計(jì)算機(jī)組成原理作業(yè)講解1-4章-答案(DOC)

1．1概述數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)過了哪幾個(gè)代？各代的基本特征是什么？略。1．2你學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)后，準(zhǔn)備做哪方面的應(yīng)用？略。1．3試舉一個(gè)你所熟悉的計(jì)算機(jī)應(yīng)用例子。略。1．4計(jì)算機(jī)通常有哪些分類方法？你比較了解的有哪些類型的計(jì)算機(jī)？略。1．5計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的主要指標(biāo)有哪些？答：機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度、可配置外設(shè)等。答：計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的主要指標(biāo)有：機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度等。1．6什么是機(jī)器字長(zhǎng)？它對(duì)計(jì)算機(jī)性能有哪些影響？答：指CPU一次能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)。它影響著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，硬件成本、指令系統(tǒng)功能，數(shù)據(jù)處理精度等。1．7什么是存儲(chǔ)容量？什么是主存？什么是輔存？答：存儲(chǔ)容量指的是存儲(chǔ)器可以存放數(shù)據(jù)的數(shù)量（如字節(jié)數(shù)）。它包括主存容量和輔存容量。主存指的是CPU能夠通過地址線直接訪問的存儲(chǔ)器。如內(nèi)存等。輔存指的是CPU不能直接訪問，必須通過I/O接口和地址變換等方法才能訪問的存儲(chǔ)器，如硬盤，u盤等。1．8根據(jù)下列題目的描述，找出最匹配的詞或短語，每個(gè)詞或短語只能使用一次。（1）為個(gè)人使用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，通常有圖形顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。（2）計(jì)算機(jī)中的核心部件，它執(zhí)行程序中的指令。它具有加法、測(cè)試和控制其他部件的功能。（3）計(jì)算機(jī)的一個(gè)組成部分，運(yùn)行態(tài)的程序和相關(guān)數(shù)據(jù)置于其中。（4）處理器中根據(jù)程序的指令指示運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備做什么的部件。（5）嵌入在其他設(shè)備中的計(jì)算機(jī)，運(yùn)行設(shè)計(jì)好的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能。（6）在一個(gè)芯片中集成幾十萬到上百萬個(gè)晶體管的工藝。（7）管理計(jì)算機(jī)中的資源以便程序在其中運(yùn)行的程序。（8）將高級(jí)語言翻譯成機(jī)器語言的程序。（9）將指令從助記符號(hào)的形式翻譯成二進(jìn)制碼的程序。（10）計(jì)算機(jī)硬件與其底層軟件的特定連接紐帶。供選擇的詞或短語：1、匯編器2、嵌入式系統(tǒng)3、中央處理器（CPU）4、編譯器5、操作系統(tǒng)6、控制器7、機(jī)器指令8、臺(tái)式機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)9、主存儲(chǔ)器10、VLSI答：（1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2，（6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有哪些部分組成？硬件由哪些構(gòu)成？答：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件由控制器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件構(gòu)成1．9馮·諾伊曼VonNeumann計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是什么？略。1．10計(jì)算機(jī)硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？略。1．11計(jì)算機(jī)軟件包括哪幾類？說明它們的用途。略。1．12簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)的分層理由及各層的功能。略。1．