计算机组成原理与汇编的课后答案.docx
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计算机组成原理与汇编的课后答案
习题及解答
第1章习题一
1・什么是程序存储工作方式?
答:
计算机的工作方式一一存储程序工作方式。
即事先编写程序,再由计算机把这些信息存储起来,然后连续地、快速地执行程序,从而完成各种运算过程。
4•数字计算机的主要特点是什么?
(1)能在程序控制下自动连续地工作;
(2|)运算速度快;
(3)运算精度高;
(4)具有很强的信息存储能力;
(5)通用性强,应用领域及其广泛。
5•衡量计算机性能的基本指标有哪些?
答:
衡量计算机性能的基本指标:
(1)基本字长一一参加一次运算的数的位数;
(2)数据通路宽度一-数据总线一次能并行传送的位数;
(3)运算速度--可用①CPU的时钟频率与主频,②每秒平均执行指令数,③典
型四则运算的时间来表示。
(4)主存储器容量一-可用字节数或单元数(字数)x位数来表示。
(5)外存容量--常用字节数表示。
(6)配备的外围设备及其性能。
(7)系统软件配置。
7.系统软件一般包括哪些部分?
列举你所熟悉的三种系统软件。
系统软件一般包括操作系统,编译程序、解释程序、各种软件平台等。
例如WINDOWS98操作系统,C语言编译程序等,数据库管理系统。
8•对源程序的处理有哪两种基本方式?
对源程序的处理通常有两种处理方式:
解释方式和编译方
第2章习题二
1•将二进制数(101010.01):
转换为十进制数及BCD码。
解:
(101010.01):
=(42.25),0=(01000010.00100101)^
2•将八进制数(37.2)8转换为十进制数及BCD码.
解:
(37.2)8=(31.25)io=(00110001.00100101)bcd
3•将十六进制数(AC.E)转换为十进制数及BCD码.
解:
(AC.E)u=(172.875)w=(0.1)b«>
4•将十进制数(75.34),0转换为8位二进制数及八进制数、十六进制数。
解:
(75.34)肿(01001011.01010111):
=(213.256)•=(4B.57)U
5•将十进制数13/128转换为二进制数.
解:
(13/128)10=(1101/10000000)2=(0.0001101)2
6•分别写出下列各二进制数的原码、补码,字长(含一位数符)为8位。
(1)0
(2)-0(3)0.1010(4)-0.1010(5)1010(6)-1010
解:
原码补码
00000000000000000
7•若X<=0.1010,则X<、真值等于什么?
解:
X.=0.1010,则X=0.1010,真值X=0.1010
&若X.=1.1010,则X」、真值等于什么?
解:
Xh=1.1010,则X=1.0110,真值X=-0.0110
9.某定点小数字长16位,含1位符号,原码表示,分别写出下列典型值的二进制代
码与十进制真值。
(1)非0最小正数
(3)绝对值最小负数
解:
(1)非0最小正数
(2)最大正数
(3)绝对值最小负数
(4)绝对值最大负数
10.某定点小数字长16位,
代码与十进制真值。
(1)非0最小正数
(3)绝对值最小负数
解:
(1)非0最小正数
(2)最大正数
(3)绝对值最小负数
(4)绝对值最大负数
门・某浮点数字长16位,其中阶码6位,含1位符号位,补码表示,以2为底;尾数10位(含1位数符),补码表示,规格化。
分别写出下列各典型值的二进制代码与十进制真值。
(1)非0最小正数
(2)最大正数
(3)绝对值最小负数(4)绝对值最大负数
解:
二进制代码十进制真值
(1)非0最小正数
100000,0.100000000
0(2J)
011111,0.111111111
100000,1.100000000
011111,1.000000000
2-\-2-1)二2也(_2・】)
2知(_1)=2亠(_1)
14.减少指令中一个地址码位数的方法是什么?
答:
减少指令中一个地址码位数的方法是釆用寄存器寻址方式。
15.某主存单元的地址码与存储单元内容对应关系如下:
地址码
存储内容
1000H
A307H
1001H
OB3FH
1002H
1200H
1003H
FO3CH
1004H
D024H
(1)若釆用寄存器间接寻址读取操作数,指定寄存器R0的内容为1002H,则操作数是多少?
