计算机组成原理第二版和第四版教材课后习题详细解答和计算机组成原理复习重点及考试要求完整版不挂科必Word文件下载.docx
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掌握虚拟存储器的作用及相关概念;
掌握各式虚拟存储器的工作原理及特点(包括页式、段式和段页式虚拟存储器);
掌握各式虚拟存储器的地址变换过程,理解各自的虚地址格式及其各字段的含义。
第四章指令系统
1.指令系统的基本概念:
掌握机器指令、指令系统、系列机、CISC、RISC等概念。
2.指令格式:
掌握指令格式的基本组成;
掌握操作码及其设计方法;
掌握地址码及其设计方法;
理解指令字及指令字长度的相关概念。
3.寻址方式:
掌握各种指令及数据的寻址方式;
掌握指令格式中地址码及其寻址方式的综合设计方法。
4.典型指令:
掌握计算机系统典型指令的种类及其功能;
掌握精简指令系统的主要特点。
第五章中央处理器
1.CPU的功能和组成:
掌握CPU的四项基本功能;
掌握CPU的基本组成部件及其功能;
掌握CPU内部数据通路的分析方法,特别注意避免数据通路使用上的冲突。
2.指令周期:
掌握指令周期、CPU周期(机器周期)、时钟周期的基本概念,以及它们之间的关系;
掌握指令周期的分析方法(如何划分CPU周期、如何避免数据通路冲突、如何绘制指令周期流程图、如何确定各个CPU周期所需的控制信号等)。
3.时序产生器和控制方式:
理解时序信号的作用和体制,掌握用时序信号控制操作时间的方法。
4.微程序控制器:
掌握微程序控制的基本思想;
掌握微命令、微操作(包括相容和相斥)、微指令、微程序等概念;
掌握微指令格式的基本组成及各部分的作用;
掌握微程序控制器的基本组成及各部分的作用;
充分理解机器指令与微指令之间的差别与联系;
掌握微指令的编码方法,包括微命令编码方法(如直接表示、编码表示和混合表示等)和微地址形成方法(主要是多路转移法)。
典型例题解题参考
1.设x=2010×
0.11011011,y=2100×
(-0.10101100),按浮点运算步骤,求x+y。
(舍入采用“0舍1入”法。
)
解:
为方便人工计算,设浮点数格式为:
阶码5位,用双符号补码(即变形补码)表示,以便判断阶码是否溢出;
尾数8位,用双符号补码表示,便于规格化处理。
x、y均已规格化,它们的浮点表示为
[x]浮=00010,00.11011011
[y]浮=00100,11.01010100
⑴求阶差并对阶
[Ex]补-[Ey]补=[Ex]补+[-Ey]补=00010+11100=11110=(-2)10
所以,Ex<Ey,Ex应向Ey看齐,即Ex加2,Mx右移2位,得
[x]浮=00100,00.00110110(11)
括弧中的11即为保护位。
⑵尾数相加
尾数相加时,保护位也参与
00.00110110(11)
+11.01010100
11.10001010(11)
⑶规格化处理
尾数运算结果的符号位与最高有效数字位相同,所以未规格化,应执行向左规格化处理,即尾数左移1位,同时,阶码减1,得
00011,11.00010101(10)
⑷舍入处理
由于尾数是负数的补码,且保护位为10,按“0舍1入”法,应作舍去处理,结果为:
00011,11.00010101
⑸判溢出
由于阶码两个符号位相同(为00),所以阶码未溢出,运算结果正确,即
[x+y]浮=00011,11.00010101
x+y=2011×
(-0.11101011)
2.设x=2100×
(-0.11001101),y=2101×
(-0.01011010),按浮点运算步骤,求x+y。
由于y未规格化,将其规格化为:
y=2100×
(-0.10110100)。
于是有
[x]浮=00100,11.00110011
[y]浮=00100,11.01001100
由于[Ex]补=[Ey]补,所以无需对阶。
11.00110011
+11.01001100
