计算机组成原理课后习题答案(一到九章)

作业解答

第一章 作业解答

1.1 基本的软件系统包括哪些内容？

答：基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。

系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。

1.2 计算机硬件系统由哪些基本部件组成？它们的主要功能是什么？

答：计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。

输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。

输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。

存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。

运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。

控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。

1.3 冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？ 答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：

1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。 2) 采用二进制形式表示数据和指令。 3) 采用存储程序方式。

存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。

1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？

答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。

随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。为了适应发展的需要，现代计算机组织结构逐步转变为以存储器为中心。

1.5 什么叫总线？总线的主要特点是什么？采用总线有哪些好处？ 答：总线是一组可为多个功能部件共享的公共信息传送线路。

总线的主要特点是共享总线的各个部件可同时接收总线上的信息，但必须分时使用总线发送信息，以保证总线上信息每时每刻都是唯一的、不至于冲突。

使用总线实现部件互连的好处：

① 可以减少各个部件之间的连线数量，降低成本；

② 便于系统构建、扩充系统性能、便于产品更新换代。

1.6 按其任务分，总线有哪几种类型？它们的主要作用是什么？

答：按总线完成的任务，可把总线分为：CPU内部总线、部件内总线、系统总线、外总线。

1.7 计算机的主要特点是什么？

答：计算机的主要特点有：① 能自动连续地工作；② 运算速度快；③运算精度高；④ 具有很强的存储能力

和逻辑判断能力；⑤ 通用性强。

1.8 衡量计算机性能有哪些基本的技术指标？以你所熟悉的计算机系统为例，说明它的型号、主频、字长、主存容量、所接的I/O设备的名称及主要规格。 答：衡量计算机性能的基本的技术指标有：

① 基本字长；② 主存容量；③ 运算速度；④ 所配置的外部设备及其性能指标；⑤ 系统软件的配置。

1.9单选题

（1）1946年，美国推出了世界上第一台电子数字计算机，名为__A__。

A. ENIAC B. UNIVAC-I C. ILLIAC-IV D. EDVAC （2）在计算机系统中，硬件在功能实现上比软件强的是__C__。

A. 灵活性强 B. 实现容易 C. 速度快 D. 成本低 （3）完整的计算机系统包括两大部分，它们是__ C ____。

A. 运算器与控制器 B. 主机与外设 C. 硬件与软件 D. 硬件与操作系统

（4）在下列的描述中，最能准确反映计算机主要功能的是___ D ___。

A. 计算机可以代替人的脑力劳动 B. 计算机可以存储大量的信息 C. 计算机是一种信息处理机 D. 计算机可以实现高速运算

（5）存储程序概念是由美国数学家冯·诺依曼在研究__ D ___时首先提出来的。

A. ENIAC B. UNIVAC-I C. ILLIAC-IV D. EDVAC

（6）现代计算机组织结构是以__ B ___为中心，其基本结构遵循冯·诺依曼思想。

A. 寄存器 B. 存储器 C. 运算器 D. 控制器 （7）冯?诺依曼存储程序的思想是指__ C ___。

A. 只有数据存储在存储器 B. 只有程序存储在存储器 C. 数据和程序都存储在存储器 D. 数据和程序都不存储在存储器

1.10填空题

（1）计算机CPU主要包括 ① 和__ ②____两个部件。

答：① 运算器 ② 控制器

（2）计算机的硬件包括 ① 、__ ②____、__ ③____、__ ④____和__ ⑤____等5大部分。

答：① 运算器 ② 控制器 ③ 存储器 ④ 输入设备 ⑤ 输出设备 （3）计算机的运算精度与机器的 ① 有关，为解决精度与硬件成本的矛盾，大多数计算机使用__ ②

____。

答：① 字长 ② 变字长运算

（4）从软、硬件交界面看，计算机层次结构包括 ① 和__ ②____两大部分。

答：① 实机器 ② 虚机器

（5）计算机硬件直接能执行的程序是 ① 程序，高级语言编写的源程序必须经过__ ②____翻译，

计算机才能执行。

答：① 机器语言 ② 语言处理程序

（6）从计算机诞生起，科学计算一直是计算机最主要的 ① 。

答：① 应用领域

（7）银河I（YH-I）巨型计算机是我国研制的 ① 。

答：① 第一台巨型计算机

1.11是非题

（1）微处理器可以用来做微型计算机的CPU。 × （2）ENIAC计算机的主要工作原理是存储程序和多道程序控制。 ×

（3）决定计算机运算精度的主要技术指标是计算机的字长。 √ （4）计算机总线用于传输控制信息、数据信息和地址信息的设施。 √ （5）计算机系统软件是计算机系统的核心软件。 √ （6）计算机运算速度是指每秒钟能执行操作系统的命令个数。 × （7）计算机主机由CPU、存储器和硬盘组成。 × （8）计算机硬件和软件是相辅相成、缺一不可的。 √

