之间的数据传送C.进行CPU和I/O设备之间的数据传送D.改变程序执行的顺序(11)算术右移指令执行的操作是B。A.符号位填0,并顺次右移1位，最低位移至进位标志位B.符号位不变，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位C.进位标志位移至符号位，顺次右移1位，最低位移至进位标志位D.符号位填1,并顺次右移1位，最低位移至进位标志位答：①指令应执行的操作和应具有的功能2n③与操作数据相关的地址信息(3)在寄存器寻址方式中，指令的地址码部分给出的是①,操作数存放在答：①PC当前的内容②形式地址部分给出的位移量(