计算机组成原理课后习题答案(白中英第四版).docx

计算机组成原理第四版白中英主编

弟一早 1?比较数字计算机和模拟计算机的特点；

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.数字计算机如何分类？分类的依据是什么？

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.数字计算机有哪些主要作用？

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.冯诺依曼型计算机的主要涉及思想是什么？它包括哪些主要组成部分？

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

5.什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？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。

6.什么是指令？什么是程序？

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.指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分他们是指令还是数据？

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O

8.什么是内存？什么是外存？什么是CPU?什么是适配器？简述其功能.

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哪几类？说明他们的用途。

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.说明团建发展的演变过程。

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

即aoai = 11, a2T ae 不全0或至少有一个

3?字32位浮点数, 10位，用移表示，尾数 22位，用表不，基2[上]移 10010111

128

(3)-127

-127 = -7F = -1111111 [-127]原=11111111

[-127] = 10000001

[-127]反=10000000 [-127]移 =00000001 (4)卜 1]原 =1000 0000

[-1] = 1000 0000

[?i]反=1111 nil [?1]移=0000 0000 (5)-1 = -00000001

[?1]原=1000 0001

[-1] =1111 1111 [?1]反=1111 1110 卜 1]移=0111 nil

2. [X] 解法一、 (1) =ao. a ia2

?a6

(2) 若 ao = 0,x > 0,也足 X > -0.5

此a iT 36可任意 若 ao = l,x <= 0,要足 X > -0.5,需 ai = l 即 ao = 1, ai = 1, a2T 36 有一个不 0

解法

二、

-0.5 = -0.1(2) = -0.100000 = 1,

100000

(1)

若 X >= 0,a0 = 0, ai — a6 任意即可

[x] = X = a 0. 3132 " 36 (2)若 X < 0,x > -0.5 只需-X < 0.5, -X > 0

[X] =-x, [0.5] 即[-x]< 01000000 = 01000000

ao *ai *a2 a6 1 01000000

36 00111111

aoaiaz a6 11000000

1（但不是〈《其余取0”）

Es E L E9 Ms M 20 Mo

6.Ms = 0, M = 11 T (全1) 表示：

(1 2 21

最小的二制数

Ms = l,M = 00…0（全0）（注意:用表示：即29

20个

21个

(1) 最大的数的二制表示

10个21个

10个21个

（3）

格化范

正最大M= 11 Ms = 0

10个21个

正最小

即：22

E = 000

.(1 221)

M = 100 …0? Ms = 0

最大

10个20个

即：2

29

M= 01 I I Ms = 1

最小

（最接近0的数）即:

E = 11 1. M = 00-0. Ms =1

(2 2 21

即29 1（1）2511

格化所表示的范用集合表示:

21，22 I（1 2 21）］［229

最接近于0的正格化数、格化数（由上可得出）

正格化数 E = 00"- 0, M= 100 "O, Ms =0

1

)

2川2丿（2’2

21）］

10个20个

111 011T

111 100 0

10- .0来表示尾数一1）

10个

10个

E = 00-0, M = 011 - 1, Ms = 1 TI —

2个

22 0.011011 0.110110 2 64

x+y = 0?11110

无溢出

(2) x = 0.11011,y = -0.10101

[x]= 0011011

[y] =+1101011 00001 10

x+y = 0.00110 无溢出

(3)x = 010110

y = 000001

[x]= 1101010

[y] =+1111111 1101001

x+y = O10111

无溢出

(1) x = 0.11011

y = -0.11111

[X] =00.11011

[y] =+00.11111 01.11010 溢出

4. 格化数 10个 (1) 0.011011 0.11011 2

64

尾数：

机器数: 0 1101 1000 1110 1101 1000

5. (1) 尾数：

机器数：

1110 0010 1000 x = o.non, y = 0.00011 0011011

+ 0000011

0011110

0010 1000

6. (2) x = 0J0111

y = 0.11011

[X]补=00.101 11

[y] 补=+11.00101

11.11100

x-y = -0.00100 无溢出

(3) x = 0.11011

y = -0.10011

[X]补=00.11011

溢出

7. ( 1)原码阵列

x = 0.11011,y = -0.11111 符号位： X0十yo = O 十1 = 1

11011, fy] =11111

11011

11011

|x* ?y| = b I) 01000101

11011 11011 11011 11011 1 101000101

(0) 11011 (1) 00001

11011

0 (1) (l)(0)(l)(l) 1, 0 0 10 1,

[x*y]补=IQOIOIJIOII （直接补码阵列不要求） 带求补器的补码阵列 [X]补=0 11011, [y]补=1 00001

乘积符号位单独运算 0十1= 1 尾数部分算前求补输出I XI = 11011, I y I = 11111

11011

0001101

0011010 1100111

[y]

