计算机组成原理答案(张功萱等编著)终极完整版.doc
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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
(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。
∵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=-0.0001010
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=09FCA0H
②阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式:
011101111110010100000=011101111110010100000=0EFCA0H
2.9设某机字长为16位,数据表示格式为:
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:
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:
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=01000010111001001000000000000000
指数=(10000101)2-127=133-127=6
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=0
M=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=-126
M=1.00000000000000000000000
十进制数值N=1×2-126
(4)C7F00000=11000111111100000000000000000000
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)若要x≥81,a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件?
(2)若要x>21,a1a2a3a4
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