13通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)，你對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有了怎樣的了解？略。第二章2．1數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的主要區(qū)別是什么？與模擬電路相比，數(shù)字電路有何特點(diǎn)？略。2．2二極管兩端需要加多大的電壓才使二極管導(dǎo)通？答：大于二極管的正向特性存在死區(qū)電壓Vr（硅二極管約為0.7V，鍺二極管約為0.2V）2．3三極管何時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)，何時(shí)處于飽和狀態(tài)？答：當(dāng)輸入電壓Vi>0，且Vi<死區(qū)電壓Vr’，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)輸入電壓Vi增大，基極電流IB、集電極電流IC隨之增大，輸入電壓VCE＝VCC－ICRC不斷下降，當(dāng)VCE降到0.7V以下時(shí)，發(fā)射結(jié)仍正向偏置，集電結(jié)則由反向偏置轉(zhuǎn)為正向偏置，此時(shí)三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)。2．4雙極型邏輯門和單極型邏輯分別是怎樣形成的？它們各有何特點(diǎn)？略.2．5實(shí)現(xiàn)邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算有哪幾種邏輯門？答：與，或，非。2．6分析圖2－41所示的邏輯電路圖，寫出表達(dá)式并進(jìn)行化簡(jiǎn)。答：（a）(b)F=AD+C+2．7請(qǐng)用代數(shù)化簡(jiǎn)法將下列各邏輯表達(dá)式化成最簡(jiǎn)式。（1）答：（2）將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)據(jù)（小數(shù)取四位二進(jìn)制有效數(shù)據(jù)）：（1）-282．75（2）123．46（3）-115/512（4）44．9375答：2.序號(hào)十進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制-282.75-11A.C-100011010.1100-432.6123.467B.71111011.0111173.34(3)-115/512-0.388－0.001110011-0.163(4)44.93752C.F101100.111154.74寫出下列各數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼，機(jī)器數(shù)長(zhǎng)度為8位：（1）0（2）-127（3）-0.5（4）-19/128（5）100（6）23/64序號(hào)真值原碼補(bǔ)碼反碼(1)000000000000000000000000010000000111111110.00000000.00000000.00000001.00000001.1111111(2)－127111111111000000110000000(3)－0.51.10000001.10000001.0111111(4)－19/1281.00100111.11011011.1101100(5)100011001000110010001100100(6)23/640.01011100.01011100.0101110寫出下列各機(jī)器數(shù)的二進(jìn)制真值X：（1）[X]補(bǔ)=0.1001（2）[X]補(bǔ)=1.1001（3）[X]原=0.1101（4）[X]原=1.1101（5）[X]反=0.1011（6）[X]反=1.1011（7）[X]移=0,1001（8）[X]移=1,1001（9）[X]補(bǔ)=1,0000000（10）[X]反=1,0000000（11）[X]原=1,0000000（12）[X]移=1,0000000答：(1)+1001(7)-0111(2)-0111(8)＋1001(3)+1101(9)-10000000(4)-1101(10)-01111111(5)+1011(11)-00000000(6)-0100(12)00000000設(shè)某機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為8位，有兩個(gè)數(shù)的16進(jìn)制表示形式為9CH和FFH，問：若它們分別表示為下列格式的機(jī)器數(shù)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制真值是多少？無符號(hào)整數(shù)；原碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；原碼表示的定點(diǎn)小數(shù)；補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)小數(shù)；反碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；移碼表示的定點(diǎn)整數(shù)。