10.01111111
尾数运算结果未规格化,应向右规格化处理,即尾数右移1位,阶码加1,得
00101,11.00111111
(1)
由于尾数是负数的补码,且保护位为1,按“0舍1入”法,应作舍去处理,结果为
00101,11.00111111
⑸判溢出
[x+y]浮=00101,11.00111111
x+y=2101×
(-0.11000001)
3.设x=2-011×
0.100101,y=2-010×
(-0.011110),按浮点运算步骤,求x+y和
x-y。
尾数6位,用双符号补码表示,便于规格化处理。
由于y未规格化,将其规格化为:
y=2-011×
(-0.111100),于是有
[x]浮=11101,00.100101
[y]浮=11101,11.000100
⑵尾数相加、减
00.100101
+11.000100
11.101001
-11.000100
01.100001
加法:
尾数运算结果的符号位与最高有效数字位相同,所以未规格化,应执行向左规格化处理,即尾数左移1位,同时,阶码减1,得
11100,11.010010
减法:
尾数运算结果的符号位不一致,所以未规格化,应执行向右规格化处理,即尾数右移1位,同时,阶码加1,得
11110,00.110000
(1)
加法:
无需舍入。
减法:
由于尾数是正数的补码,且保护位为1,按“0舍1入”法,应作进位处理,结果为:
11110,00.110001
由于阶码两个符号位相同,所以阶码未溢出,运算结果正确,即
[x+y]浮=11100,11.010010
x+y=2-100×
(-0.101110)
[x-y]浮=11110,00.110001
x-y=2-010×
0.110001
4.设x=2-101×
(-0.010110),y=2-100×
0.010110,按浮点运算步骤,求x+y和
由于x、y均未规格化,先将其规格化为:
x=2-110×
(-0.101100)
y=2-101×
0.101100
[x]浮=11010,11.010100
[y]浮=11011,00.101100
[Ex]补-[Ey]补=[Ex]补+[-Ey]补=11010+00101=11111=(-1)10
所以,Ex<Ey,Ex应向Ey看齐,即Ex加1,Mx右移1位,得
[x]浮=11011,11.101010(0)
括弧中的0即为保护位。
11.101010(0)
+00.101100
00.010110(0)
-00.101100
10.111110(0)
尾数运算结果未规格化,应向左规格化处理,即尾数左移1位,阶码减1,得
11010,00.101100
尾数运算结果未规格化,应向右规格化处理,即尾数右移1位,阶码加1,得
11100,11.011111(00)
均作舍去处理。
[x+y]浮=11010,00.101100
x+y=2-110×
[x-y]浮=11100,11.011111
x-y=2-100×
(-0.100001)
3.试用16K×
8位的SRAM芯片构造64K×
32位的存储器,并实现与CPU的连接。
存储器的组成及与CPU的连接如下图所示。
6.P1027.
7.P1259.
8.设某机采用段式虚拟存储器,其虚地址格式如下:
4位10位18位
基号段号段内字号
则该机最多可允许24=16个用户程序投入运行;
每个用户程序最多可包含210=1024个段;
每个段最多可包含218=256K字;
每个用户程序的长度最大为210×
218=228=256M字。
9.P1812、3CPU模型如下图所示
试对以下指令进行指令周期流程分析,并给出各CPU周期的微操作命令序列。
⑴STOR1,(R2)
⑵LAD(R3),R0
最近在备战软考,复习到计算机组成原理的时候,看到书中关于原码、反码、补码和移码的定义如下(n是机器字长):
原码:
反码:
补码:
移码:
看完这些定义以后,我的脑袋瞬间膨胀到原来的二倍!
这样变态的公式不管你记不记得住,反正我是记不住!