(2)若采用自增型寄存器间接寻址方式(R0)+,RO的内容为1000H,则操作数是多少?
指令执行后R0的内容是什么?
(3)若采用自减型寄存器间接寻址方式-(R1)+读取操作数,R1的内容为1003H,则操作数是多少?
指令执行后R1的内容是什么?
(4)若采用变址寻址方式X(R2),指令中给出形式地址d=3H,变址寄存器R2的内容为1000H,则操作数是多少?
解:
⑴操作数为1200Ho
(2)操作数为A307H,指令执行后R0的内容1001Ho
(3)操作数为FO3CHH,指令执行后R0的内容1002H。
(4)操作数为FO3CHH。
16.对I/O设备的编址方法有哪儿种?
请稍作解释。
答:
对I/O设备的编址方法有两种:
外禺设备单独编址和外围设备与主存统一编址。
外围设备单独编址:
为I/O接口中的有关寄存器分配I/O端口地址,一般山地址总线若干低位提供I/O端口地址,从而选择某个寄存器进行读/写。
外围设备与主存统一编址。
将I/O接口中的有关寄存器与主存单元统一编址,一般由地址码中高端(地址值大)的一段区域分配给I/O端口。
17.I/O的设置方法有哪儿种?
请稍作解释。
答:
I/O指令的设置方法有三种:
(1)设置专用的I/O指令:
指令中的操作码明确规定某种输入/输出操作,CPU寄存器号,I/O端口地址。
应用于外围设备单独编址方式。
(2)用通用的数据传送指令实现I/O操作:
应用于外圉设备与主存单元统一编址方式。
(3)通过I/O处理器或处理机控制I/O操作:
应用于采用协处理器或多处理机的系统。
第3章习题三
1・试说明串行进位和并行进位的不同之处。
答:
釆用串行进位的加法器,是将n个加法器串接起来。
其中的进位是逐级形成的,每一级的进位直接依赖前一级的近位。
由于串行进位的延时时间较长,所以速度很慢。
釆用并行进位的加法器中,各加法器的进位信号仅山进位产生函数G与进位传递函数R及最低位进位C。
决定,而G和P,之与本位的A和B,有关,即G与P・的形成是同时的,因此各级的进位输出C,也是同时形成的。
并行进位有效地减少进位延时时间。
3•用变形补码计算[X],+[Yn,并指出是否溢出,说明是正溢还是负溢
(1)[X]>=00110011[Y卜=00101101
00110011
+)00101101
01100000
[X]+[Y]=01100000,符号位为01,为正溢。
(2)[X]»=00010110[Y]»=00100101
00110110
+)00100101
01011011
[X].+[Y]=01011011,符号位为01,为正溢。
(3)[X]m=11110011[Y]m=11101101
11110011
+)11101101
11100000[X].,+[Y].=11100000,符号位为11,结果正确。
(4)[X]#=11001101[Y]#=11010011
11001101
+)11010011
10100000[X].+[Y]=10100000,符号位为10,为负溢。
3•用变形补码计算[X]补・[Y]补,并指出是否溢出,说明是正溢还是负溢。
(1)[X].=00110011[Yh=00101101
解:
卜丫]补=11010011
00110011
+)11010011
00000110[X].t-[Y].=00000110,符号位为00,结果正确。
(2)[X]m=00110011[Y]m=11010011
解:
卜Y]补=00101101
00110011
+)00101101
01000000
[X]-[Y].=01000000,符号位为01,为正溢。
(3)[X]m=00100011[Y]m=00110100解:
卜Y]补=11001100
00110011
+)11001100
11111111
[X],-[Y].=11111111,符号位为",结果正确。
(4)[X]m=00101010[Y]>=11110111
解:
卜丫]补=00001001
00101010
+)00001001
00110011
[X].-[Y]=00110011
符号位为00,结果正确。
6•用无符号数一位乘法计算XxY,
写岀规范的运算过程。
