计算机组成原理第六章答案56843
计算机组成原理第六章答案,DOC
欢迎共阅1.写出下列各数的原码、反码、补码、移码（用8位二进制表示），其中MSB是最高位（符号位），LSB 是最低位。
如果是小数，则小数点在MSB之后；如果是整数，则小数点在LSB之后。
???(1)-59/64???????(2)27/128???????(3)-127/128?????(4)用小数表示-1???(5)用整数表示-1?(6)-127?????????(7)35???????????(8)-128???2.设[x]补=x0.x1x2x3x4，其中x i取0或1，若要使x＞－0.5，则x0、x1、x2、x3、x4的取值应满足什么条件？???3.若32位定点小数的最高位为符号位，用补码表示，则所能表示的最大正数为?????，最小正数为?????，最大负数为?????，最小负数为?????；若32位定点整数的最高位为符号位，用原码表示，???4.23位，最小正数为?????，???5.???(1)将???(2)???6.尾数值占??????(1)???(2)???(3)???7.???8.???9.=+0.00 (01)???10.123456???11.已知x和y，用变形补码计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。
???(1)x=0.11011?????y=-0.10101???(2)x=-10110??????y=-00011???12.已知x和y，用变形补码计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。
???(1)x=0.10111?????y=0.11011???(2)x=11011???????y=-10011???13.已知[x]补=1.1011000，[y]补=1.0100110，用变形补码计算2[x]补+1/2[y]补=？，同时指出结果是否发生溢出。
???14.已知x和y，用原码运算规则计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。
???(1)x=0.1011，y=-0.1110???(2)x=-1101，y=-1010???15.已知x和y，用原码运算规则计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。
第6章习题答案 计算机组成原理课后答案(清华大学出版社 袁春风主编)
习题1．给出以下概念的解释说明。
指令周期（Instruction Cycle）机器周期（Machine Cycle）同步系统（Synchronous system）时序信号（Timing signal）控制单元（Control Unit, CU）执行部件（Execute Unit，EU）组合逻辑元件（Combinational logic element）或操作元件（Operate element）时序逻辑元件（Sequential logic circuit）或状态元件（State element）多路选择器（Multiplexor）扩展器（Extension unit）“零”扩展（0- extend）“符号”扩展（Sign extend）算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic Unit）加法器（Adder）CPU总线（CPU Bus）寄存器堆（Register file）定时方式（Clocking methodology）边沿触发（Edge-triggered）寄存器写信号（Register Write）指令存储器（Instruction Memory）数据存储器（Data Memory）程序计数器（Program Counter）指令寄存器（Instruction Register）指令译码器（Instruction Decoder）时钟周期（Clock Cycle）主频（CPU Clock Rate / Frequency 转移目标地址（Branch target address）控制信号（Control signal）微程序控制器（Microprogrammed control）硬布线控制器（Hardwared control）控制存储器（Control Storage，控存CS）微代码（Microcode）微指令（Microinstruction）微程序（Microprogram）固件（Firmware）中断过程（Interrupt Processing）异常（Exception）故障（fault）自陷(Trap) 终止（Abort）中断（Interrupt）中断服务程序（Interrupt Handler）中断允许位（Interrupt Enable Bit）关中断（Interrupt OFF）开中断（Interrupt ON）中断响应（Interrupt Response）向量中断（Vector Interrupt）中断向量（Interrupt vector）中断向量表（Interrupt vector table）向量地址（vector Address）中断类型号（Interrupt number）2. 简单回答下列问题。
计算机组成原理第六章习题解答
常见的总线标准
PCI总线、USB总线、IEEE 1394 总线等。
总线接口电路设计与应用
总线接口电路的功能
