计算机组织与系统结构第三章习题答案Word格式文档下载.docx
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W
func1(w)
func2(w)
机器数
值
0000007FH
127
+127
00000080H
128
+128
FFFFFF80H
-128
000000FFH
255
+255
FFFFFFFFH
-1
00000100H
256
00000000H
函数funci的功能是把无符号数高24位清零(左移24位再逻辑右移24位),结果一定是正的有符号数;
而函数func2的功能是把无符号数的高24位都变成和第25位一样,因为左移24位后进行算术右移,高24
位补符号位(即第25位)。
4•填写下表,注意对比无符号数和带符号整数的乘法结果,以及截断操作前、后的结果。
模式
x
y
xXy(截断前)
xXy(截断后)
无符号数
110
6
010
2
001100
12
100
4
二进制补码
-2
+2
111100
-4
001
1
111
7
000111
+1
111111
110001
49
000001
5.以下是两段C语言代码,函数arith()是直接用C语言写的,而optarith()是对arith()函数以某个
确定的M和N编译生成的机器代码反编译生成的。
根据optarith(),可以推断函数arith()中M和N
的值各是多少?
#defineM
#defineN
intarith(intx,inty)
intresult=0;
result=x*M+y/N;
returnresult;
}intoptarith(intx,inty)
intt=x;
x<
=4;
x-=t;
if(y<
0)y+=3;
y>
2;
returnx+y;
可以看出x*M和“intt=x;
x<
x-=t;
”三句对应,这些语句实现了x乘15的功能(左
移4位相当于乘以16,然后再减1),因此,M等于15;
y/N与“if(y<
y>
”两句对应,功能主要由第二句“y右移2位”实现,它实
现了y除以4的功能,因此N是4。
而第一句“if(y<
”主要用于对y=-1时进行调整,
若不调整,则-1>
2=-1而-1/4=0,两者不等;
调整后-1+3=2,2>
2=0,两者相等。
思考:
能否把if(y<
改成if(y<
0)y+=2;
?
不能!
因为y=-4时不正确。
6•设AA和B4B1分别是四位加法器的两组输入,C0为低位来的进位。
当加法器分别采用串行进位和先行
进位时,写出四个进位C4G的逻辑表达式。
串行进位:
C=X1C+Y1G+X1丫1
C2=X2G+Y2C+X2丫2
C3=X3G2+Y3C2+X3丫3
C4=X4C3+Y4C3+X4丫4
并行进位:
C=XM+(X1+Y)Co
C2=X2Y2+(X2+Y>
)X1Y1+(X2+Y>
)(X1+Y)Co
G=X3Y3+(X3+丫3)X2Y2+(X3+丫3)(X2+丫2)X1Y1+(X3+丫3)(X2+丫2)以1+丫1)6
C4=X1Y4+(X4+Y4)X3Y3+(X4+Y4)(X3+Y>
)X2Y2+(X4+Yi)(X3+W)(X2+Y2)X1Y1+(X4+Y4)(X3+W)(X2+Y2)(X计Y1)Co
7.用SN74181和SN74182器件设计一个16位先行进位补码加/减运算器,画出运算器的逻辑框图,并给出
零标志、进位标志、溢出标志、符号标志的生成电路。
参考答案(图略):
逻辑框图参见教材中的图和图,将两个图结合起来即可,也即只要将图中的B输入端的每一位B取反,
得到B,和原码B—起送到一个二路选择器,由进位C作为选择控制信号。
当Co为1时做减法,此时,选择将B作为SN74181的B输入端;
否则,当Co为1时,做加法。
零标志ZF、进位标志CF、溢出标志OF符号标志SF的逻辑电路根据以下逻辑表达式画出即可。
ZF=F15+F14+F13+F12+F11+F10+F9+F8+F7+F5+F5+F4+F3+F2+F1+Fo
CF=C6
OF=Co(A15B15F15+A15B5F15)+Co(A15B15F15+A15B15F15)
SF=F15
&
用SN74181和SN74182器件设计一个32位的ALU,要求采用两级先行进位结构。
(1)写出所需的SN74181和SN74182芯片数。
(2)画出32位ALU的逻辑结构图。
将如图所示的两个16位ALU级联起来即可,级联时,低16位ALU的高位进位C6作为高16位ALU
的低位进位Co,因此,只要用8片SN74181和2片SN74182
9.已知x=10,y=-6,采用6位机器数表示。
请按如下要求计算,并把结果还原成真值。
(1)求[x+y]补,[x—y]补。
(2)用原码一位乘法计算[xXy]原。
(3)用MBA(基4布斯)乘法计算[xXy]补。
(4)用不恢复余数法计算[x/y]原的商和余数。
(5)用不恢复余数法计算[x/y]补的商和余数。
参考答案:
100110
(1)
[10+(—6)]补卜=[10]补+[—6]补=001010+111010=000100(+4)
[10—(—6)]补=[10]补+[—(—6)]补=001010+000110=010000(+16)
先采用无符号数乘法计算001010X000110的乘积,原码一位乘法过程(前面两个0省略)如下:
说明
4=0,+0
和Y同时右移一位
3=1,+X
C,P
得F2
2=1,+X
01111000
得R
+0000
1=0,+0
0111
011110000C,P
得F4
若两个6位数相乘的话,则还要右移两次,得000000111100
符号位为:
01=1,因此,[XXY]原=100000111100
即XXY=-111100B=-60
(3)[
-10]补=110110,布斯乘法过程如下:
设y-1=0,[Po]补=0
0000001110100
0y-1=00,P、Y直接右移一位
得[P1]补
0000000111010
1y0=10,+[-X]补
110110P、Y同时右移一位
111011—0011101得[P2]补
Im-iiirammTinranimamn*i■■11raniimiinrannimiiiminrmiimiinrwrilamnrrsiiiirrriiirrsinir—siib--siist—sinrrriiimimranimmnmiurmiiiiiiimiurrtiiirraimraniimimraniiraimiminrvriii
KB”I・■■■・・ucaM[MSI・,IM・MM”I■*■■・・waMBI・11・■0・■<
■■,・”I■*■■・・waM!
IHHl・:
卜0MMM!
IHU・11MH・M・MMM,IHU・11UHU,nu・11IUH・unu・IWq・MM・
+001010Iy2y1=01,+[X]补
000101P、Y同时右移一位
0000101001110
+110”TT0100”1TTO
111000
P
111100
0100111
+000000
010011
111100R->
1111100010011
+000000…”0"
0100'
11i
111110P「
1111110001001
得[P3]补
y3y2=10,+[—X]补
、Y同时右移一位
得[P4]补
y4y3=11,+0
得[P5]补
y5y=11,+0
得[P6]补
因此,
[XXY]补=111111000100,即XXY=
-111100B=-60
因为除法计算是
2n位数除n位数,所以[6]原=0110,[10]原=00001010,[-
6]补=1010,
商的符号位:
01=1,运算过程(前面两个0省略)如下:
00001010
口开始R)=X
+1010
R=X-Y
余数寄存器R余数/商寄存器Q
说
明
101010100
敗<"
0,,贝贝.卫"
上.=卫一.,没有溢出
2Ri(R和Q同时左移,空出一位商)
R>
=2R1+Y
110010000
Rs<
0,贝Uq2=0
10
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