(1)X=1001Y=1101
B(被乘数)
1001
ca\
[o]IQOOO
:
A
f(乘数:
)
1101
0
0000
31
+B
1001
0
1001
—►
0
0100
20
+0
0000
0
0100
—►
0
0010
5=1
十B
1001
0
1011
—►
0
0101
C尸1
+B
1001
0
1110
—►
0
0111
/.1001X1101=1110101
c
II01
01U
1011
卜初始狀态
>第一节拍
第二节拍
第三节招
1第四节托
0)01
琐被乘数)
0
0000
cm
4-B
1101
0
1101
—►
0
0110
C°=l
4-0
1101
1
00I1
—►
0
1001
5=1
+B
1101
1
0110
—►
0
1011
C0=l
4-B
1101
1
1000
——►
0
1100
A1101X1111=11000011
f(乘数)
1111
C
1111
1111
1111
0111
001丄
>初始状态
-第一节招
-第二节泊
-第三节泊
>第四节拍
(3)X=1O1OY=1OO1
B(被乘数)
1010
A
0000
A
£(磁
1001
0
0000
C0=l+B
1010
0
1010
—►0
0101
Co=0+0
0000
0
0101
—►0
0010
Co=0+B
0010
0
0010
——►0
0001
C°=l+B
1010
0
1011
—►0
0101
C
1001
0100
1010
0101
1010
,初始状态
■第一节拍
>第二节拍
>第三节拍
A第四节拍
.•.1010X1001=1013010
7.用无符号数不恢复余数法求XtY,写出运算过程,分别给出求得的商和余数。
(1)X=OO1O1OO1Y=1O11
解’AsC:
01011010
B:
1001卜Bh=1:
0111
A
二歩
三步
—
0
0100
-B
1
0111
1
1011
V—
1
0111
4E
0
1001
0
0000
101oj
01Oil
010£
1010
四步
十
0
0000
•B
1
0111
1
0111
十B
0
1001
0
0000
5
.•.01011010-rl001=1010
10LO
010J
o丄9L
LOL)
1010
・■一▲
商
挠作说明
初始状态
A.C左移一位馮除数
商1,下歩左移后・B
A,C左移一位加除魏血5商0,下步左移后十B
A?
C左移一位
加除薮
商1,下歩左移后・B
AQ左移一位
加除数
A<0,®0,恢复余馥
(2)X=OO11O11OY=1111
解:
AsC:
01011010
B:
1001[・B]»=1:
0111
A
00101
01011-BI0111
r00100二歩s-BI0111
i~~iciii
c
101叮
01co
0101
1010
—I0111
三歩p+B01001
0~~0000
o100
0101
四步
-4—00000
•BI0】11
"~i"""0111
+B(I】Q01
00000
/-0101L010-rl001=1010
(3)X=01011010Y=1001
丄鸟丄J
丄g丄g
、J
揀作说明
初始状态
A.C左移一位
30,商I,下■步左移后・B
A.C左移一位
加除数
A<0.®0/F步左移后十B
AZC左移一位
加除数
40,商I/F歩左移后・B
A,C左移一位
加除数
A5商0.恢复余数
解.A.Ci01011010
B;1001卜习打=1:
0111
0
0101
0
1011
・B
1
0111
0
0010
0
0100
-B
1
0111
1
1011
4—
1
0111
+B
0
1001
0
0000
A—
0
0000
1
0111
1
0111
0
1001
0
0000
A
—歩⑴
二歩
三歩
四歩
.•.01011010^1001=1010
101oj
0
010
10)
101)
1010
操作说明
初始状态
A.C左移一位减除数
40,胚1,下步左秽后
A,C左移一位加除数
AvO,商0/F步左移后十B
A,C左移一位
加除获
40,麺1,下歩左秽后・方
A,C左移一位
