计算机组成原理课后习题答案(白中英第四版)

．模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。2．数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。3．科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。4．主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5．存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字。6．每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。7．取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。8．半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU，它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。9．计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。10．在早期的计算机中，人们是直接用机器语言来编写程序的，这种程序称为手编程序或目的程序；后来，为了编写程序方便和提高使用效率，人们使用汇编语言来编写程序，称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了算法语言，用算法语言编写的程序称为源程序，源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释执行；随着计算机技术的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。11．从第一至五级分别为微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。采用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术，对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制。而且用这种分级的观点来设计计算机，对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。12．因为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。13．（略）．（1）6435100011.043.06435)8(11000110]6435[原10111010]6435[补10111001]6435[反00111010]6435[移（2）001011100.0134.012823)8(00010111]12823[原00010111]12823[补00010111]12823[反10010111]12823[移（3）-127-127=-7F=-1111111[-127]原=11111111[-127]补=10000001[-127]反=10000000[-127]移=00000001（4）[-1]原=10000000[-1]补=10000000[-1]反=11111111[-1]移=00000000（5）-1=-00000001[-1]原=10000001[-1]补=11111111[-1]反=11111110[-1]移=01111111．[x]补=a0.a1a2…a6解法一、（1）若a0=0,则x0,也满足x-0.5此时a1→a6可任意（2）若a0=1,则x=0,要满足x-0.5,需a1=1即a0=1,a1=1,a2→a6有一个不为0解法二、-0.5=-0.1(2)=-0.100000=1,100000（1）若x=0,则a0=0,a1→a6任意即可[x]补=x=a0.a1a2…a6（2）若x0,则x-0.5只需-x0.5,-x0[x]补=-x,[0.5]补=01000000即[-x]补01000000010000001**6210aaaa00111111**6210aaaa110000006210aaaa即a0a1=11,a2→a6不全为0或至少有一个为1（但不是“其余取0”）3．字长32位浮点数，阶码10位，用移码表示，尾数22位，用补码表示，基为2（1）最大的数的二进制表示E=111111111Ms=0,M=11…1（全1）表示为：11…1011…110个21个即：)21(221129（2）最小的二进制数E=111111111Ms=1,M=00…0（全0）（注意：用10….0来表示尾数－1）表示为：11…1100…010个21个即：)1(2129MsEsE1→E9M20M0（3）规格化范围正最大E=11…1，M=11…1，Ms=010个21个即：)21(222119正最小E=00…0，M=100…0，Ms=010个20个即：12922负最大E=00…0，M=011…1，Ms=110个20个（最接近0的负数）即：)22(221129负最小E=11…1，M=00…0，Ms=110个21个即：5111292)1(2规格化所表示的范围用集合表示为：[12922,)21(222119][5111292)1(2,)22(221129]（4）最接近于0的正规格化数、负规格化数（由上题可得出）正规格化数E=00…0，M=100…0，Ms=010个20个12922负规格化数E=00…0，M=011…1，Ms=110个20个)22(2211294．假设浮点数格式如下：（1）1211011.0011011.06427阶补码：111尾数补码：011011000机器数：111011011000（2）12110110.0011011.06427阶补码：111MsEsE1→E3M8M0尾数补码：100101000机器数：1110001010005．（1）x=0.11011,y=0.00011x+y=0.11110无溢出(2)x=0.11011,y=-0.10101x+y=0.00110无溢出（3）x=-0.10110y=-0.00001x+y=-0.10111无溢出6．（1）x=0.11011y=-0.11111溢出（2）x=0.10111y=0.11011x-y=-0.00100无溢出（3）x=0.11011y=-0.10011溢出7．（1）原码阵列x=0.11011,y=-0.11111符号位:x0⊕y0=0⊕1=1[x]原=11011,[y]原=11111[x]补=0011011[y]补=[phone][x]补=1101010[y]补=[phone][x]补=00.11011[y]补=+00.1111101.11010[x]补=00.10111[y]补=+11.0010111.11100[x]补=00.11011[y]补=+00.1001101.011100011011+00000110011110[x*y]原=1，1101000101直接补码阵列[x]补=(0)11011,[y]补=(1)00001[x*y]补=1,00101,11011（直接补码阵列不要求）带求补器的补码阵列[x]补=011011,[y]补=100001乘积符号位单独运算0⊕1＝1尾数部分算前求补输出│X│＝11011，│y│＝11111X×Y＝-0.1101000101(2)原码阵列x=-0.11111,y=-0.11011符号位:x0⊕y0=1⊕1=0[x]补=11111,[y]补=11011[x*y]补=0,11010,0010111011*1111111011110111101111011110111101000101(0)11011(1)00001(0)11011(0)00000(0)00000(0)00000(0)000000(1)(1)(0)(1)(1)0(1)(1)(0)(1)(1)110111,00101,1101111111110111111111111000001111111111110100010111011*1111111011110111101111011110111101000101直接补码阵列[x]补=(1)00001,[y]补=(1)00101[x*y]补=0,11010,00101（直接补码阵列不要求）带求补器的补码阵列[x]补=100001,[y]补=100101乘积符号位单独运算1⊕1＝0尾数部分算前求补输出│X│＝11111，│y│＝11011X×Y＝0.1101000101(1)00001(1)00101(1)00001(0)00000(1)00001(0)00000(0)000001(0)(0)(0)(0)(1)100(1)(1)00010101101000101111111101111111111110000011111111111101000101．(1)符号位Sf=0⊕1=1去掉符号位后：[y’]补=00.11111[-y’]补=11.00001[x’]补=00.1100052*00111.0,11000.0余数yx(2)符号位Sf=1⊕0=1去掉符号位后：[y’]补=00.11001[-y’]补=11.00111[x’]补=00.010110011000+[-y’]补110000111110010←1110010+[y’]补001111100100010.1←0100010+[-y’]补110000100000110.11←0000110+[-y’]补110000111001110.110←1001110+[y’]补001111111011010.1100←1011010+[y’]补001111111110010.110000001011+[-y’]补110011111100100←1100100+[y’]补001100111111010.0←1111010+[y’]补001100100100110.01←0100110+[-y’]补110011100011010.011←0011010+[-y’]补110011100000010.0111←0000010+[-y’]补110011111010010.01110*10111.0,01110.0余数yx9．(1)x=2-011*0.100101,y=2-010*(-0.011110)[x]浮=11101,0.100101[y]浮=11110,-0.011110Ex-Ey=11101+00010=11111[x]浮=11110,0.010010(1)规格化处理:1.010010阶码11100x+y=1.010010*2-4=2-4*-0.101110规格化处理:0.110000阶码11110x-y=2-2*0.110001(2)x=2-101*(-0.010110),y=2-100*0.010110[x]浮=11011,-0.010110[y]