第二章 作业解答

2.1 完成下列不同进制数之间的转换。

（1） (246.625)D＝(11110110.101)B＝(366.5)Q＝( F6. A )H

（2） (AB.D)H＝(10101011.1101 )B＝(253. 64 )Q＝(171.8125 )D （3） (1110101)B＝( 117 )D＝(000100010111 )8421BCD

2.2 分别计算用二进制表示4位、5位、8位十进制数时所需要的最小二进制位的长度。

1314

答：∵ 4位十进制数的最大数为9999，2＝8192＜9999＜2＝16384

∴表示4位十进制数所需的最小二进制位的长度为14位。

1617

∵ 5位十进制数的最大数为99999，2＝65536＜9999＜2＝131072 ∴表示5位十进制数所需的最小二进制位的长度为17位。

2627

∵ 8位十进制数的最大数为99999999，2＝67108864＜99999999＜2＝134217728 ∴表示8位十进制数所需的最小二进制位的长度为27位。

根据当i位十进制数与j位二进制数比较时的等式，10i = 2j，得j≈3.3i，亦可得到上述结果。

2.3 写出判断一个7位二进制正整数K＝K7K6K5K4K3K2K1是否为4的倍数的判断条件。

答：判断一个7位二进制正整数K＝K7K6K5K4K3K2K1是否为4的倍数的判断条件是：K2K1是否为全0。

当K2K1＝00时，K＝K7K6K5K4K3K2K1为4的倍数，否则就不是。

2.4 设机器字长为8位（含一位符号位），已知十进制整数x，分别求出 [x]原、[x]反、[x]移、[x]补、[－x]补、

[

1x]补。 2（1） x＝＋79 （2） x＝－56 （3） x＝－0 （4） x＝－1 答：（1） x＝＋79＝(01001111)2 （2）x＝－56＝－(00111000)2

（3）x＝－0＝－(00000000)2 （4）x＝－1＝－(00000001)2 x ＋79 －56 －0 －1 [x]原 01001111 10111000 10000000 10000001 [x]反 01001111 11000111 11111111 111111110 [x]移 11001111 01001000 10000000 011111111 [x]补 01001111 11001000 00000000 111111111 [－x]补 10110001 00111000 00000000 00000001 [1x]补 200100111 (截断法) 00101000 (0舍1入) 11100100 00000000 （溢出） 机器零

2.5 已知[x]补，求x的真值。

（1） [x]补＝0.1110 （2） [x]补＝1.1110 （3） [x]补＝0.0001 （4） [x]补＝1.1111 答：（1） [x]补＝0.1110，x＝0.1110 （2） [x]补＝1.1110，x＝－0.0010 （3） [x]补＝0.0001，x＝0.0001 （4） [x]补＝1.1111，x＝－0.0001

2.6 已知 x 的二进制真值，试求 [x]补、[－x]补、[

111x]补、[x]补、[2x]补、[4x]补、 [－2x]补、[－x]补。 244（1） x＝＋0.0101101 （2） x＝－0.1001011

（3） x＝－1 （4） x＝－0.0001010 x ＋0.0101101 －0.1001011 －1 －0.0001010 [x]补 0.0101101 1.0110101 1.0000000 1.1110110 [－x]补 1.1010011 0.1001011 无表示 0.0001010 [1x]补 2[1x]补 4[2x]补 0.1011010 溢出 溢出 1.1101100 [4x]补 溢出 溢出 溢出 1.1011000 [－2x]补 1.0100110 溢出 溢出 0.0010100 [－1x]补 40.0010110 0.0010111 1.1011010 1.1011011 1.1000000 1.1111011 0.0001011 1.1101110 1.1101101 1.1100000 1.1111110 1.1111101 1.1110101 0.0010010 0.0010011 0.0100000 0.000010 0.000011 2.7 根据题2.7表中给定的机器数（整数），分别写出把它们看作原码、反码、补码、移码表示形式时所对应的十进制真值。

题2.7表 表示形式 机器数 01011100 11011001 10000000

2.8 设十进制数x＝(＋124.625)×210

（1） 写出x对应的二进制定点小数表示形式。 （2） 若机器的浮点数表示格式为：

－

原码表示 +92 -89 -0 反码表示 +92 -38 -127 补码表示 +92 -39 -128 移码表示 -36 +89 0 20 19 18 15 14 0 数符 阶符 阶码 尾 数 其中阶码和尾数的基数均为2。 ① 写出阶码和尾数均采用原码表示时的机器数形式。

② 写出阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式。

－－

答：（1）x对应的二进制定点小数表示形式为：1111100.101×210＝0.1111100101×23＝0.0001111100101

（2） ① 阶码和尾数均采用原码表示时的机器数形式：

0 10011 111110010100000＝0 1001 1111 1100 1010 0000＝09FCA0H ② 阶码和尾数均采用补码表示时的机器数形式：

0 11101 111110010100000＝0 1110 1111 1100 1010 0000＝0EFCA0H

2.9 设某机字长为16位，数据表示格式为：

定点整数： 0 1 15 数符 浮点数： 0 1 尾 数 2 5 6 15 数符

阶符 阶码 尾 数 分别写出该机在下列的数据表示形式中所能表示的最小正数、最大正数、最大负数、最小负数（绝对值最大的负数）和浮点规格化最小正数、最大负数在机器中的表示形式和所对应的十进制真值。 （1） 原码表示的定点整数； （2） 补码表示的定点整数；

