计算机组成原理答案(张功萱等编著)终极完整版 下载本文

整理人:杜鹏

作业解答

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? 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。

1.8 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技术指标主要有: 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

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__。

A. ENIAC B. UNIVAC-I C. ILLIAC-IV D. 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. ENIAC B. UNIVAC-I C. ILLIAC-IV D. 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

整理人:杜鹏

(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。 × 含义不清 (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

2.2 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。

整理人:杜鹏

2.6 已知 x 的二进制真值,试求 [x]补、[-x]补、[x/2]补、[x/4]补、[2x]补、[4x]补、[-2x]补、[-x/4]补。(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) (1) x=+0.0101101 (2) x=-0.1001011 (3) x=-1 (4) x=-0.0001010 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。 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:

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:1111100.101×2-10=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:

0 10011 111110010100000=0 1001 1111 1100 1010 0000=09FCA0H ② 阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式:

0 11101 111110010100000=0 1110 1111 1100 1010 0000=0EFCA0H 2.9 设某机字长为16位,数据表示格式为:

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:

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 解:

(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:0 01111100 01000000000000000000000 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:1 01111100 01000000000000000000000 十六进制形式:BE200000H

(3) (16)10=(10000)2=-1.0000×24

整理人:杜鹏

阶码E=127+4=131=(10000011)2

机器数形式:0 10000011 00000000000000000000000 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:1 10000001 01000000000000000000000 十六进制形式:C0A00000H

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=0 10000101 11001001000000000000000 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=0 01111111 00010000000000000000000 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=0 00000001 00000000000000000000000 指数=(00000001)2-127=1-127=-126 M=1.00000000000000000000000 十进制数值N=1×2-126

(4) C7F00000=1 10001111 11100000000000000000000 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:1e112SN,2e222SN?(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≥81,a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件? (2) 若要x>21,a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件?

(3) 若要41≥x>161,a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件? 解:

(1)要x≥ 8 1

,a1a2a3a4a5a6需要满足:a1a2a3至少有一个1 (2)要x> 2 1

,a1a2a3a4a5a6需要满足:a1=1,且a2a3a4a5a6至少有一个为1(不为全0)