计算机组成原理第一次作业前三周.docx
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计算机组成原理第一次作业前三周
1.7解:
主机:
是计算机硬件的主体部分,由CPU和主存储器MM合成为主机。
CPU:
中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;<早期的运算器和控制器不在同一芯片上,现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE)。
主存:
计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
b5E2RGbCAP
存储单元:
可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
存储元件:
存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位,又叫存储基元或存储元,不能单独存取。
p1EanqFDPw
存储字:
一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
存储字长:
一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。
存储容量:
存储器中可存二进制代码的总量;<通常主、辅存容量分开描述)。
机器字长:
指CPU一次能处理的二进制数据的位数,通常与CPU的寄存器位数有关。
指令字长:
机器指令中二进制代码的总位数。
1.8解:
全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。
CPU:
CentralProcessingUnit,中央处理机<器),是计算机硬件的核心部件,主要由运算器和控制器组成。
DXDiTa9E3d
PC:
ProgramCounter,程序计数器,其功能是存放当前欲执行指令的地址,并可自动计数形成下一条指令地址。
RTCrpUDGiT
IR:
InstructionRegister,指令寄存器,其功能是存放当前正在执行的指令。
CU:
ControlUnit,控制单元<部件),为控制器的核心部件,其功能是产生微操作命令序列。
ALU:
ArithmeticLogicUnit,算术逻辑运算单元,为运算器的核心部件,其功能是进行算术、逻辑运算。
5PCzVD7HxA
ACC:
Accumulator,累加器,是运算器中既能存放运算前的操作数,又能存放运算结果的寄存器。
MQ:
Multiplier-QuotientRegister,乘商寄存器,乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。
jLBHrnAILg
X:
此字母没有专指的缩写含义,可以用作任一部件名,在此表示操作数寄存器,即运算器中工作寄存器之一,用来存放操作数;xHAQX74J0X
MAR:
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。
LDAYtRyKfE
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。
Zzz6ZB2Ltk
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。
dvzfvkwMI1
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。
rqyn14ZNXI
1.9解:
主机框图如P13图1.11所示。
<1)STAM指令:
PC→MAR,MAR→MM,MM→MDR,MDR→IR,
OP(IR>→CU,Ad(IR>→MAR,ACC→MDR,MAR→MM,WR
<2)ADDM指令:
PC→MAR,MAR→MM,MM→MDR,MDR→IR,
OP(IR>→CU,Ad(IR>→MAR,RD,MM→MDR,MDR→X,ADD,ALU→ACC,ACC→MDR,WREmxvxOtOco
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。
SixE2yXPq5
1.11解:
计算机区分指令和数据有以下2种方法:
通过不同的时间段来区分指令和数据,即在取指令阶段<或取指微程序)取出的为指令,在执行指令阶段<或相应微程序)取出的即为数据。
6ewMyirQFL
通过地址来源区分,由PC提供存储单元地址的取出的是指令,由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。
kavU42VRUs
6.4解:
真值与不同机器码对应关系如下:
[-13/64]=-0.001101
原码:
1.0011010补码:
1.1100110反码:
1.1100101
[29/128]=0.0011101
原码:
0.0011101补码:
0.0011101反码:
0.0011101
[100]=1100100
原码:
01100100补码:
01100100反码:
01100100
[-87]=-1010111
原码:
11010111补码:
10101001反码:
10101000
6.5解:
[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
0.1110
无
1,1011
1,0100
0,0111
无
x
-0.0100
-0.0111
0.1110
-1
-1011
-100
0,0111
-10000
6.9解:
真值和机器数的对应关系如下:
9BH
原码
补码
反码
移码
无符号数
对应十进制数
-27
-101
-100
+27
155
FFH
原码
补码
反码
移码
无符号数
对应十进制数
-128
-1
-0
+128
256
6.10.
解:
0的机器数形式如下:
<假定机器数共8位,含1位符号位在内)
真值
原码
补码
反码
移码
+0
00000000
00000000
00000000
10000000
-0
10000000
00000000
11111111
10000000
结论:
0的原码和反码分别有+0和-0两种形式,补码和移码只有一种形式,且补码和移码数值位相同,符号位相反。
y6v3ALoS89
6.12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*0.110011BM2ub6vSTnP
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;0.1100110000
[x2]浮=1,1011;1.0010100000
[x3]浮=0,0011;0.1110110000
[x4]浮=0,0111;1.0101001100
<3)[x1]浮=0,1111;0.1100110000
[x2]浮=0,1011;1.0010100000
[x3]浮=1,0011;0.1110110000
[x4]浮=1,0111;1.0101001100
6.16解:
<1)无符号整数:
0~216-1,即:
0~65535;
无符号小数:
0~1-2-16,即:
0~0.99998;
<2)原码定点小数:
-1+2-15~1-2-15,即:
-0.99997~0.99997
<3)补码定点小数:
-1~1-2-15,即:
-1~0.99997
<4)补码定点整数:
-215~215-1,即:
-32768~32767
<5)原码定点整数:
-215+1~215-1,即:
-32767~32767
<6)据题意画出该浮点数格式,当阶码和尾数均采用原码,非规格化数表示时:
最大负数=1,11111;1.000000001,即-2-92-31
最小负数=0,11111;1.111111111,即-<1-2-9)231
则负数表示范围为:
-<1-2-9)231——-2-92-31
最大正数=0,11111;0.111111111,即<1-2-9)231
最小正数=1,11111;0.000000001,即2-92-31
则正数表示范围为:
2-92-31——<1-2-9)231
<7)当机器数采用补码规格化形式时,若不考虑隐藏位,则
最大负数=1,00000;1.011111111,即-2-12-32