（3） 阶码与尾数均用原码表示的浮点数； （4） 阶码与尾数均用补码表示的浮点数；

（5） 阶码为移码、尾数用补码表示的浮点数。 解：（1） 原码表示的定点整数 最小正数 最大正数 最大负数 最小负数

（2） 补码表示的定点整数

最小正数 最大正数 最大负数 最小负数 机器数形式 0 000000000000001 0 111111111111111 1 111111111111111 1 000000000000000 十进制真值 1 2－1 －1 －2 1515机器数形式 0 000000000000001 0 111111111111111 1 000000000000001 1 111111111111111 十进制真值 1 2－1 －1 －(2－1) 1515

（3） 阶码与尾数均用原码表示的浮点数；

最小正数 规格化最小正数 最大正数 最大负数 规格化最大负数 最小负数 机器数形式 0 1 1111 0000000001 0 1 1111 1000000000 0 0 1111 1111111111 1 1 1111 0000000001 1 1 1111 1000000000 1 0 1111 1111111111 十进制真值 2－10×2－15 2×2(1－2－2－10－1－15 15)×2 －15－10×2 －2×2－(1－2－10－1－15 15)×2

（4） 阶码与尾数均用补码表示的浮点数； 最小正数 规格化最小正数 最大正数 最大负数 规格化最大负数 最小负数 机器数形式 0 1 0000 0000000001 0 1 0000 1000000000 0 0 1111 1111111111 1 1 0000 1111111111 1 1 0000 0111111111 1 0 1111 0000000000 十进制真值 2－10×2－16 2×2(1－2－2－1－10－1－16 15)×2 －16－10×2－10 －16－(2＋2)×215 －1×2

（5） 阶码为移码、尾数用补码表示的浮点数。

最小正数 规格化最小正数 最大正数 最大负数 规格化最大负数 最小负数 机器数形式 0 0 0000 0000000001 0 0 0000 1000000000 0 1 1111 1111111111 1 0 0000 1111111111 1 0 0000 0111111111 1 0 1111 0000000000 十进制真值 2－10×2－16 2×2(1－2－2－1－10－1－16 15)×2 －16－10×2－10 －16－(2＋2)×215 －1×2

2.10 设2.9题中的浮点数格式中，阶码与尾数均用补码表示，分别写出下面用十六进制书写的浮点机器数所对应的十进制真值。

（1） FFFFH； （2） C400H； （3） C000H。

－－－

答：（1） FFFFH＝1 11111 1111111111＝－210×21＝－211

－－

（2） C400H＝1 10001 0000000000＝－1×215＝－215

－－

（3） C000H＝1 10000 0000000000＝－1×216＝－216

2.11 用十六进制写出下列十进制数的IEEE754标准32位单精度浮点数的机器数的表示形式。

（1） 0.15625 （2） －0.15625 （3） 16 （4） －5 答：

－

（1）(0.15625)10＝(0. 00101)2＝1.01×23

阶码E＝127＋(－3)＝124＝(1111100)2＝01111100 机器数形式：0 01111100 01000000000000000000000 十六进制形式：3E200000H

－

（2） (－0.15625)10＝(－0. 00101)2＝－1.01×23 阶码E＝127＋(－3)＝124＝(1111100)2＝01111100 机器数形式：1 01111100 01000000000000000000000 十六进制形式：BE200000H

（3） (16)10＝(10000)2＝－1.0000×24 阶码E＝127＋4＝131＝(10000011)2

机器数形式：0 10000011 00000000000000000000000 十六进制形式：41800000H

（4） (－5)10＝(－101)2＝－1.01×22 阶码E＝127＋2＝129＝(10000001)2

机器数形式：1 10000001 01000000000000000000000 十六进制形式：C0A00000H

2.12 用十六进制写出写出IEEE754标准32位单精度浮点数所能表示的最小规格化正数和最大规格化负数的机器数表示形式。

－

答：若1≤E≤254，则 N＝(－1)S×2E127×(1.M) ，为规格化数。

最小规格化正数的机器数表示形式：S＝0，E＝1，M＝00000000000000000000000 0 00000001 00000000000000000000000＝00800000H

最大规格化负数的机器数表示形式：S＝1，E＝1，M＝00000000000000000000000 1 00000001 00000000000000000000000＝80800000H

2.13 写出下列十六进制的IEEE单精度浮点数代码所代表的十进制数值。

（1） 42E48000 （2） 3F880000 （3） 00800000 （4） C7F00000 解：

（1） 42E48000＝0 10000101 11001001000000000000000 指数＝(10000101)2－127＝133－127＝6

M＝1.11001001000000000000000＝1＋(1/2＋1/4＋1/32＋1/256) 十进制数值N＝[1＋(1/2＋1/4＋1/32＋1/256)]×26＝114.25 （2） 3F880000＝0 01111111 00010000000000000000000 指数＝(01111111)2－127＝127－127＝0

M＝1.00010000000000000000000＝1＋1/16＝1.0625 十进制数值N＝1.0625×20＝1.0625

（3） 00800000＝0 00000001 00000000000000000000000 指数＝(00000001)2－127＝1－127＝－126 M＝1.00000000000000000000000