还好以前对它们有所了解,否则看到这一堆公式恐怕我早就放弃参加软考的念头喽。
其实没必要弄得这么麻烦,它们完全可以用一两句话就描述的很清楚。
如果机器字长为n,那么一个数的原码就是用一个n位的二进制数,其中最高位为符号位:
正数为0,负数为1。
剩下的n-1位表示概数的绝对值。
例如:
X=+101011,[X]原=00101011X=-101011,[X]原=10101011
位数不够的用0补全。
PS:
正数的原、反、补码都一样:
0的原码跟反码都有两个,因为这里0被分为+0和-0。
知道了什么是原码,那反码就更是张飞吃豆芽——小菜一碟了。
知道了原码,那么你只需要具备区分0跟1的能力就可以轻松求出反码,为什么呢?
因为反码就是在原码的基础上,符号位不变其他位按位取反(就是0变1,1变0)就可以了。
X=-101011,[X]原=10101011,[X]反=11010100
补码也非常的简单就是在反码的基础上按照正常的加法运算加1。
X=-101011,[X]原=10101011,[X]反=11010100,[X]补=11010101
0的补码是唯一的,如果机器字长为8那么[0]补=00000000。
移码最简单了,不管正负数,只要将其补码的符号位取反即可。
X=-101011,[X]原=10101011,[X]反=11010100,[X]补=11010101,[X]移=01010101
按一个字节来算(8位)
103的二进制表示为1100111
原码:
11100111(最高位为符号位,下同)
补码:
10011001
反码:
10011000
移码:
00011001
原码表示法是机器数的一种简单的表示法。
其符号位用0表示正号,用1表示负号,数值一般用二进制形式表示。
设有一数为x,则原码表示可记作〔x〕原。
机器数的补码可由原码得到。
如果机器数是正数,则该机器数的补码与原码一样;
如果机器数是负数,则该机器数的补码是对它的原码(除符号位外)各位取反,并在未位加1而得到的。
设有一数X,则X的补码表示记作〔X〕补。
反码通常作为求补过程的中间形式,即在一个负数的反码的未位上加1,就得到了该负数的补码。
“移码”是用来表示浮点型小数的阶码。
对于正数,符号位为”1〃,其余位不变(+1110001->
11110001);
对于负数,符号位为”0〃,其余位取反,最后加”1〃
-1的原码,反码,补码,移码是什么?
原码10000001
反码11111110
补码11111111
移码01111111
-127
真值-01111111
原码11111111
反码10000000
补码10000001
移码00000001
-113
所以原码为1110001,加上符号位11110001
反码10001110,原码除符号位,其余按位取反,符号位不变。
补码10001111,反码加1。
移码00001111,补码的符号位取反
补码相对于原码、反码可以多表示一个数,因为反码和原码中“0”有两种表示方法,而补码只有一种。
在小数情况下,“多表示一个数”表现出来就是能表示-1。
//这个内容因为比较重要,是个专业点的教材上都会作特别说明,还是要好好看书啊
从原码求补码的方法:
正数的补码表示与原码表示相同;
负数的补码表示是不改变原码表示的符号位,数值位按位取反后最低位加1。
从原码求反码的方法:
正数的反码与原码的表示形式相同;
对于负数来说,符号位与原码的符号位相同,只是将原码的数值位按位变反。
移码的定义是:
补码的符号位求反。
第二版课后答案
第一章
1.模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。
数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。
模拟计算机用电压表示数据,采用电压组合和测量值的计算方式,盘上连线的控制方式,而数字计算机用数字0和1表示数据,采用数字计数的计算方式,程序控制的控制方式。
数字计算机与模拟计算机相比,精度高,数据存储量大,逻辑判断能力强。
2.数字计算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3.科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。
4.主要设计思想是:
存储程序通用电子计算机方案,主要组成部分有:
运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备
5.存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
每个存储单元都有编号,称为单元地址。
如果某字代表要处理的数据,称为数据字。
如果某字为一条指令,称为指令字。
6.每一个基本操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序。
7.取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。
8.半导体存储器称为内存,存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存,内存和外存共同用来保存二进制数据。
运算器和控制器合在一起称为中央处理器,简称CPU,它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。
适配器是外围设备与主机联系的桥梁,它的作用相当于一个转换器,使主机和外围设备并行协调地工作。
9.计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。
系统程序用来简化程序设计,简化使用方法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大计算机的功能用用途;
应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。
10.在早期的计算机中,人们是直接用机器语言来编写程序的,这种程序称为手编程序或目的程序;
后来,为了编写程序方便和提高使用效率,人们使用汇编语言来编写程序,称为汇编程序;
为了进一步实现程序自动化和便于程序交流,使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机,人们又创造了算法语言,用算法语言编写的程序称为源程序,源程序通过编译系统产生编译程序,也可通过解释系统进行解释执行;
随着计算机技术的日益发展,人们又创造出操作系统;
随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展,要求大量处理某些数据,建立和检索大量的表格,于是产生了数据库管理系统。
11.从第一至五级分别为微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。
采用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术,对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制。
而且用这种分级的观点来设计计算机,对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。
12.因为任何操作可以由软件来实现,也可以由硬件来实现;
任何指令的执行可以由硬件完成,也可以由软件来完成。
实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。
13.(略)
第二章
1.
