《计算机组成原理》作业答案.docx

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《计算机组成原理》作业答案

计算机组成原理作业1

1、下面给出的几个十进制的数化成二进制的数（无法精确表示时，小数点后取3位）、八进制的数、十进制的数：

7+3/4-23/6427.5-125.93755.43

参考答案：

十进制数二进制数八进制数十六进制数

7+3/4111.117.67.C

-23/64-0.010111-0.27-0.5C

27.511011.133.41B.8

-125.9375-1111101.1111-175.74-7D.F

5.43101.0115.35.68

2、下面给出的几种不同进制（以下标形式给出在右括号之后）的数化成十进制的数：

（1010．0101）2，-（101101111.101）2，（23.47）8，-（1A3C.D）16

参考答案：

（1010.0101）2=（10.3125）10

-（101101111.101）2=-（357.625）10

（23.47）8=（19+39/64）10

-（1A3C.D）16=-（6716+13/16）10

3、写出下面两组数的原、反、补码表示，并用补码计算每组数的和、差。

双符号位的作用是什么？

它只出现在什么电路之处？

⑴X=0.1101Y=-0.0111

⑵X=10111101Y=-00101011

参考答案：

十进制数原码表示反码表示补码表示X+YX-Y

0.1101001101001101001101000110011100

-0.01111101111110001110010.0110溢出

101111010010111101001011110100101111010010010010（和）

-001010111100101011111101010011110101010011101000（差）

双符号位用于简化补码加减运算时的判别溢出，它只出现在ALU的符号运算之处。

4、解释定点运算器的功能和组成部件？

以Am2901芯片为实例，来介绍定点运算器的有关知识，你的认可程度如何？

参考答案：

定点运算器主要完成对整型数据、逻辑型数据的算术与逻辑运算功能。

为了快速地完成数据运算，它至少应该由下述功能部件电路组成。

⑴算术与逻辑运算部件（ALU），它在给出运算结果的同时，还给出结果的某些特征，如溢出否、有无进位、结果是否为零、为负等。

⑵能被汇编程序员直接访问与使用的通用寄存器。

⑶能自行左右移位的乘商寄存器。

⑷多路选择器。

⑸接受外部数据和送出运算结果的逻辑电路。

Am2901芯片是一个4位的位片结构的运算器部件，该芯片由四大部分组成：

⑴4位的算术逻辑运算部件（ALU），它的输出为F，两路输入分别标记为R和S，最低位进位信号Cn，它能实现3种算术运算、5种逻辑运算功能。

⑵16个4位通用寄存器组成的寄存器组，它是一个用双端口（A口和B口）控制读出、单端口（B口）控制写入的部件。

⑶一个4位Q寄存器，主要用于实现硬件的乘除法指令，能对本身的内容完成左、右移位功能，能接受ALU的输出，输出送到ALU的S输入端。

⑷5组多路数据选择器电路，每组都由4套电路组成，一套电路对应一个数据位，通过它们实现芯片内部上述3个组成部分之间的连接。

5、以教学计算机为例，说明应如何控制与操作运算器完成指定的数据运算、传送功能，为什么必须在Am2901芯片之外解决向运算器提供最低位的进位输入信号，最低、最高位的移位输入信号，以及状态位的接收与记忆问题。

设计完成如下操作功能的操作步骤和必须提供的信号：

把戏100送入RO，RO的内容送入RI，

完成RO-RI并存入ROR1的内容减1

R1的内容送入QR1和Q与C联合右移一位。

参考答案：

在教学计算机中,为控制运算器完成指定的数据运算、传送功能，必须给出要用的数据组合、ALU要完成的运算功能、和对运算结果的保存及送出办法；

选择送到ALU最低位的进位信号的状态，如何处理最高、最低位的移位信号的状态，是否保存运算结果的特征位信号等问题，都要依据指令执行的实际需求来处理，不是运算器内部功能所能包含的，故只能到Am2901芯片之外来解决。

予期功能控制信号

I8-6I5-3I2-0SSTA地址B地址SCiSSH

R0←100（64H）011000111001不用00000000

R1←R0011000100001000000010000

R0←R0-R1011001001001000100000000

R1←R1-1010001011001不用00010100

Q←R10000001000010001不用0000

与Cy联合右移

R1│Q←R1│Q100000011001000100010010

控制的作用Y的输出运算运算状态选A口选B口最低位移位

通用与Q寄存功能数据寄存器数据数据进位控制

寄存器的接收

注意：

最后一项操作中，移入通用寄存起R1最高位的不是状态触发器C的值，而是ALU运算的符号位Cy的值，通用寄存器和Q联合右移时，不能支持与C的循环移位。

6．假定X=0.0110011×211，Y=0.1101101×2-10（此处的数均为二进制），在下使用隐藏位的情况下，回答下列问题：

⑴浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表示（含符号位），写出该浮点数能表示的绝对值最大、最小的（正数和负数）数值；