－

十进制数值N＝1×2126

（4） C7F00000＝1 10001111 11100000000000000000000 指数＝(10001111)2－127＝143－127＝16

M＝1. 11100000000000000000000＝1＋(1/2＋1/4＋1/8)＝1.875

161514131316

十进制数值N＝－(2＋2＋2＋2)＝－15×2＝－122880＝－1.875×2

2.14 设有两个正浮点数：N1?S1?21，N2?S2?22 （1） 若e1＞e2，是否有N1＞N2

（2） 若S1、S2均为规格化数，上述结论是否正确？ 答：（1）不一定

（2）正确

2.15 设一个六位二进制小数x＝0.a1a2a3a4a5a6，x≥0，请回答：

ee1，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？ 81（2） 若要x＞，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？

211（3） 若要≥x＞，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？

416（1） 若要x≥解：

1，a1a2a3a4a5a6需要满足：a1a2a3至少有一个1 81（2）要x＞，a1a2a3a4a5a6需要满足：a1＝1，且a2a3a4a5a6至少有一个为1（不为全0）

211（3）要≥x＞，a1a2a3a4a5a6需要满足：

416（1）要x≥

a1＝0且 ① a2＝1，a3a4a5a6为全0

② a2＝0且a3＝1，a4a5a6任意

或a2＝0且a3＝0，a4＝1，a5a6至少有一个为1

2.16 表示一个汉字的内码需几个字节？表示一个32×32点阵的汉字字形码需几个字节？在计算机内部如何

区分字符信息与汉字信息？ 答：① 一个汉字的内码需2个字节。

② 表示一个32×32点阵的汉字字形码需4×32＝128个字节。

③ 在计算机内部利用字节的最高位是0还是1区分字符信息与汉字信息.

2.17 分别用前分隔数字串、后嵌入数字串和压缩的十进制数串形式表示下列十进制数。

（1） ＋74 （2） －639 （3） ＋2004 （4） －8510 解：

（1） ＋74 前分隔数字串

＋74

2B “+” 37 “7” 0000 “0”

37 “7” 34 “4” 0111 “7”

0100 “4”

1100 “+”

34 “4”

后嵌入数字串

＋74

压缩的十进制数串

＋74

（2） －639 前分隔数字串

－639

2D “-“ 36 “6” 0110 “6”

36 “6” 33 “3”

33 “3” 79 “9”

1001 “9”

1101 “-” 39 “9”

后嵌入数字串

－639

压缩的十进制数串 －639

0011 “3”

（3） ＋2004 前分隔数字串

＋2004

2B “+” 32 “2” 0000 “0”

32 “2” 30 “0”

30 “0” 30 “0” 0010 “2”

30 “0” 34 “4” 0000 “0”

0000 “0”

0100 “4”

1100 “+”

34 “4”

后嵌入数字串

＋2004

压缩的十进制数串

＋2004

（4） －8510 前分隔数字串

－8510

2D “-“ 38 “8” 0000 “0”

38 “8” 35 “5”

35 “5” 31 “1” 1000 “8”

31 “1” 70 “0” 0101 “5”

0001 “1”

0000 “0”

1101 “-”

30 “0”

后嵌入数字串

－8510

压缩的十进制数串 －8510

2.18 数据校验码的实现原理是什么？ 答：。数据校验码的实现原理是在正常编码中加入一些冗余位，即在正常编码组中加入一些非法编码，当合法数据编码出现某些错误时，就成为非法编码，因此就可以通过检测编码是否合法来达到自动发现、定位乃至改正错误的目的。在数据校验码的设计中，需要根据编码的码距合理地安排非法编码的数量和编码规则。

2.19 什么是“码距”？数据校验与码距有什么关系？

答：码距是指在一组编码中任何两个编码之间最小的距离。

数据校验码的校验位越多，码距越大，编码的检错和纠错能力越强。 记码距为d，码距与校验码的检错和纠错能力的关系是： d≥e＋1 可检验e个错。 d≥2t＋1 可纠正t个错。

d≥e＋t＋1 且e＞t，可检e个错并能纠正t个错。

2.20 奇偶校验码的码距是多少？奇偶校验码的校错能力怎样？

答：奇偶校验码的码距为2。奇偶校验码只能发现一位或奇数位个错误，而无法发现偶数位个错误，而且即使发现奇数位个错误也无法确定出错的位置，因而无法自动纠正错误。

2.21 下面是两个字符（ASCII码）的检一纠一错的海明校验码（偶校验），请检测它们是否有错？如果有错请加以改正，并写出相应的正确ASCII码所代表的字符。 （1） 10111010011 （2） 10001010110 解：

（1） 指误字为

E1＝P1⊕A6⊕A5⊕A3⊕A2⊕A0＝1⊕1⊕1⊕1⊕0⊕1＝1 E2＝P2⊕A6⊕A4⊕A3⊕A1⊕A0＝0⊕1⊕0⊕1⊕1⊕1＝0 E3＝P4⊕A5⊕A4⊕A3＝1⊕1⊕0⊕1＝1 E4＝P8⊕A2⊕A1⊕A0＝0⊕0⊕1⊕1＝0 得到的指误字为E4E3E2E1＝0101＝(5)10，表示接收到的海明校验码中第5位上的数码出现了错误。将第5位上的数码A5＝1取反，即可得到正确结果 10110010011。正确ASCII码所代表的字符为1001011＝“K”。 （2） 指误字为

