计算机组成原理答案张功萱等编著终极完整版.doc

1、 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

2、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：

3、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

4、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 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

5、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 和 _ _两个部件。 答： 运算器 控制器 （ 2）计算机的硬件包括 、 _ _、 _ _、 _ _和 _ _等5 大部分。 答： 运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备 （ 3）计算机的运算精度与机器的 有关，为解决精度与硬件成本的矛盾，大多数计算机使用 _ _。 答： 字长 变字长运算 （ 4）从软、硬件交界面看，计算机层次结构包括 和 _ _两大部分。 答： 实机器 虚机器 （ 5）计算机硬件直接能执行的程序是 程序，高级语言编

6、写的源程序必须经过_ _翻译，计算机才能执行。 答： 机器语言 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 。 答： 应用领域 （ 7）银河 I（ YH-I）巨型计算机是我国研制的 。 答： 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

7、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

8、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 0.0001010 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

9、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。 写出阶码和尾数均采用原码表示时的机器数形式。 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 30.0001111100101 （ 2） 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 11

10、00 1010 0000 09FCA0H 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： 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）

11、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： 0 01111100 01000000000000000000000 十六进制形式： 3E200000H （ 2） ( 0.15625)10 ( 0. 00101)2 1.01 2 3 阶

12、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 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 010000000000

13、00000000000 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 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

14、.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 1110

15、0000000000000000000 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）

16、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） （ 3）要 4 1 x 16 1 ， a1a2a3a4a5a6需要满足： a1 0且 a2 1， a3a4a5a6为全 0 a2 0且 a3 1， a4a5a

17、6任意 或 a2 0且 a3 0， a4 1， a5a6至少有一个为 1 2.17 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） 2004 （ 4） 8510 整理人：杜鹏 解： （ 1） 74 前分隔数字串 74 2B 37 34 “+” “7” “4” 后嵌入数字串 74 37 34 “7” “4” 压缩的十进制数串 74 0000 0111 0100 1100 “0” “7” “4” “+” （ 2） 639 前分隔数字串 639 2D 36 33 39 “-“ “6” “3” “9” 后嵌入数字串 639 36 3

18、3 79 “6” “3” 整理人：杜鹏 “9” 压缩的十进制数串 639 0110 0011 1001 1101 “6” “3” “9” “-” （ 3） 2004 前分隔数字串 2004 2B 32 30 30 34 “+” “2” “0” “0” “4” 后嵌入数字串 2004 32 30 30 34 “2” “0” “0” “4” 压缩的十进制数串 2004 0000 0010 0000 0000 0100 1100 “0” “2” 整理人：杜鹏 “0” “0” “4” “+” （ 4） 8510 前分隔数字串 8510 2D 38 35 31 30 “-“ “8” “5” “1” “0

19、” 后嵌入数字串 8510 38 35 31 70 “8” “5” “1” “0” 压缩的十进制数串 8510 0000 1000 0101 0001 0000 1101 “0” “8” “5” “1” “0” “-” 2.19 什么是“码距”？数据校验与码距有什么关系？ 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。 整理人：杜鹏 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。 （ 1） 10111010011

20、 （ 2） 10001010110 解： （ 1） 指误字为 E1 P1 A6 A5 A3 A2 A0 1 1 1 1 0 1 1 E2 P2 A6 A4 A3 A1 A0 0 1 0 1 1 1 0 E3 P4 A5 A4 A3 1 1 0 1 1 E4 P8 A2 A1 A0 0 0 1 1 0 得到的指误字为 E4E3E2E1 0101 (5)10，表示接收到的海明校验码中第 5位上的数码出现了错误。将第 5位上的数码 A5 1取反，即可得到正确结果 10110010011。正确 ASCII码所代表的字符为 1001011“ K”。 （ 2） 指误字为 E1 P1 A6 A5 A3 A2

21、 A0 1 0 1 1 1 0 0 E2 P2 A6 A4 A3 A1 A0 0 0 0 1 1 0 0 E3 P4 A5 A4 A3 0 1 0 1 0 E4 P8 A2 A1 A0 0 1 1 0 0 得到的指误字为 E4E3E2E1 0000，无错。正确 ASCII码为 0101110“” 2.22 试编出 8位有效信息 01101101的检二纠一错的海明校验码（用偶校验）。 解： 8位有效信息需要用 4个校验位，所以检一纠一错的海明校验码共有 12位。 4个校验位为： P1 A7 A6 A4 A3 A1 0 1 0 1 0 0 P2 A7 A5 A4 A2 A1 0 1 0 1 0 0

22、 P4 A6 A5 A4 A0 1 1 0 1 1 P8 A3 A2 A1 A0 1 1 0 1 1 检一纠一错的海明校验码： 000111011101 1DDH 检二纠一错的海明校验码，增加 P0 P0 P1 P2 A7 P4 A6 A5 A4 P8 A3 A2 A1 A0 1 有效信息 01101101的 13位检二纠一错的海明校验码： 1000111011101 11DDH 2.23 设准备传送的数据块信息是 1010110010001111，选择生成多项式为 G(x) 100101，试求出数据块的 CRC码。 解：模 2除后，余数 R(x) 10011，数据块的 CRC码： 10101

23、1001000111110011 2.24 某 CRC码（ CRC）的生成多项式 G(x) x3 x2 1，请判断下列 CRC码是否存在错误。 （ 1） 0000000 （ 2） 1111101 （ 3） 1001111 （ 4） 1000110 解： G(x) 1101 （ 1） 0000000模 2除 1101，余数为： 000，无错 （ 2） 1111101模 2除 1101，余数为： 010，有错 （ 3） 1001111模 2除 1101，余数为： 100，有错 （ 4） 1000110模 2除 1101，余数为： 000，无错 2.25 选择题 （ 1） 某机字长 64 位，其中 1 位符号位， 63 位尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为 B 。 A. (1 2-64) B. (1 2-63) C. 2 64 D. 2 63