答：數(shù)9CHFFH無符號(hào)整數(shù)156255原碼表示的定點(diǎn)整數(shù)-28-127原碼表示的定點(diǎn)小數(shù)-(2-3+2-4+2-5)=-0.21875-(1-2-7補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)整數(shù)-100-1補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)小數(shù)-(2-1+2-2+2-5)=0.78125-2-7反碼表示的定點(diǎn)整數(shù)-99-0移碼表示的定點(diǎn)整數(shù)28127假設(shè)某規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)表示形式為M0.M1……Mn，選擇正確的答案寫在橫線上：若尾數(shù)用原碼表示，則尾數(shù)必須滿足D。(2)若尾數(shù)用補(bǔ)碼表示，則尾數(shù)必須滿足GH。A．M0=0 B．M0=1 C．M1=0 D．M1=1E．M0.M1=0.0 F．M0.M1=1.1 G．M0.M1=0.1 H．M0.M1=1.0答：（1）D；（2）GH 浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍取決于D的位數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)的表示精度取決于C的位數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)的正負(fù)取決于A，E在浮點(diǎn)數(shù)的表示中是隱含規(guī)定的。A．?dāng)?shù)符 B．階符 C．尾數(shù) D．階碼 E．階碼的底答：D,C,A,E設(shè)一浮點(diǎn)數(shù)格式為：字長(zhǎng)12位，階碼6位，用移碼表示，尾數(shù)6位，用原碼表示，階碼在前，尾數(shù)（包括數(shù)符）在后，則按照該格式：(1)已知X=-25/64，Y=2.875，求數(shù)據(jù)X、Y的規(guī)格化的浮點(diǎn)數(shù)形式。(2)已知Z的浮點(diǎn)數(shù)以十六進(jìn)制表示為9F4H，則求Z的十進(jìn)制真值。答：X=－0.11001×2-1,[X]浮＝1.11001×2011111[X]?。?,111111.11001Y=0.10111×22,[Y]浮＝0.10111×2100010[Y]?。?,000100.10111（2）[Z]浮=－0.10100×2100111Z=－80設(shè)一機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)16位，求下列各機(jī)器數(shù)的表示范圍：無符號(hào)整數(shù)；原碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)小數(shù)；非規(guī)格化浮點(diǎn)表示，格式為：階碼8位，用移碼表示，尾數(shù)8位，用補(bǔ)碼表示（要求寫出最大數(shù)、最小數(shù)、最大負(fù)數(shù)、最小正數(shù)）；上述浮點(diǎn)格式的規(guī)格化浮點(diǎn)表示范圍（要求寫出最大數(shù)、最小數(shù)、最大負(fù)數(shù)、最小正數(shù)）。答：機(jī)器字長(zhǎng)16位，下列各數(shù)的表示范圍(1)無符號(hào)整數(shù)0~216-1(2)原碼定點(diǎn)整數(shù)-(215-1)~+215-1(3)補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)-215~+215-1(4)補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)-1~+1(5)、(6)階碼八位，移碼表示，尾數(shù)8位，補(bǔ)碼表示最大數(shù)最小數(shù)最大負(fù)數(shù)最小正數(shù)非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)1，11111110.1111111(1-2-7)1，11111111.0000000-1×2+1270，00000001.1111111-2-7×2-1280，00000000.00000012-7×2-128規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)1，11111110.11111111(1-2-7)×1，11111111.0000000-1×2+1270，00000001.01111111-（0.5＋2-7)×2-1280，00000000.10000000.5×2-128將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為IEEE754單精度浮點(diǎn)數(shù)格式：（1）＋36．