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。

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。

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：Central Processing Unit，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。

PC：Program Counter，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。

IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。 CU：Control Unit，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：Arithmetic Logic Unit，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。

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-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。

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；

MAR：Memory Address Register，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。

MDR：Memory Data Register，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。

I/O：Input/Output equipment，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。

MIPS：Million Instruction Per Second，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。

1.9解：主机框图如P13图1.11所示。

（1）STA M指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR，MDR→IR，

OP(IR)→CU，Ad(IR)→MAR，ACC→MDR，MAR→MM，WR

（2）ADD M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，WR

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。

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。

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。

6. 4解：真值与不同机器码对应关系如下： [-13/64]= -0.001101

原码: 1.001 1010 补码: 1.1100110 反码: 1.1100101 [29/128]= 0.0011101

原码: 0.001 1101 补码: 0.001 1101 反码: 0.001 1101 [100]= 1100100

原码: 0110 0100 补码: 0110 0100 反码: 0110 0100 [-87]= -1010111

原码: 1101 0111 补码: 10101001 反码: 10101000 6.5解：[x]补与[x]原、x的对应关系如下： [x]补 [x]原 x

1.1100 1.0100 -0.0100 1.1001 1.0111 0.1110 0.1110 1.0000 无 -1 1,0101 1,1011 -1011 1,1100 1,0100 -100 0,0111 0,0111 0,0111 1,0000 无 -10000 -0.0111 0.1110 6.9解：真值和机器数的对应关系如下：

9BH 对应十进制数 FFH 对应十进制数 原码 -27 原码 -128 补码 -101 补码 -1

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 +0 -0 原码 0 000 0000 1 000 0000 补码 0 000 0000 0 000 0000 反码 0 000 0000 1 111 1111 移码 1 000 0000 1 000 0000 反码 -100 反码 -0 移码 +27 移码 +128 无符号数 155 无符号数 256 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。 6.12意画出该浮点数的格式：

阶符1阶码4位 位 数符1尾数10位 位 将十进制数转换为二进制：x1= 51/128= 0.0110011B= 2-1 * 0.110 011B

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；0.110 011 000 0 [x2]浮=1，0101；1.110 110 000 0 [x3]浮=0，0011；0.111 011 000 0 [x4]浮=0，0111；1.101 011 010 0 （2）[x1]浮=1，1111；0.110 011 000 0 [x2]浮=1，1011；1.001 010 000 0 [x3]浮=0，0011；0.111 011 000 0 [x4]浮=0，0111；1.010 100 110 0 （3）[x1]浮=0，1111；0.110 011 000 0 [x2]浮=0，1011；1.001 010 000 0 [x3]浮=1，0011；0.111 011 000 0 [x4]浮=1，0111；1.010 100 110 0

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= 1，11 111；1.000 000 001 ，即 -2-9?2-31

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