加除数
X0證0,恢复余兹
&简要解释下列名词术语^
微命令,同步控制方式,指令周期,机器周期,时钟周期,时钟脉冲,指令流程,微指令,微程序,微周期,直接控制编码,分段直接译码法,分段间接译码法,增量方式,断定方式,垂直型微指令,水平型微指令。
答:
微命令一一构成控制信号序列的最小单位。
例如打开或关闭某个控制门的电
位信号,某个寄存器的打入脉冲等。
同步控制方式一-同步控制方式是这样一种时序控制方式:
各种操作都由统一的时序信号同步定时,它的主要特征是有固定的时钟周期划分。
这意味着什么时间执行什么操作是事先安排好的。
一个基本操作占用一个时钟周期(节拍),某个操作发生的时刻由相应的脉冲边沿定时。
指令周期——指令周期是从取指令、分析指令到执行完该指令所需的时间。
不同的指令,其指令周期长短可以不同。
机器周期一一在组合逻辑机控制器中,通常将指令周期划分为儿个不同的阶段,每个阶段所需的时间,称为机器周期。
例如,取指令周期、存储器读周期、存储器写周期等。
时钟周期一一一个机器周期的操作一般需分为儿步完成。
因此,将一个机器周期划分为若干相等的时间段,每个时间段内完成一步基本操作,这个时间段用一个电平信号宽度对应,称为节拍或时钟周期。
指令流程一一指令流程体现了计算机工作原理中一个核心内容:
CPU究竟怎样执行指令流程?
一般是给出一条特定的指令,以模型机CPU内部组成为背景,用寄存器传送级语句描述其读取与执行流程。
微指令一一若干微命令的组合,以编码形式存放在控制存储器的一个单元中,控制实现一步操作。
一条微指令的功能就是给出完成指令某步操作所需的微操作控制信号和后继微指令地址。
微程序一一一条微指令包含的微命令控制实现一步(一个时钟周期)机器操作;若干条微指令组成一小段微程序,解释实现一条机器指令;控制存储器中的微程序能解释实现全部指令系统。
微周期一一通常指从控制存储器读取一条微命令并执行相应的微操作所需的时间。
直接控制编码一一是指微指令的微命令字段中的每一位都代表一个微命令。
设讣微指令时,选用或不选用某个微命令,只要将表示该微命令的对应位设置成1或0就可以了。
分段直接译码法一-将微指令的微命令字段分成若干小段,把相斥性微命令组合在同一段中,而把相容性微命令组合在不同的段中,每个字段独立编码,每种编码代表一个微命令,且各字段编码单独定义,与其它字段无关,这被称为分段直接译码法。
分段间接译码法一-是在直接译码法的基础上,进一步缩短字长的一种编码方法。
在这种编码法中,一个字段的含义不仅取决于本字段编码,还兼山其它字段来解释,以便使用较少的信息位表示更多的微命令。
增量方式一-与工作程序用程序计数器产生指令地址相似。
在微程序控制器中,可设置一个微程序计数器pPC,在顺序执行指令时,后继微指令地址山现行微地址(即pPC的内容)加上一个增量(通常为1)来形成,遇到转移时,由微指令给出转移微地址,使微程序按新的顺序执行。
断定方式一一指后继地址可山程序设计者指定,或者根据微指令所规定的测试结果直接决定后继微地址的全部或部分值。
垂直型微指令一-垂直型微指令的特征是微指令较短,微指令的并行操作那里有限,一般一条微指令只能控制数据通路的一二种信息传送操作。
水平型微指令一-它有如下特征:
微指令较长,微指令中的微操作具有高度的并行性,微指令编码简单。
优点是执行效率高,灵活性好,微程序条数较少。
9.试说明模型机中下列寄存器是作用:
通用寄存器,暂存器,IR,PC,MAR,MDR
答:
通用寄存器一一是一组可编程访问,具有多种功能的寄存器。
本身在逻辑上只具有接收信息、存储信息和发送信息的作用,但通过编程与运算部件的配合可以实现多种功能,如可为ALU提供操作数并存放运算结果,也可用作变址寄存器、地址指针和计数器等。
暂存器一一用来暂存从主存储器读出的数据以及从ALU输岀端输出的运算结果。
IR—一用来存放当前正在执行的一条指令。
PC--提供指令的地址,即指示程序的进程。
当现行指令执行完毕后,山PC提供后继指令的地址,并送往地址寄存器MAR。
MAR—一用于存放CPU访问主存或I/O接口的地址。
MDR—一用于存放CPU于主存或I/O接口之间传送的数据。
10.模型机的脉冲型微命令有哪些?