E1＝P1⊕A6⊕A5⊕A3⊕A2⊕A0＝1⊕0⊕1⊕1⊕1⊕0＝0 E2＝P2⊕A6⊕A4⊕A3⊕A1⊕A0＝0⊕0⊕0⊕1⊕1⊕0＝0 E3＝P4⊕A5⊕A4⊕A3＝0⊕1⊕0⊕1＝0 E4＝P8⊕A2⊕A1⊕A0＝0⊕1⊕1⊕0＝0

得到的指误字为E4E3E2E1＝0000，无错。正确ASCII码为0101110＝“．”

2.22 试编出8位有效信息01101101的检二纠一错的海明校验码（用偶校验）。 解：8位有效信息需要用4个校验位，所以检一纠一错的海明校验码共有12位。 4个校验位为：

P1＝A7⊕A6⊕A4⊕A3⊕A1＝0⊕1⊕0⊕1⊕0＝0 P2＝A7⊕A5⊕A4⊕A2⊕A1＝0⊕1⊕0⊕1⊕0＝0

P4＝A6⊕A5⊕A4⊕A0＝1⊕1⊕0⊕1＝1 P8＝A3⊕A2⊕A1⊕A0＝1⊕1⊕0⊕1＝1

检一纠一错的海明校验码：000111011101＝1DDH 检二纠一错的海明校验码，增加P0

P0＝P1⊕P2⊕A7⊕P4⊕A6⊕A5⊕A4⊕P8⊕A3⊕A2⊕A1⊕A0＝1

有效信息01101101的13位检二纠一错的海明校验码：1000111011101＝11DDH

2.23 设准备传送的数据块信息是1010110010001111，选择生成多项式为G(x)＝100101，试求出数据块的CRC码。

解：模2除后，余数R(x)＝10011，数据块的CRC码：

101011001000111110011

2.24 某CRC码（CRC）的生成多项式 G(x)＝x3＋x2＋1，请判断下列CRC码是否存在错误。

（1） 0000000 （2） 1111101 （3） 1001111 （4） 1000110

解：G(x)＝1101

（1） 0000000模2除1101，余数为：000，无错 （2） 1111101模2除1101，余数为：010，有错 （3） 1001111模2除1101，余数为：100，有错 （4） 1000110模2除1101，余数为：000，无错

2.25 选择题

（1） 某机字长64位，其中1位符号位，63位尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为 B 。

－－

A. ＋(1－2-64) B. ＋(1－2-63) C. 264 D. 263 （2） 设[x]补=1.x1x2x3x4x5x6x7x8，当满足 A 时，x＞－1/2成立。

A. x1＝1, x2～x8至少有一个为1 B. x1＝0, x2～x8至少有一个为1 C. x1＝1，x2～x8任意 D. x1＝0, x2～x8任意 （3） 在某8位定点机中，寄存器内容为10000000，若它的数值等于－128，则它采用的数据表示为 B 。

A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 移码

（4） 在下列机器数中，哪种表示方式下零的表示形式是唯一的 B 。

A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 都不是 （5） 下列论述中，正确的是 D 。

A. 已知[x]原求[x]补的方法是：在[x]原的末位加1 B. 已知[x]补求[－x]补的方法是：在[x]补的的末位加1

C. 已知[x]原求[x]补的方法是：将尾数连同符号位一起取反，再在末位加1 D. 已知[x]补求[－x]补的方法是：将尾数连同符号位一起取反，再在末位加1

（6） IEEE754标准规定的32位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为8位，尾数为23位，则它所能表示

