计算机组成原理课后习题答案(白中英第四版).

．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。2．冯诺依曼型计算机主要设计思想是：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3．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。4．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。5．指令和数据的区分：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。6．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。7．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。8．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。9．计算机的性能指标：吞吐量、响应时间、利用率、处理机字长、总线宽度、存储器容量、存储器带宽、主频/时钟周期、CPU执行时间、CPI、MIPS、MFLOPS.第二章2．[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（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MsEsE1→E9M20M0=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：111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=-0.10110MsEsE1→E3M8M0[x]补=0011011[y]补=+110101100001100011011+00000110011110=-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*y]原=1，1101000101直接补码阵列[x]补=(0)11011,[y]补=(1)00001[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=+00.1001101.0111011011*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)110111,00101,11011[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=0,11010,00101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111111101111111111110000011111111111101000101(1)00001(1)00101(1)00001(0)00000(1)00001(0)00000(0)000001(0)(0)(0)(0)(1)100(1)(1)0001010110100010111011*1111111011110111101111011110111101000101[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＝0.11010001018．(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001100100100110.01111111101111111111110000011111111111101000101*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]浮=11100,0.010110Ex-Ey=11011+00100=11111[x]浮=11100,1.110101(0)规格化处理:0.101100阶码11010x+y=0.101100*2-6规格化处理:1.011111阶码11100x-y=-0.100001*2-410．(1)Ex=0011,Mx=0.110100Ey=0100,My=0.100100Ez=Ex+Ey=0111规格化：26*0.111011(2)Ex=1110,Mx=0.011010x+y00.010010(1)+11.10001011.110100(1)x-y00.010010(1)+00.01111000110000(1)x+y11.110101+00.01011000.001011x-y11.110101+11.10101011.011111Mx*My0.1101*0.10010110100000000000110100000001110101=0011,My=0.111100Ez=Ex-Ey=1110+1101=1011[Mx]补=00.011010[My]补=00.111100,[-My]补=11.000100商=0.110110*2-6,余数=0.101100*2-611．4位加法器如上图，1111)()(iiiiiiiiiiiiiiiiiCBABACBABACBCABAC(1)串行进位方式C1=G1+P1C0其中：G1=A1B1P1=A1⊕B1（A1＋B1也对）C2=G2+P2C1G2=A2B2P2=A2⊕B2C3=G3+P3C2G3=A3B3P3=A3⊕B3C4=G4+P4C3G4=A4B4P4=A4⊕B4(2)并行进位方式00011010+[-My]1100010011011110010111100+[My]00111100111110000.011110000+[My]00111100001011000.0101011000+[-My]11000100000111000.01100111000+[-My]11000100111111000.011011111000+[My]00111100001101000.0110101101000+[-My]11000100001011000.01101=G1+P1C0C2=G2+P2G1+P2P1C0C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C