答:
模型机中的脉冲型微命令有:
CP紛CPft1,CPgCPW,C%CPpc,CPsp,CP赵,
CPw
wd
门•何谓组合逻辑控制器?
何谓微程序控制器?
试比较它们的优缺点。
CPU通过组合逻辑电路产生微命令,相应的控制器称为组合逻辑控制器。
优点:
速度快。
缺点:
设计较凌乱,不易修改扩充,应用于快速CPU中。
CPU采用微程序控制方式来产生微命令,相应的控制器称为微程序控制器。
优点:
设计比较规整,易于修改扩充。
缺点:
速度较组合逻辑控制器慢。
12•拟出下述指令的读取与执行流程:
(1)M0VRO,R2
解:
FToPC—MAR
FT,M—MDR—IR,PC+LPC
STo
R2—C
ETo
C—RO
(2)MOVR1,(PC)+
解:
FToPC—MAR
FTM—MDRfIR,PC+1—PC
STo
PC—MAR
ST,
M—MDR—C
ST:
PC+LZ
st3
Z—PC
ETo
C—RO
(3)MOV-
(SP),-(R1)
解:
FT。
PC—MAR
FTM-*MDR~
-IR,PC+LPC
STo
R仁LZ
ST.
Z—MAR,R1
ST:
M—MDR—C
DTo
SP・LZ
DT:
Z—MAR,SP
ETo
C—MDR
E「
MDR—M
(4)MOV(R0)+,X(R3)
解:
FT。
PC—MAR
th-LTntmsssssDD
FT1MfMDR—IR,PC+1—PCPC—MAR
M—MDRfD,PC+LPCD+R3—Z
Z—MAR
M—MDR—C
RO—MAR
RO+1-^Z
DT2Z—RO
EToC-^MDR
E「MDR—M
(5)MOV(RO),(PC)+
解:
FToPC—MAR
STo
FT1M—MDR—IR,PC+1—PCPC—MAR
ST,
M—MDR—C
ST:
PC+LZ
st3
Z—PC
DTo
RO—MAR
ETo
C—MDR
E「
MDR—M
(6)MOVDI,(SP)+
解:
FTo
PC—MAR
STo
FT,M—MDR—IR,PC+1—PCSP—MAR
ST
M—*MDR~*C
ST:
SP+LZ
st3
Z—SP
DToPC—MAR
ETo
D「M—MDR—MAR,PC+LPCC—MDR
E「MDR—M
13•拟出下述程序的读取与执行过程:
(1)ADDRO,X(R1)
解:
FTcPC—MAR
FT,MfMDR—IR,PC+LPC
STo
PC—MAR
ST,
MfMDLD,PC+LPC
SL
D+RLZ
st3
Z—*MAR
ST.
M—MDR—C
DToRO—D
EToCADDD—Z
ET,Z—RO
(2)SUB(R1)+,(PC)+
解:
FToPC—MAR
FT-M—MDR—IR,PC+1—PC
SToPC—MAR
ST,M—MDR—C
ST:
PC+LZ
S「Z—PC
DToRO—MAR
DT,MDRfD
D「R0+LZ
DT3Z_RO
EToCSUBD—Z
ET-Z~MDR
ET:
MDR—M
⑶AND(R3)+,RO
解:
FToPLMAR
FT:
M—MDR—IR,PC+1-^PC
SToRO—C
DTo
R3—MAR
D「
M-*MDR-*D
DT:
R3+LZ
DTS
Z—R3
ETo
CANDD—Z
ET1Z—MDR
ET:
MDR—M
(4)ORRO
DI
解:
FToPC—MAR
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- 计算机 组成 原理 汇编 课后 答案