的最大规格化正数为 A 。

－＋－＋

A. ＋(2－223)×2127 B. ＋(1－223)×2127

－＋＋－

C. ＋(2－223)×2255 D. 2127－223 （7） 浮点数的表示范围取决于 A 。

A. 阶码的位数 B. 尾数的位数 C. 阶码采用的编码 D. 尾数采用的编码

（8） 在24×24点阵的汉字字库中，一个汉字的点阵占用的字节数为 D 。

A. 2 B. 9 C. 24 D. 72

（9） 假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用奇校验的编码是 B 。

A. 10011010 B. 11010000 C. 11010111 D. 10111000 （10） 在循环冗余校验中，生成多项式G(x)应满足的条件不包括 D 。

A. 校验码中的任一位发生错误，在与G(x)作模2除时，都应使余数不为0 B. 校验码中的不同位发生错误时，在与G(x)作模2除时，都应使余数不同 C. 用G(x)对余数作模2除，应能使余数循环

D. 不同的生成多项式所得的CRC码的码距相同，因而检错、校错能力相同

2.26 填空题

（1） 设某机字长为8位（含一符号位），若 [x]补＝11001001，则x所表示的十进制数的真值为 ① ，

[1/4x]补＝ ② ；若 [y]移=11001001，则y所表示的十进制数的真值为 ③ ；y的原码表示 [y]原＝ ④ 。

答：① -55 ② 11110010 ③ +73 ④ 01001001

（2） 在带符号数的编码方式中，零的表示是唯一的有 ① 和 ② 。

答：① 补码 ② 移码 （3） 若[x1]补＝10110111， [x2]原＝1.01101 ，则数x1的十进制数真值是 ① ，x2的十进制数真值是 ② 。

答：① -73 ② -0.71875

（4） 设某浮点数的阶码为8位（最左一位为符号位），用移码表示；尾数为24位（最左一位为符号位），采

用规格化补码表示，则该浮点数能表示的最大正数的阶码为 ① ，尾数为 ② ；规格化最大负数

（3）各芯片地址分配表：

0 0000 0000 0000 0000 ～ 0 0001 1111 1111 1111 0 0000H～01FFFH 8KROM 1片

0 0010 0000 0000 0000 ～ 0 0011 1111 1111 1111 0 2000H～0BFFFH 备用区 40K （5×8K） 0 0100 0000 0000 0000 ～ 0 0101 1111 1111 1111 0 0110 0000 0000 0000 ～ 0 0111 1111 1111 1111 0 1000 0000 0000 0000 ～ 0 1001 1111 1111 1111 0 1010 0000 0000 0000 ～ 0 1011 1111 1111 1111

0 1100 0000 0000 0000 ～ 0 1111 1111 1111 1111 0 C000H ～ 0 FFFFH 16KSRAM 第一片 1 0000 0000 0000 0000 ～ 1 0011 1111 1111 1111 1 0000H ～ 1 3FFFH 16KSRAM 第二片 1 0100 0000 0000 0000 ～ 1 0111 1111 1111 1111 1 4000H ～ 1 7FFFH 16KSRAM 第三片 1 1000 0000 0000 0000 ～ 1 1011 1111 1111 1111 1 8000H ～ 1 BFFFH 16KSRAM 第四片

1 1100 0000 0000 0000 ～ 1 1111 0111 1111 1111 1 C000H ～ 1 F7FFH 14KSRAM 第五片 （14K） 1 1111 1000 0000 0000 ～ 1 1111 1111 1111 1111 1 F800H ～ 1 FFFFH 2K I/O 地址

（2）试画出主存芯片与CPU的连接逻辑图。 A16~14进行片选，每根片选信号的选中范围是16K： 8KROM 1片只能用8K，OE0＝Y0＋A13

Y0?A13、Y1、Y2 用于选择40K备用区

16KSRAM 第一片 OE1＝Y3 16KSRAM 第二片 OE2＝Y4 16KSRAM 第三片 OE3＝Y5 16KSRAM 第四片 OE4＝Y6

16KSRAM 第五片 OE5＝Y7＋A13A12A11

Y7?A13A12A11 用于选择I/O 地址

4.9 已知某8位机的主存采用4K×4位的SRAM芯片构成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形

式，该机地址总线为18位，问：

（1）若每个模块板为32K×8位，共需几个模块板？

（2）每个模块板内共有多少块4K×4位的RAM芯片？请画出一个模块板内各芯片连接的逻辑框图。 （3）该主存共需要多少4K×4位的RAM芯片？CPU如何选择各个模块板？ 答：

（1）主存总容量 218×8＝256K×8，∵每个模块板为32K×8位，∴ 共需256K/32K＝8个模块板。 （2）每个模块板内共有32K×8位/4K×4位＝16片RAM芯片。 一个模块板内各芯片连接的逻辑框图：

D7～D4 DD73～～DD00 RAM0 A11～A0 RAM0 RAM1 RAM1 RAM2 RAM2 RAM3 RAM3 RAM4 RAM4 ? ? 7 RAM7 RAMR/W ? 3—8译码器 MEMR EN C B A （3）该主存共需要16×8＝128片4K×4位的RAM芯片。用地址高3位，通过3－8译码器形成各模板选择信号。

4.10 64K×1位DRAM芯片通常制成两个独立的128×256阵列。若存储器的读/写周期为0.5μs，则对集中式刷新而言，其“死区”时间是多少？如果是一个256K×1位的DRAM芯片，希望能与上述64K×1位DRAM芯片有相同的刷新延时，则它的存储阵列应如何安排？

解：⑴ 两个独立的128×256阵列共128×2＝256行，读/写周期为0.5μs

对集中式刷新而言，其“死区”时间为：256×0.5μs＝128μs

⑵ 要求256K×1位的DRAM芯片与64K×1位DRAM芯片有相同的刷新延时，则存储阵列的行数应一致，即为256行，所以256K×1位的DRAM芯片的存储阵列应安排为256×1024，即分为两个独立的128×1024的阵列。

4.11 某磁盘组有16个数据记录面，每面有256个磁道，每个磁道分为16个扇区，每个扇区包括512字节，

已知磁盘内磁道直径为10英寸，外磁道直径为14英寸，转速为3600r/min， 磁头平均定位时间为15ms，求：

（1）该磁盘组最大存储容量是多少？

（2）该磁盘组最大位密度、磁道密度是多少？ （3）该磁盘的平均存取时间、数据传输率是多少？ 答：（1）该磁盘组最大存储容量是：C＝n×T×S×B＝16×256×16×512B＝32MB＝225B