最小负数=0,11111;1.000000000,即-1231
则负数表示范围为:
-1231——-2-12-32
最大正数=0,11111;0.111111111,即<1-2-9)231
最小正数=1,00000;0.100000000,即2-12-32
则正数表示范围为:
2-12-32——<1-2-9)231
6.17解:
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;正确
[y1]补=0.0101000;溢出<丢1)出错
[y2]补=1.1010000;正确
[y3]补=1.0110010;溢出<丢0)出错
[z1]反=1.1011111;溢出<丢0)出错
[z2]反=1.1010001;正确
[z3]反=1.0110011;溢出<丢0)出错
算术左移两位:
[x1]原=0.1101000;正确
[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;正确
[y3]补=1.1100100;溢出<丢00)出错
[z1]反=1.0111111;溢出<丢01)出错
[z2]反=1.0100011;正确
[z3]反=1.1100111;溢出<丢00)出错
算术右移一位:
[x1]原=0.0001101;正确
[x2]原=1.0110100;正确
[x3]原=1.0001100(1>;丢1,产生误差
[y1]补=0.0101010;正确
[y2]补=1.1110100;正确
[y3]补=1.1001100(1>;丢1,产生误差
[z1]反=1.1010111;正确
[z2]反=1.1110100(0>;丢0,产生误差
[z3]反=1.1001100;正确
算术右移两位:
[x1]原=0.0000110<10);产生误差
[x2]原=1.0011010;正确
[x3]原=1.0000110<01);产生误差
[y1]补=0.0010101;正确
[y2]补=1.1111010;正确
[y3]补=1.1100110<01);产生误差
[z1]反=1.1101011;正确
[z2]反=1.1111010<00);产生误差
[z3]反=1.1100110<01);产生误差
6.19解:
<1)A=9/64=0.0010010B,B=-13/32=-0.0110100B0YujCfmUCw
[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=0.0010001eUts8ZQVRd
[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解:
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*=0.101110sQsAEJkW5T
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
+0.110111
101011
右移一位
乘数为1,加上x*
1.010010
0.101001
+0.110111
010101
右移一位
乘数为1,加上x*
1.100000
0.110000
+0.000000
001010
右移一位
乘数为0,加上0
0.110000
0.011000
+0.110111
000101
右移一位
乘数为1,加上x*
1.001111
0.100111
100010
右移一位
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
部分积
乘数y*
Cj
说明
000.000000
+001.101110
00101110
0
部分积初值为0,Cj=0
根据yn-1ynCj=100,加2x*,保持Cj=0
001.101110
0
000.011011
+111.001001
10001011
10001011
0
右移2位
根据yn-1ynCj=110,加[-x*]补,置Cj=1
111.100100
111.111001
+111.001001
00100010
1
右移2位
根据yn-1ynCj=101,加[-x*]补,置Cj=1
111.000010
111.110000
+000.110111
10001000
1
右移2位
根据yn-1ynCj=001,加x*,保持Cj=0
000.100111
100010
即x*×y*=0.100111100010,z0=x0y0=01=1,
[x×y]原=1.100111100010,x·y=-0.100111100010
补码一位乘:
[x]补=0.110111,[-x]补=1.001001,[y]补=1.010010
部分积
乘数
Yn+1
说明
00.000000
00.000000
+11.001001
1010010
0101001
0
0
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
1
Ynyn+1=01,部分积加[x]补
00.011011
右移1位
00.001101
00.000110
+11.001001
1101010
1110101
0
0
Ynyn+1=00,部分积右移1位
Ynyn+1=10,部分积加[-x]补
11.001111
右移1位
11.100111
+00.110111
1111010
1
Ynyn+1=01,部分积加[x]补
00.011110
00.001111
+11.001001
0111101
0
右移1位
Ynyn+1=10,部分积加[-x]补
11.011000
011110
即[x×y]补=1.011000011110,x·y=-0.100111100010
补码两位乘:
2[x]补=001.101110,2[-x]补=1.001001
结果同补码一位乘,x·y=-0.10011110001000
6.26解:
先将x、y转换成机器数形式:
<1)x=2-011×0.101100,y=2-010×<-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=1.100100GMsIasNXkA
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)TIrRGchYzg
[x-y]补=11,110;00.110010,已是规格化数。
4)舍入:
无
5)溢出:
无
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
[x]补=1,110;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:
[x+y]补=11,110;11.010000,已是规格化数
[x-y]补=11,110;00.001110=11,100;00.111000<尾数左规2次,阶码减2)7EqZcWLZNX
4)舍入:
无
5)溢出:
无
则:
x+y=2-010×<-0.110000)
x-y=2-100×0.111000
<3)x=2101×<-0.100101),y=2100×<-0.001111)
[x]补=0,101;1.011011,[y]补=0,100;1.110001
1)对阶:
[E]补=00,101+11,100=00,001>0,应Ey向Ex对齐,则:
[Ey]补+1=00,100+00,001=00,101=[Ex]补
[y]补=0,101;1.111000<1)
2)尾数运算:
[Mx]补+[My]补=11.011011+11.111000<1)=11.010011<1)
[Mx]补+[-My]补=11.011011+00.000111<1)=11.100010<1)lzq7IGf02E
3)结果规格化:
[x+y]补=00,101;11.010011<1),已是规格化数
[x-y]补=00,101;11.100010<1)=00,100;11.000101<尾数左规1次,阶码减1)zvpgeqJ1hk
4)舍入:
[x+y]补=00,101;11.010011<舍)
[x-y]补不变
5)溢出:
无
则:
x+y=2101×<-0.101101)
x-y=2100×<-0.111011)
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