计算机组成原理作业汇总尹辉Word下载.docx
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MemoryAddressRegister,存储器地址寄存器,在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。
MDR:
MemoryDataRegister,存储器数据缓冲寄存器,在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。
I/O:
Input/Outputequipment,输入/输出设备,为输入设备和输出设备的总称,用于计算机内部和外界信息的转换与传送。
MIPS:
MillionInstructionPerSecond,每秒执行百万条指令数,为计算机运算速度指标的一种计量单位。
1.9
画出主机框图,分别以存数指令“STA
M”和加法指令“ADD
M”(M均为主存地址)为例,在图中按序标出完成该指令(包括取指令阶段)的信息流程(如→①)。
假设主存容量为256M*32位,在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下,指出图中各寄存器的位数。
主机框图如P13图1.11所示。
(1)STA
M指令:
PC→MAR,MAR→MM,MM→MDR,MDR→IR,
OP(IR)
→CU,Ad(IR)
→MAR,ACC→MDR,MAR→MM,WR
(2)ADD
→MAR,RD,MM→MDR,MDR→X,ADD,ALU→ACC,ACC→MDR,WR
假设主存容量256M*32位,在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下,ACC、X、IR、MDR寄存器均为32位,PC和MAR寄存器均为28位。
1.11
指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们?
解:
计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据,即:
取指周期(或取指微程序)取出的既为指令,执行周期(或相应微程序)取出的既为数据。
另外也可通过地址来源区分,从PC指出的存储单元取出的是指令,由指令地址码部分提供操作数地址。
第六章
6.4设机器数字长为8位(含1位符号位在内),写出对应下列各真值的原码、补码和反码。
-13/64,29/128,100,-87
真值与不同机器码对应关系如下:
真值
-13/64
29/128
100
-87
二进制
-0.001101
0.0011101
1100100
-1010111
原码
1.0011010
0.0011101
01100100
11010111
补码
1.1100110
10101001
反码
1.1100101
10101000
6.5
已知[x]补,求[x]原和x。
[x1]补=1.1100;
[x2]补=1.1001;
[x3]补=0.1110;
[x4]补=1.0000;
[x5]补=1,0101;
[x6]补=1,1100;
[x7]补=0,0111;
[x8]补=1,0000;
[x]补与[x]原、x的对应关系如下:
[x]补
1.1100
1.1001
0.1110
1.0000
1,0101
1,1100
0,0111
1,0000
[x]原
1.0100
1.0111
无
1,1011
1,0100
x
-0.0100
-0.0111
-1
-1011
-100
-10000
6.9
当十六进制数9B和FF分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时,所对应的十进制数各为多少(设机器数采用一位符号位)?
真值和机器数的对应关系如下:
9BH
移码
无符号数
对应十进制数
-27
-101
+27
155
FFH
-128
-0
+128
256
6.11
已知机器数字长为4位(含1位符号位),写出整数定点机和小数定点机中原码、补码和反码的全部形式,并注明其对应的十进制真值。
整数定点机
小数定点机
0,000
+0
0.000
0,001
1
0.001
0.125
0,010
2
0.010
0.250
0,011
3
0.011
0.375
0,100
4
0.100
0.500
0,101
5
0.101
0.625
0,110
6
0.110
0.750
0,111
7
0.111
0.875
1,000
1,111
1.000
1.111
1,001
1,110
1.001
1.110
-0.125
1,010
1,101
-2
1.010
1.101
-0.250
1,011
1,100
-3
1.011
1.100
-0.375
-4
-0.500
-5
-0.625
-6
-0.750
-7
-0.875
-8
6.12
设浮点数格式为:
阶码5位(含1位阶符),尾数11位(含1位数符)。
写出51/128、-27/1024、7.375、-86.5所对应的机器数。
要求如下:
(1)阶码和尾数均为原码。
(2)阶码和尾数均为补码。
(3)阶码为移码,尾数为补码。
据题意画出该浮点数的格式:
