计算机组成原理答案(张功萱等编著)终极完整版

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.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整理人：杜鹏（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。×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。整理人：杜鹏∵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。2.6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＝－0.00010102.7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：010011111110010100000＝010011111110010100000＝09FCA0H②阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式：011101111110010100000＝011101111110010100000＝0EFCA0H2.9设某机字长为16位，数据表示格式为：整理人：杜鹏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：整理人：杜鹏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：00111110001000000000000000000000十六进制形式：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：10111110001000000000000000000000十六进制形式：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：11000000101000000000000000000000十六进制形式：C0A00000H2.13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整理人：杜鹏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＝0M＝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＝－126M＝1.00000000000000000000000十进制数值N＝1×2－126（4）C7F00000＝11000111111100000000000000000000指数＝(10001111)2－127＝143－127＝16M＝1.11100000000000000000000＝1＋(1/2＋1/4＋1/8)＝1.875十进制数值N＝－(216＋215＋214＋213)＝－15×213＝－122880＝－1.875×2162.14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≥81，a1a2a3a4a5a6需要满足：a1a2a3至少有一个1（2）要x＞21，a1a2a3a4a5a6需要满足：a1＝1，且a2a3a4a5a6至少有一个为1（不为全0）（3）要41≥x＞161，a1a2a3a4a5a6需要满足：a1＝0且①a2＝1，a3a4a5a6为全0②a2＝0且a3＝1，a4a5a6任意或a2＝0且a3＝0，a4＝1，a5a6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。（1）＋74（2）－639（3）[phone]整理人：杜鹏解：（1）＋74前分隔数字串＋742B3734“+”“7”“4”后嵌入数字串＋743734“7”“4”压缩的十进制数串＋740000011101001100“0”“7”“4”“+”（2）－639前分隔数字串－6392D363339“-““6”“3”“9”后嵌入数字串－639363379“6”“3”整理人：杜鹏“9”压缩的十进制数串－6390110001110011101“6”“3”“9”“-”（3）＋2004前分隔数字串＋20042B32303034“+”“2”“0”“0”“4”后嵌入数字串＋200432303034“2”“0”“0”“4”压缩的十进制数串＋2004000000100000000001001100“0”“2”整理人：杜鹏“0”“0”“4”“+”（4）－8510前分隔数字串－85102D38353130“-““8”“5”“1”“0”后嵌入数字串－851038353170“8”“5”“1”“0”压缩的十进制数串－8510000010000101000100001101“0”“8”“5”“1”“0”“-”2.19什么是“码距”？数据校验与码距有什么关系