75 （2）－35/256 答： （1）1,00001000.00100110000000000000000=84130000H（2）0,11111001.00011000000000000000000=7C8C求下列各IEEE754單精度浮點(diǎn)數(shù)的十進(jìn)制真值：（1）43990000H （2）00000000H答：（1）1.10011001*2-60（2）2-127在漢字系統(tǒng)中，有哪幾種編碼？它們各自有什么作用？略。漢字庫中存放的是漢字的哪一種編碼？漢字庫的容量如何計(jì)算？字形碼。在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，需要構(gòu)造一個(gè)包含了100個(gè)漢字的漢字庫，假設(shè)采用16×16的漢字字形，問：該漢字庫所占存儲(chǔ)容量是多少字節(jié)？一篇由50個(gè)漢字構(gòu)成的短文，需要占用多少字節(jié)的存儲(chǔ)容量來存儲(chǔ)其純文本？3200字節(jié)，50*2=100字節(jié)漢字系統(tǒng)的幾種編碼中，對(duì)于某個(gè)漢字來說，是惟一的。A.輸入碼B.字模碼C.機(jī)內(nèi)碼 若下面的奇偶校驗(yàn)碼均正確，請(qǐng)指出哪些是奇校驗(yàn)碼，哪些是偶校驗(yàn)碼。10110110奇（2）01111110偶（3）11011000偶（4）10100001奇在7位的ASCII碼的最高位前面添加一位奇（偶）校驗(yàn)位后，即可構(gòu)成8位的ASCII碼的奇（偶）校驗(yàn)碼。假設(shè)字符“A”的這樣的奇（偶）校驗(yàn)碼為41H，則它是B（1）；字符“C”的這樣的（1）是C。01000001（1）：A.奇校驗(yàn)碼B.偶校驗(yàn)碼（2）：A.43HB.87HC.C3H 1100,0011 D.86H對(duì)于3.6.2節(jié)所介紹的k=8，r=4的能糾錯(cuò)一位的海明碼，若編碼為100110111100，試判斷該海明碼是否有誤，若有，請(qǐng)糾正，并寫出其8位正確的有效信息。海明碼：100010111100，試設(shè)計(jì)有效信息為10位的能糾錯(cuò)一位的海明碼的編碼和譯碼方案，并寫出有效信息0110111001的海明碼。在3.6.2節(jié)所介紹有效信息為8位的能糾錯(cuò)一位的海明碼基礎(chǔ)上，思考如何改進(jìn)，使其能夠達(dá)到檢錯(cuò)兩位并能糾錯(cuò)一位的校驗(yàn)?zāi)芰?。設(shè)生成多項(xiàng)式為X3+X+1（即1011B），請(qǐng)計(jì)算有效數(shù)據(jù)10101的CRC編碼。10101101試分析3.3節(jié)介紹的三種奇偶校驗(yàn)、海明校驗(yàn)和CRC校驗(yàn)三種校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力，它們的碼距各為多少？在Motorola系列的微處理器中，數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存的規(guī)則是高位字節(jié)存放在低地址單元的，對(duì)照?qǐng)D3.10寫出各數(shù)據(jù)在這種情況下的存儲(chǔ)方式。習(xí)題4設(shè)X=0.1101，Y=-0.0110，求：（1）[X]補(bǔ) （2）[-X]補(bǔ) （3）[2X]補(bǔ) （4）[-2X]補(bǔ)（5）[X/2]補(bǔ) （6）[-X/2]補(bǔ) （7）[Y]補(bǔ) （8）[-Y]補(bǔ)（9）[2Y]補(bǔ) （10）[-2Y]補(bǔ) （11）[Y/2]補(bǔ) （12）[-Y/2]補(bǔ)（13）[-Y/4]補(bǔ)1.（1）[X]補(bǔ)= 0.1101（2）[-X]補(bǔ)=1.0011（3）[2X]補(bǔ)=0.1010溢出（4）[-2X]補(bǔ)=1.0110溢出（5）[X/2]補(bǔ)=0.0110（6）[-X/2]補(bǔ)=1.1001（7）[Y]補(bǔ)=1.1010 （8）[-Y]補(bǔ)=0.0110 （9）[2Y]補(bǔ)=1.0100 （10）[-2Y]補(bǔ)=0.1100 （11）[Y/2]補(bǔ)=1.1101 （12）[-Y/2]補(bǔ)=0.0010 (13)[-Y/4]補(bǔ)=0.0001已知X和Y，用變形補(bǔ)碼計(jì)算X+Y和X-Y，并指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出：X=0.11011，Y=0.11111X=-0.1101，Y=0.0110答：. （1）[X+Y]補(bǔ)：溢出 [X－Y]補(bǔ)=1.11100 （２）[X+Y]補(bǔ)=1.1001 [X－Y]補(bǔ)：溢出試使用兩個(gè)4位二進(jìn)制加法器和若干邏輯門電路，設(shè)計(jì)一位余3碼編碼的十進(jìn)制加法器。