阶符1位
阶码4位
数符1位
尾数10位
将十进制数转换为二进制:
x1=51/128=0.0110011B=2-1*0.110011B
x2=-27/1024=-0.0000011011B=2-5*(-0.11011B)
x3=7.375=111.011B=23*0.111011B
x4=-86.5=-1010110.1B=27*(-0.10101101B)
则以上各数的浮点规格化数为:
(1)[x1]浮=1,0001;
0.1100110000
[x2]浮=1,0101;
1.1101100000
[x3]浮=0,0011;
0.1110110000
[x4]浮=0,0111;
1.1010110100
(2)[x1]浮=1,1111;
[x2]浮=1,1011;
1.0010100000
1.0101001100
(3)[x1]浮=0,1111;
[x2]浮=0,1011;
1.0010100000
[x3]浮=1,0011;
[x4]浮=1,0111;
6.17
设机器数字长为8位(包括一位符号位),对下列各机器数进行算术左移一位、两位,算术右移一位、两位,讨论结果是否正确。
[x1]原=0.0011010;
[y1]补=0.1010100;
[z1]反=1.0101111;
[x2]原=1.1101000;
[y2]补=1.1101000;
[z2]反=1.1101000;
[x3]原=1.0011001;
[y3]补=1.0011001;
[z3]反=1.0011001。
算术左移一位:
[x1]原=0.0110100;
正确
[x2]原=1.1010000;
溢出(丢1)出错
[x3]原=1.0110010;
[y1]补=0.0101000;
[y2]补=1.1010000;
[y3]补=1.0110010;
溢出(丢0)出错
[z1]反=1.1011111;
[z2]反=1.1010001;
[z3]反=1.0110011;
溢出(丢0)出错
算术左移两位:
[x1]原=0.1101000;
[x2]原=1.0100000;
溢出(丢11)出错
[x3]原=1.1100100;
正确
[y1]补=0.1010000;
溢出(丢10)出错
[y2]补=1.0100000;
[y3]补=1.1100100;
溢出(丢00)出错
[z1]反=1.0111111;
溢出(丢01)出错
[z2]反=1.0100011;
[z3]反=1.1100111;
溢出(丢00)出错
算术右移一位:
[x1]原=0.0001101;
[x2]原=1.0110100;
[x3]原=1.0001100
(1);
丢1,产生误差
[y1]补=0.0101010;
[y2]补=1.1110100;
[y3]补=1.1001100
(1);
丢1,产生误差
[z1]反=1.1010111;
[z2]反=1.1110100(0);
丢0,产生误差
[z3]反=1.1001100;
算术右移两位:
[x1]原=0.0000110(10);
产生误差
[x2]原=1.0011010;
[x3]原=1.0000110(01);
产生误差
[y1]补=0.0010101;
[y2]补=1.1111010;
[y3]补=1.1100110(01);
[z1]反=1.1101011;
[z2]反=1.1111010(00);
[z3]反=1.1100110(01);
6.19
设机器数字长为8位(含1位符号位),用补码运算规则计算下列各题。
(1)A=9/64,B=-13/32,求A+B。
(2)A=19/32,B=-17/128,求A-B。
(3)A=-3/16,B=9/32,求A+B。
(4)A=-87,B=53,求A-B。
(5)A=115,B=-24,求A+B。
(1)A=9/64=0.0010010B,B=-13/32=-0.0110100B
[A]补=0.0010010,[B]补=1.1001100
[A+B]补=0.0010010+1.1001100=1.1011110——无溢出
A+B=-0.0100010B=-17/64
(2)A=19/32=0.1001100B,B=-17/128=-0.0010001B
[A]补=0.1001100,[B]补=1.1101111,[-B]补=0.0010001
[A-B]补=0.1001100+0.0010001=0.1011101——无溢出
A-B=0.1011101B=93/128B
(3)A=-3/16=-0.0011000B,B=9/32=0.0100100B
[A]补=1.1101000,[B]补=0.0100100
[A+B]补=1.1101000+0.0100100=0.0001100——无溢出
A+B=0.0001100B=3/32
(4)A=-87=-1010111B,B=53=110101B
[A]补=10101001,[B]补=00110101,[-B]补=11001011
[A-B]补=10101001+11001011=01110100——溢出
(5)A=115=1110011B,B=-24=-11000B
[A]补=01110011,[B]补=1,1101000
[A+B]补=01110011+11101000=01011011——无溢出
A+B=1011011B=91