（2）最大位密度 16×512×8/10π＝2087位/英寸＝2087bpi

磁道密度256/（14/2－10/2）＝256/2＝128道/英寸＝128 bpi （3）平均存取时间

数据传输率：Dr＝16×512×8×3600/60＝3932160bit/s＝491520B/秒＝480KB/s 平均等待时间：60/（3600×2）＝8.3ms 平均存取时间：8.3＋15＝23.3 ms

考虑：启动延迟＋传送一个扇区数据所需的时间。启动延迟未给，忽略。 传送一个扇区数据所需的时间＝512B/480KB≈1.042ms 平均存取时间：8.3＋15＋1.042≈24.3ms

4.12 若某机磁盘子系统共有4台驱动器，每台驱动器装有与上述磁盘组相同的磁盘组，请设计该磁盘子系统

的地址格式。 答：

A14 A13 A12 17 16 15 8 7 4 3 0 驱动器号（2位） 圆柱面号（8位） 盘面号（4位） 扇区号（4位）

4.13 Cache的通写和回写指什么？二者各有何优缺点？

答：Cache的通写和回写都是主存——Cache系统的更新策略问题。

Cache的通写又叫全写法，是指当CPU写Cache时，同时也更新该Cache块在主存中的相应内容，即写Cache的同时写主存。

Cache的回写又称写回法，是指当CPU写Cache时，不同时更新该Cache块在主存中的相应内容，即不写主存，而只在出现该Cache块的内容被替换出Cache时才写主存。

全写法的优点是能够保持Cache与主存的内容一致。缺点是无谓写较多，例如在写中间结果时，将增加系统开销。

写回法的优点是：可以提高系统的写操作的速度；减少主存的写操作次数。缺点是用写回法的Cache中的数据有时可能与主存中的不一致。 ?① 4.14 访问主存的地址是20位（A19－ A0），数据总线为8位，分别计算下列各种情况下标识Cache和数据Cache的大小，并画出对应的结构框图。

（1）全相联映象，内容Cache大小为1024；（2）直接映象，A15－A0作为索引；

（3）两路组相联映象，A14－A0作为索引； （4）4路组相联映象，A13－A0作为索引； （5）8路组相联映象，A12－A0作为索引； 答：

（1）全相联映象，内容Cache大小为1024时：

标识Cache的大小为：1024×20；数据Cache的大小为：1024×8。 （2）直接映象，A15－A0作为索引时：

标识Cache的大小为：216×4；数据Cache的大小为：216×8。 （3）两路组相联映象，A14－A0作为索引时：

标识Cache的大小为：215×20；数据Cache的大小为：1024×8。

4.15 光盘存储器有哪几类？各有何特点？ 答：光盘存储器有：

只读光盘（CD-ROM） 4.16 选择题

（1）需要定期刷新的存储芯片是___ B ___。

A. EPROM B. DRAM C. SRAM D. EEPROM （2）__ A ____存储芯片是易失性的。

A. SRAM B. UV-EPROM C. NV-RAM D. EEPROM

（3）有RAS和CAS引脚的存储芯片是___ B ___。

A. EPROM B. DRAM C. SRAM D. 三者都是 （4）下面叙述不正确的是___C ___。

A．半导体随机存储器可随时存取信息，掉电后信息丢失。 B. 在访问随机存储器时，访问时间与单元的物理位置无关。 C. 内存储器中存储的信息均是不可改变的。 D. 随机存储器和只读存储器可以统一编址。

（5）动态RAM与静态RAM相比，其优点是___C ___。

A. 动态RAM的存储速度快。 B. 动态RAM不易丢失数据。

C. 在工艺上，比静态RAM的存储密度高。

D. 控制比静态RAM简单。

（6）某512×8位RAM芯片采用一位读/写线控制读写，该芯片的引脚至少有___ C ___。 A. 17条 B. 19条 C. 21条 D. 522条

（7）在调频制记录方式中，写“0”和写“1”是利用___ ___。

A. 电平的高低变化 B. 电流的幅值变化 C. 电流的相位变化 D. 电流的频率变化

（8）由于磁盘上内圈磁道比外圈磁道短，因此__ B ____。

A. 内圈磁道存储的信息比外圈磁道少

B. 无论哪条磁道存储的信息量均相同，但各磁道的存储密度不同 C. 内圈磁道的扇区少使得它存储的信息比外圈磁道少

D. 各磁道扇区数相同，但内圈磁道上每扇区存储的信息少

（9）某存储器按字节编址，要求数据传输率达到8×106字节／秒，则应选用存储周期为 _D___的

存储芯片。

A. 800ns B. 250ns C. 200ns D. 120ns

（10）在下述存储器中，允许随机访问的存储器是___A ___。 A. 半导体存储器 B. 磁带 C. 磁盘 D. 光盘

（11）在下列几种存储器中，不能脱机保存信息的是___ C ___。 A. 磁盘 B. 磁带 C. RAM D. 光盘 4.17 是非题

（1）数据引脚和地址引脚越多芯片的容量越大。 √ （2）存储芯片的价格取决于芯片的容量和速度。 √ （3）SRAM每个单元的规模大于DRAM的。 √ （4）要访问DRAM，应首先给出RAS地址，之后再给出CAS地址。 √ （5）当CPU要访问数据时，它先访问虚存，之后再访问主存。 × （6）EDO和FPM都是页模式的DRAM。 √