（提示：余3碼加法的校正規(guī)則為：當(dāng)余3碼編碼的兩個(gè)數(shù)直接相加后，若結(jié)果有進(jìn)位，則和數(shù)加3校正；否則和數(shù)減3校正）圖在ｗｏｒｄ下不好畫：略：使用原碼一位乘法計(jì)算X*Y：X=0.11101，Y=0.01111X=-0.10011，Y=0.11010答：（１）［X*Y］原＝0.0110110011（２）［X*Y］原＝1.0111101110使用補(bǔ)碼Booth乘法計(jì)算X*Y：X=0.01111，Y=-0.11101X=-0.10011，Y=-0.11010答：（１）［X*Y］補(bǔ)＝1.1001001101（２）［X*Y］補(bǔ)＝0.0111101110分別使用原碼恢復(fù)余數(shù)除法和原碼加減交替除法計(jì)算X/Y：X=0.0111，Y=0.1101X=0.1011，Y=-0.1110答：（１）原碼恢復(fù)余數(shù)除法:[Qs]原=0.1000;[R]原=0.00001000原碼加減交替除法:[Qs]原=0.1000;[R]原=0.00001000（２）原碼恢復(fù)余數(shù)除法:[Qs]原=1.1100;[R]原=0.00001000原碼加減交替除法:[Qs]原=1.1100;[R]原=0.00001000使用補(bǔ)碼不恢復(fù)余數(shù)除法計(jì)算X/Y：X=0.0111，Y=0.1101X=0.1011，Y=-0.1110答：（１）[Qs]補(bǔ)=0.1001;[R]補(bǔ)=0.00001110（２）[Qs]補(bǔ)=1.0011;[R]補(bǔ)=0.00001100設(shè)浮點(diǎn)數(shù)的格式為：階碼5位，尾數(shù)6位，均用補(bǔ)碼表示，請(qǐng)計(jì)算X+Y和X-Y。（階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼計(jì)算）。X=-1.625，Y=5.25X=15/64，Y=-29/256答：（１）［X＋Y］補(bǔ)＝0,00100.11101;X+Y=0.11101×20010［X－Y］補(bǔ)＝0,00111.00101;X-Y=－0.11011×20011（２）［X＋Y］補(bǔ)＝1,11010.11111;X+Y=0.11111×2–0011［X－Y］補(bǔ)＝1,11110.10110;X-Y=0.101102-0001設(shè)浮點(diǎn)數(shù)的格式為：階碼5位，用移碼表示，尾數(shù)6位，用補(bǔ)碼表示，請(qǐng)計(jì)算X*Y和X/Y（階碼用移碼計(jì)算，尾數(shù)用任何一種機(jī)器數(shù)的串行乘除算法計(jì)算）。X=5.25，Y=-1.625X=-29/256，Y=15/64答：（１）［X×Y］浮=1,01001.01111;X*Y=－0.10001×20100［X/Y］浮=1,00101.00111;X/Y=－0.11001×20010（２）［X×Y］浮=0,10111.00101;X*Y=－0.11011×2-0101［X/Y］浮=0,11111.00001;X/Y=－0.11111×2-0001假設(shè)浮點(diǎn)數(shù)加減運(yùn)算時(shí)，尾數(shù)采用變形補(bǔ)碼（模4補(bǔ)碼）進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果形式為：MS1MS2.M1……Mn，選擇正確的答案寫在橫線上：若尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果形式滿足條件時(shí)，結(jié)果需要左規(guī)；若尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果形式滿足條件時(shí)，結(jié)果需要右規(guī)（1次）；若尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果形式滿足條件時(shí)，結(jié)果不需要規(guī)格化；A．MS1MS2.M1=00.0 B．MS1MS2.M1=00.1 C．MS1MS2.M1=D．MS1MS2.M1=01.1 E．MS1MS2.M1=10.0 F．MS1MS2.M1=G．MS1MS2.M1=11.0 H．MS1MS2.M1=11.1答：（１）A,H（２）D,E,F（３）B浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的溢出判斷，取決于。A．尾數(shù)是否上溢 B．尾數(shù)是否下溢C．階碼是否上溢 D．階碼是否下溢答：C設(shè)[X]補(bǔ)=X0.X1……Xn，X必須滿足條件時(shí)，X左移一位求2X時(shí)，才不會(huì)發(fā)生溢出。A．X0.X1=0.0 B．X0.X1=1.1 C．X0.X1=0.1 D．X0.X1=1.0 答：A,B設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)8位，若機(jī)器數(shù)DAH為補(bǔ)碼，則算術(shù)左移一位后為，算術(shù)右移一位后為。A．B4H B．B5H C