⑵写出X、Y的下确的浮点数表示（注意，此处预设了个小陷阱）；

⑶计算X+Y；

⑷计算X×Y

参考答案：

参照模拟试题中对浮点数的运算过程完成本题运算，最终运算结果为：

（1）最大的正数0.1111111*27,最小的正数0.1000000*2-7

绝对值最大的负数-1*27,绝对值最小的负数-0.1000000*2-7

（2）[X]浮：

010101100110,[Y]浮：

001101101101

符号位阶码尾数符号位阶码尾数

（3）X+Y=0.*2+010

（4）+000

计算机组成原理作业2

1、计算机指令中要用到的操作数一般可以来自哪些部件？

如何在指令中表示这些操作数的地址？

通常使用哪些寻址方式？

参考答案：

指令中要用到的操作数一般可以来自以下三个部件：

⑴CPU内部的通用寄存器，此时应在指令中给出用到的寄存器编号（寄存器名）；⑵外围设备（接口）中的一个寄存器，通常用设备编号或设备入出端口地址、或设备映像地址（与内存储器地址统一编址的一个设备地址编号）来表示；⑶内存储器的一个存储单元，此时应在指令中给出该存储单元的地址。

计算机的寻址方式：

1.      立即数寻址：

操作数直接给出在指令字中，即指令字中直接给出的不同再是操作数地址，而是操作数本身。

2.      直接寻址：

操作数地址字段直接给出操作数在存储器中的地址。

3.      寄存器寻址：

指令字中直接给出操作数所在的通用寄存器的编号。

4.      寄存器间接寻址：

指令字中给出通用寄存器的编号，在寄存器中给出的不是一个操作数，而是操作数地址时，就可以用这一地址去读写存储器。

5.      变址寻址：

指令字中给出的一个数值（变址偏移量）与指定的一个寄存器（变址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址，用于读写存储器。

6.      相对寻址：

指令字中给出的一个数值（相对寻址偏移量）与程序计数器PC的内容相加之和作为操作数的地址或转移指令的转移地址。

7.      基地址寻址：

把在程序中所用的地址与一个特定的寄存器（基地址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址或指令的地址。

8.      间接寻址：

指令字的地址字段给出的既不是一个操作数的地址，也不是下一条指令的地址，而是一个操作数地址的地址，或一条指令地址的地址。

9.      堆栈寻址：

堆栈是存储器中一块特定的按“后进先出”原则管理的存储区，该存储区中被读写单元的地址是用一个特定的寄存器命同的，该寄存器被称为堆栈指针（SP）。

如果有些指令，其操作码部分已经指明一个操作数为堆栈中的一个单元的内容，则它已经约定将使用SP访问该单元，故不必在指令的操作数地址字段中另加说明。

2、什么是形式地址？

简述对变址寻址、相对寻址、基地址寻址应在指令中给出些什么信息？

如何得到相应的实际（有效）地址？

各自有什么样的主要用法？

参考答案：

表示在指令中的操作数地址，通常被称为形式地址；用这种形式地址并结合某些规则，可以计算出操作数在存储器中的存储单元地址，这一地址被称为物理地址。

变址寻址：

指令字中给出的一个数值（变址偏移量）与指定的一个寄存器（变址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址，用于读写存储器。

主要适合于处理数组型数据。

相对寻址：

指令字中给出的一个数值（相对寻址偏移量）与程序计数器PC的内容相加之和作为操作数的地址或转移指令的转移地址。

与变址寻址的区别是，计算实际地址所用的寄存器已确定为PC，故无须再在指令中指定；而变址寻址中的可用的变址寄存器往往有多个，通常要在指令中指定本次要使用哪一个。

主要用于指令转移。

基地址寻址：

把在程序中所用的地址与一个特定的寄存器（基地址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址或指令的地址。

主要用于为多道程序或浮动地址程序定位存储器空间。

基地址寄存器中的值是由系统程序用特权指令设定的，用户不能在自己的程序对其进行修改。

3、用教学机的指令系统，设计一个程序，实现从键盘读入无符号的整型数据，到计算机内转达换成二进制数并保存在累加器RO中，要求有适当的检查各种操作错误的能力。

参考答案：

A2040

2040MVRDR2,0030;用于判断数字字符的下界值

2041MVRDR3,0039;用于判断数字字符的上界值

2042MVRDR4,0000

2043IN81;以下4句检查有无键盘输入

2044SHRR0

2045SHRR0

2046JRNC2043

2047IN80;把从键盘输入的一个字符读到R0的低位字节

2048INCR4;记录输入的数字个数

2049MVRDR1,00FF

2050ANDR0,R1

2051CMPR0,R2;判输入的字符<字符0否

2052JRNC2098;是，则转到程序处理

2053CMPR3,R0;判输入的字符>字符9否

2054JRNC2098;是，则转到程序处理

2055CMPR0,0030;以下语句是将数字字符转成数值

2056JRNZ2059

2057MVRDR5,0000

2058JMPA2095

2059CMPR0,0031

2060JRNZ2062

2061MVRDR5,0001

2062JMPA2095

2063CMPR0,0032

2064JRNZ2066

2065MVRDR5,0002

2066JMPA2095

2067CMPR0,0030

2068JRNZ2070

2069MVRDR5,0003

2070JMPA2095

2071CMPR0,0030

2072JRNZ2074

2073MVRDR5,0004

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