补寸00.10011 01.01110

[x]嫌= 直接补码阵列

(0) 0 0

0 (1) (1)(0)(1)(1)

X X Y = -OJIOIOOOIOI

(2)原码阵列

x = -0.11111,y = -0.11011

符号位： X0十yo = 1十1 = 0

[X]补= 11111, [y] 补=11011

11011

00000

1101000101

[x*y]补= 0,11010,00101

直接补码阵列

[X]补=(1)00001, [y]补=(1)00101

(1) 00001

(1)00101 (1) 00001

(0)00000

(1) 00001

(0)00000

(0)0 0 0 0 0

(0) (0)(0) (0)(1)

0000001 0.0111

0000010

符号位Sf=0? 1 = 1

去掉符号位后：［y '］补= 00.11111

］补=11.00001

0.11000,余数 0.00111 *2 '

去掉符号位后：［y '］补=00?11001 0001011 1110010

1100100 0011001

1111010 0011001

0010011

0100110 1100111

［X

］补= 00.11000

0011000

1111001

110010 0011111 0010001 0.1 0100010 ］补 1 1 00 00 1 0000011 0.11 0000110

'］补 1 1 00 00 1 1100111

0.110 —1001110 +〔厂 0011111

1101101 0.1100 —1011010 0011111 1111001

0J 1000 符号位 Sf= 1 十 0 = 1 0?0 8. (1) ［X ］补= 00.01011

0.01 0.011

1101001 0.01110

0000001 0.0111 0000010

00000

00000 0.01110,余数

0.10111 *2 5

llJOlOlO 11.011111

:

1.011111 阶码 11100 x-y=-0.100001*2 d

Ey = 0100, Ez = Ex+Ey = 0111

Mx*My 0.1001 01101

9. (l)x = 2 V.IOOIOI, y = 2 心。*(-0.011110) [X]浮 =11101,0.100101 [y]浮=11110,-0.011110 Ex-Ey = 11101+00010=11111 [X]浮=11110,0.010010(1) x+y 00.010010(1) + 11.100010 规格化处理：1-010010 11.110100(1) 阶码 11100 x+y= 1.010010*2 d = 2 d*?0.101110 x ?y 00.010010(1) 00.011110 00110000(1) 规格化处理：0.110000 阶码 11110 x-y=2「2 mi000] (2)x = 2 10), y = 2 "°°0010110 [X] i7= 11011,-0.010110 [y] 11100,0.010110 Ex-Ey = 11011+00100 = 11111 [刃浮=11100,1.110101(0) x+y 1 MIOIOI 00-010110 规格化处理 x ?

y 00.001011 阶码 11010 x+y= 0.101100*2「6 11.110101 0.101100 10. (l)Ex = 0011, Mx = 0.110100

规格化处理 My = 0J00100 0.1101

00000 001110101

规格化:

(2) Ex = 1110, Mx = 0.011010

Ey = 0011,My = 0?111100

Ez = Ex-Ey = 1110+1101 = 1011

[Mx]补=00.011010

[My]补=00.111100, [-My] # = 11.000100 00011010 10111100 11111000 11110000 00101100 01011000 00011100 00111000 0.0110 11111000 00110100 01101000

+[-My] 11000100 +[-My] 11000100

00101100 0.01101 +[My] 00111100 0.0 +[My] 00111100 0.01 +[-My] 11000100 0.011 +[-My] 11000100 +[My] 00111100 0.01101

商=0J10110*2 “ 余数=0」01100*2 -6

4位加法器如上图，

AC BC

Ci AiBi i i 1

Ai Bi ( Ai Bi )Ci I

C2 = G2+P2G1+P2P1C0

C3 = G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0

C4 = G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+ P4P3P2P1C0

T+2*1.5T = 4T

（3）最长求和时间应从施加操作数到 ALU 算起：第一片74181有3级“与或非”门（产 生控制参数X0, yo,Cn.4）,第二、三片74181共2级反相器和2级“与或非”门（进 位链），第四片74181求和逻辑（1级与或非门和

1级半加器，设其延迟时间为 3T ） 故总的加法时间为：

to = 3*1.5T+2T+2*! .5T+1.5T+3T = 14T （1）串行进位方式

C1 = Gi+PiCo

其屮： Gi = AiBi Pl =A 1 十Bl C2 = G 2+P2 C I

G 2=A2B2 P 2=A 2 ? B2 C? = G 3+P3 C2

G 3=A3B3 P 3=A 3 田 B3 C =G +PC

G =AB P =A 十B Ai Bi ( Ai Bi )Ci 1

4 1 (A1+ B.也对) 4 4

4 4 4 3 (2)并行进位方式

C1 = Gi+PiCo

4 4 4 12. (1)组成最低四位的74181进位输出为：

C4 = Cn+4 = G+PC n = G+PC 0, Co 为向第 其屮，G = y 3+y 2X3+y 1x2x3+y oxiX2X3, P = xox 1x2x3