6.20
用原码一位乘、两位乘和补码一位乘(Booth算法)、两位乘计算x·
y。
(1)x=0.110111,y=-0.101110;
(2)x=-0.010111,y=-0.010101;
(3)x=19,y=35;
(4)x=0.11011,y=-0.11101。
先将数据转换成所需的机器数,然后计算,最后结果转换成真值。
(1)[x]原=0.110111,[y]原=1.101110,x*=0.110111,y*=0.101110
原码一位乘:
部分积
乘数y*
说明
0.000000
+0.000000
101110
部分积初值为0,乘数为0加0
0.000000
0.000000
+0.110111
010111
右移一位
乘数为1,加上x*
0.110111
0.011011
101011
1.010010
0.101001
010101
1.100000
0.110000
+0.000000
001010
乘数为0,加上0
0.011000
000101
1.001111
0.100111
100010
即x*×
y*=0.100111100010,z0=x0y0=01=1,
[x×
y]原=1.100111100010,x·
y=-0.100111100010
原码两位乘:
[-x*]补=1.001001,2x*=1.101110
Cj
000.000000
+001.101110
00101110
部分积初值为0,Cj=0
根据yn-1ynCj=100,加2x*,保持Cj=0
001.101110
000.011011
+111.001001
10001011
右移2位
根据yn-1ynCj=110,加[-x*]补,置Cj=1
111.100100
111.111001
00100010
根据yn-1ynCj=101,加[-x*]补,置Cj=1
111.000010
111.110000
+000.110111
10001000
根据yn-1ynCj=001,加x*,保持Cj=0
000.100111
100010
补码一位乘:
[x]补=0.110111,[-x]补=1.001001,[y]补=1.010010
乘数
Yn+1
00.000000
+11.001001
1010010
0101001
Ynyn+1=00,部分积右移1位
Ynyn+1=10,部分积加[-x]补
11.001001
右移1位
11.100100
+00.110111
1010100
Ynyn+1=01,部分积加[x]补
00.011011
00.001101
00.000110
1101010
1110101
11.001111
11.100111
1111010
00.011110
00.001111
0111101
11.011000
011110
即[x×
y]补=1.011000011110,x·
y=-0.100111100010
结果同补码一位乘,x·
y=-0.10011110001000
6.26
按机器补码浮点运算步骤,计算[x±
y]补.
(1)x=2-011×
0.101100,y=2-010×
(-0.011100);
(2)x=2-011×
(-0.100010),y=2-010×
(-0.011111);
(3)x=2101×
(-0.100101),y=2100×
(-0.001111)。
先将x、y转换成机器数形式:
(-0.011100)
[x]补=1,101;
0.101100,[y]补=1,110;
1.100100
[Ex]补=1,101,[y]补=1,110,[Mx]补=0.101100,[My]补=1.100100
1)对阶:
[E]补=[Ex]补+[-Ey]补=11,101+00,010=11,111<
0,
应Ex向Ey对齐,则:
[Ex]补+1=11,101+00,001=11,110=[Ey]补
[x]补=1,110;
0.010110
2)尾数运算:
[Mx]补+[My]补=0.010110+11.100100=11.111010
[Mx]补+[-My]补=0.010110+00.011100=00.110010
3)结果规格化:
[x+y]补=11,110;
11.111010=11,011;
11.010000(尾数左规3次,阶码减3)
[x-y]补=11,110;
00.110010,已是规格化数。
4)舍入:
5)溢出:
则:
x+y=2-101×
(-0.110000)
x-y=2-010×
0.110010
(2)x=2-011×
(-0.100010),y=2-010×
(-0.011111)
[x]补=1,101;
1.011110,[y]补=1,110;
1.100001
1)对阶:
过程同
(1)的1),则
1.101111
2)尾数运算:
[Mx]补+[My]补=11.101111+11.100001=11.010000
[Mx]补+[-My]补=11.101111+00.011111=00.001110
3)结果规格化:
11.010000,已是规格化数
00.001110=11,100;
00.111000(尾数左规2次,阶码减2)
无
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