（7）主存与磁盘均用于存放程序和数据，一般情况下，CPU从主存取得指令和数据，如果在主存中访

问不到，CPU才到磁盘中取得指令和数据。 √ （8）半导体存储器是一种易失性存储器，电源掉电后所存信息均将丢失。 ×

（9）Cache存储器保存RAM存储器的信息副本，所以占部分RAM地址空间。 × 4.18 填空题

（1）Cache使用的是 ① 存储芯片。

答：① SRAM

（2）主存由 ① （DRAM、硬盘）构成，虚存由 ② （DRAM、硬盘）构成。

答：① DRAM ② 硬盘

（3） ① （EDO、FPM）DRAM中，当CAS变高后，数据就在数据总线上消失了。

答：① FPM

（4）衡量非格式化硬盘的一个磁表面存储容量的两个指标是 ① 和 ② 。

答：① 道密度 ② 位密度 （5）Cache存储器的主要作用是解决 ① 。

答：① CPU与主存间速度匹配问题

（6）存储器的取数时间是衡量主存 ① 的重要指标，它是从 ② 到 ③ 的时间。

答：① 速度 ② 把要访问的存储单元的地址，加载到存储器芯片的地址引脚上 ③ 到读取的数据或指令在存储器芯片的数据引脚上可以使用为止 （7）磁盘的技术指标可用平均存取时间衡量，它包括 ① _和 ② 两个部分。

答：① 平均磁道定位时间 ② 平均旋转等待时间 （8）SRAM与DRAM中速度高的是 ① ，集成度高的是 ② 。

答：① SRAM ② DRAM

（9）某存储器数据总线宽度为32位，存取周期为250ns，则其带宽是 ① 。

答：① 128Mbit/s

（10）磁盘等磁表面存储器的写入电流波形决定了记录方式，此外还反映了该记录方式是否有 ① 能

力。

答：① 自同步

第五章 作业解答

5.1什么叫指令？什么叫指令系统？指令通常有哪几种地址格式？

答：指令也称机器指令，是控制计算机执行某种操作（如加、减、传送、转移等）的命令。指令能够直接表示对计算机硬件实体的控制信息，是计算机硬件唯一能够直接理解并执行的命令，。 一台计算机所能执行的全部指令的集合，称为该计算机的指令系统或指令集。

指令通常有四地址指令、三地址指令、二地址指令、一地址指令、零地址指令等格式。

5.2 什么叫指令地址？什么叫形式地址？什么叫有效地址？ 答：

指令地址：指令所在内存单元的地址。

形式地址：指令中地址字段给出的操作数地址信息.

在不同的寻址方式中，指令中地址字段给出的操作数地址信息，不一定就是操作数所在的实际内存地址，因此将指令中给出的地址称为形式地址。

有效地址：也称为实际地址，是CPU实际访问的主存单元的地址。形式地址需要经过一定的运算才能得到操作数的有效地址。

5.3 什么叫寻址方式？有哪些基本的寻址方式？简述其寻址过程。

答：寻址方式就是指形成本条指令的操作数地址和下一条要执行的指令地址的方法。根据所需的地址信息的不同，寻址可分为操作数地址的寻址和指令地址的寻址两部分。 基本的寻址方式：

1) 立即寻址：指令的地址码部分给出的不是操作数的地址而是操作数本身，即指令所需的操作数由指令的形式地址直接给出。

2) 直接寻址：指令的地址码部分给出的形式地址A就是操作数的有效地址EA，即操作数的有效地址在指令字中直接给出。

3) 间接寻址：指令的地址码部分给出的是操作数的有效地址EA所在的存储单元的地址或是指示操作数地址的地址指示字。即有效地址EA是由形式地址A间接提供的，因而称为间接寻址。 4) 寄存器寻址：指在指令地址码中给出的是某一通用寄存器的编号（也称寄存器地址），该寄存器的内容即为指令所需的操作数。采用寄存器寻址方式时，有效地址EA是寄存器的编号。

5) 寄存器间接寻址：指令中地址码部分所指定的寄存器中的内容是操作数的有效地址。

6) 变址寻址：指操作数的有效地址是由指令中指定的变址寄存器的内容与指令字中的形式地址相加形成的。

7) 基址寻址：指操作数的有效地址等于指令中的形式地址与基址寄存器中的内容之和，基址寄存器中的内容称为基地址。

8) 相对寻址：是将程序计数器 PC 的当前内容与指令中给出的形式地址相加形成操作数的有效地址。 9) 基址加变址寻址：将基址寻址与变址寻址结合起来就形成了基址加变址寻址方式。这种寻址方式是将两个寄存器的内容和指令形式地址中给出的偏移量相加后得到的结果作为操作数的有效地址。其中一个寄存器作为基址寄存器，另一个作为变址寄存器。

10) 堆栈寻址：由堆栈支持的寻址方式，堆栈寻址是按照堆栈指示器SP的内容确定操作数的访存地址。

5.4 基址寻址方式和变址寻址方式各有什么不同？

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