(1)
(2)
(3)-127
-127=-7F=-1111111
[-127]原=11111111
[-127]补=10000001
[-127]反=10000000
[-127]移=00000001
(4)[-1]原=10000000
[-1]补=10000000
[-1]反=11111111
[-1]移=00000000
(5)-1=-00000001
[-1]原=10000001
[-1]补=11111111
[-1]反=11111110
[-1]移=01111111
2.[x]补=a0.a1a2…a6
解法一、
(1)若a0=0,则x>
0,也满足x>
-0.5
此时a1→a6可任意
(2)若a0=1,则x<
=0,要满足x>
-0.5,需a1=1
即a0=1,a1=1,a2→a6有一个不为0
解法二、
-0.5=-0.1
(2)=-0.100000=1,100000
(1)若x>
=0,则a0=0,a1→a6任意即可
[x]补=x=a0.a1a2…a6
(2)若x<
0,则x>
只需-x<
0.5,-x>
0
[x]补=-x,[0.5]补=01000000
即[-x]补<
01000000
即a0a1=11,a2→a6不全为0或至少有一个为1(但不是“其余取0”)
3.字长32位浮点数,阶码10位,用移码表示,尾数22位,用补码表示,基为2
(1)最大的数的二进制表示
E=111111111
Ms=0,M=11…1(全1)
表示为:
11…1011…1
10个21个
即:
(2)最小的二进制数
Ms=1,M=00…0(全0)(注意:
用10….0来表示尾数-1)
表示为:
11…1100…0
即:
(3)规格化范围
正最大E=11…1,M=11…1,Ms=0
正最小E=00…0,M=100…0,Ms=0
10个20个
即:
负最大E=00…0,M=011…1,Ms=1
(最接近0的负数)即:
负最小E=11…1,M=00…0,Ms=1
规格化所表示的范围用集合表示为:
[
]
[
(4)最接近于0的正规格化数、负规格化数(由上题可得出)
正规格化数E=00…0,M=100…0,Ms=0
负规格化数E=00…0,M=011…1,Ms=1
10个20个
4.假设浮点数格式如下:
(1)
阶补码:
111
尾数补码:
011011000
机器数:
111011011000
(2)
100101000
111000101000
5.
(1)x=0.11011,y=0.00011
x+y=0.11110
无溢出
(2)x=0.11011,y=-0.10101
x+y=0.00110
无溢出
(3)x=-0.10110
y=-0.00001
x+y=-0.10111
6.
(1)x=0.11011
y=-0.11111
溢出
(2)x=0.10111
y=0.11011
x-y=-0.00100
(3)x=0.11011
y=-0.10011
7.
(1)原码阵列
x=0.11011,y=-0.11111
符号位:
x0⊕y0=0⊕1=1
[x]原=11011,[y]原=11111
[x*y]原=1,1101000101
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- 计算机 组成 原理 第二 第四 教材 课后 习题 详细 解答 复习 重点 考试 要求 完整版 不挂科必
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