Cs = y 4+x 4C4

C =y+xC

6 5 5 5 (2)设祢邯门延迟时间为 =y +x y+x X C 5 4 5 4

“与或非”门延迟时

5 T, 送至C6需经一个反相器、 0位进位

,所以 两级“与或非”门，故产生

L5T,则进位信号C,由最低位传 0 Co 的最长延迟时间为

13.串行状态下：

C1 = Gi+PiCo

C2 = G2+P2C1

C3 = G3+P3C2

C4 = G4+P4C3

并行状态下：

Cl = Gi+PiCo

C2 = G2+P2C1 = G2+P2G1+P2P1C0

C3 = G3+P3C2 = G3+P3G2+P3P2G1 +P3P2P1CO

C4 = G4+P4C3 = G4+P4P3C2+P4P3P2CI+P4P3P2P1C0

14.

设余三码编码的两个运算数为 Xi 和Yi, 位为Ci+i ',校正后所得的余三码和数为

1 、J3 i

2 11 ?

X = X X X X

Yi= Yi3Yi2 Yil Yio

Si' =Si3' Si2' Sil' SiO '

第一次用二进制加法求和运算的和数为 sr ,进

s\进位为

Ci+1 个s 2 水S 个 i3

12 il FA k

Si3 FA * Si2' I FA *

当 Ci+r = 1 时, FA Sil

FA

Y i3 Si = Si +001

X Y

i2 i2 二进加法 X Y

I 并产生Czi +11011

当 Ci+I ' =0 时， 根据以上分析，可画出余三码编码的十进制加法器单元电路如图所示。 15.

Si = Si 企—土

弟二早 (1) 220 ±22 4M 字节

8

1024K*32

(2) ----------- 512K*8

(3)1位地址作芯片选择

2*4 8 片

s iO 十进校2

220 * 64

⑵ ------------- 16

210 *2* * 162.(1) 226*64 220 *64

26 64个模块

(2)

每个模块要16个DRAM 芯片

(3)64*16 = 1024 块

由高位地址选模块

3. (1)根据题意，存储总容量为 64KB ,故地址总线需16位。现使用16K*8位DRAM 芯片, 共需16片。

芯片本身地址线占 14位，所以采用位并联与地址串联相结合的方法来组成 整个存储器，其组成逻辑图如图所示，其屮使用一片 2： 4译码器。

(2)

根据已知条件，CPU 在1US 内至少访存一次，而整个存储器的平均读 /写周期为0.5US,

如果采用集屮刷新，有 64US 的死时间，肯定不行

如果采用分散刷新，则每 1US 只能访存一次，也不行

所以采用异步式刷新方式。

假定16K*1位的DRAM 芯片用128*128矩阵存储元构成，

刷新时只对128行进行异步 方式刷新，则刷新间隔为 2ms/128 = 15.6US,可取刷新信号周期 刷新一遍所用时间=15us X 128 = 1.92ms

2： 4译码器

t

A 14

15us o

A ?A

13 0

1024K *32

32片4. --------------------- (1)

128K*8

(2)

（3）如果选择一个行地址进行刷新，刷新地址为A -A ,因此这一行上的 2048个存储元同 0 8 时进行刷新，即在8ms 新操作的集屮刷新方式， 5.所设计的存储器单元数为 内进行 或按 512个周期。刷新方式可采用：在 8ms 中进行512次刷 8ms/512 = 15.5US 刷新一次的异步刷新方式。 储单元数为 256K,字长为16位，故占用的地址长度为 联方式与地址串联方式相结合的方法组成组成整个存储器，共 片2： 4译码器。其存储器结构如图所示。 A I ------ 1 19 18 字长为32,故地址长度为20位（A19~A0 ）,所用芯片存 18位（A17~A0 ） O 由此可用位并 8片RAM 芯片，并使用一 CPU Y i Y ： Y D31?D16（高 16 CS 0 2S1 CS2 256k W/R 3 256k W/R W/R -A 7 16 I C3 U —' C31 ------- 1 C3丿 ------ 1 e D15-D O （低 16 位） 6. （ 1）系统16位数据，所以数据寄存器 16位 （2） 系统地址128K=217,所以地址寄存器17位 （3） 共需要8片 （4） 组成框图如下

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zp9q.html