实现数据的缓冲、电平转换和驱动能力的提高等。
总线接口电路的设计原则
满足数据传输速率的要求、实现数据的正确传输、具有足够的驱动 能力等。
总线接口电路的应用举例
以微程序为基本单位，通过微指令序列控制计算机各部件的操作。
微程序设计技术
包括微指令格式设计、微程序流程控制、微指令编码等技术。
微程序控制器应用
在复杂指令集计算机（CISC）和精简指令集计算机（RISC）中广 泛应用，实现指令的快速执行和复杂控制。
硬布线控制器原理及应用
硬布线控制器基本概念
01
通过硬件逻辑电路实现控制信号的产生和传输，控制计算机各
02
存储器层次结构习题解答
存储器基本概念及原理
存储器的定义与分类
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。根据存储介质和读写方式的不同， 存储器可分为随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、顺序存取存储器（SAM） 和直接存取存储器（DAM）等。
存储器的层次结构
计算机存储系统采用层次结构，包括寄存器、高速缓存（Cache）、主存储器（内存）、外 存储器（辅存）等层次，各层次之间通过接口进行连接和数据交换。
寄存器组织与操作
寄存器类型
通用寄存器、专用寄存器（如程序计数器 PC、堆栈指针SP等）和控制寄存器（如状 态寄存器PSW等）。
寄存器操作
包括寄存器的读写操作、寄存器间的数据传输和算 术逻辑运算等。
寄存器寻址方式
通过寄存器名或寄存器间接寻址方式访问内 存中的数据。
《计算机组成原理》第6章习题答案
第6章习题答案1．控制器有哪几种控制方式?各有何特点?解：控制器的控制方式可以分为3种：同步控制方式、异步控制方式和联合控方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一目的节拍电位和工作脉冲。
这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体况决定，需要多少时间，就占用多少时间。
异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高机器的效率，但是控制比较复杂。
联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。
2．什么是三级时序系统?解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。
计算机中每个指令周期划分若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工脉冲。
3．控制器有哪些基本功能?它可分为哪几类?分类的依据是什么?解：控制器的基本功能有：(1)从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
(2)对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
(3)指挥并控制CPU、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型3类，分类的依据在于控制器的核心——微操作信号发生器(控制单元CU)的实现方法不同。
4．中央处理器有哪些功能?它由哪些基本部件所组成?解：从程序运行的角度来看，CPU的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。
对于冯·诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。
中央处理器由运算器和控制器组成。
5．中央处理器中有哪几个主要寄存器?试说明它们的结构和功能。
解：CPU中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
计算机组成原理第六章单元测试(一)(含答案)
第六章单元测验（一）1、通常情况下，不包含在中央处理器(CPU)芯片中的部件是（）（单选）A、ALUB、控制器C、寄存器D、DRAM2、一定不属于冯•诺依曼机体系结构必要组成部分的是（）（单选）A、ROMB、CPUC、CacheD、RAM3、冯•诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU依据（）来区分它们(单选)A、指令和数据的表示形式不同B、指令和数据的寻址方式不同C、指令和数据的访问时间不同D、指令和数据的地址形式不同4、指令寄存器的位数取决于______。
（单选）A、存储器的容量B、指令字长C、机器字长D、存储字长5、下列寄存器中，对汇编语言程序员不透明的是（）（单选）A、存储器地址寄存器(MAR)B、程序计数器(PC)C、存储器数据寄存器(MDR)D、条件状态寄存器6、PC存放的是下一条指令的地址，故PC的位数与（）的位数相同A、指令寄存器IRB、指令译码器IDC、主存地址寄存器MARD、程序状态字寄存器PSWR7、某计算机字长32位，在执行指令的顺序寻址时，PC的增量值为（）（单选）A、1B、2C、4D、88、某计算机指令集中包含有RR型运算指令、访存指令Load、Store、分支指令Branch和跳转指令Jump。
若采用单周期数据通路实现该指令系统，若指令存储器和数据存储器的时延都是3ns;ALU时延为2ns;寄存器文件读写时延都是1ns。
在不考虑多路复用器、控制单元、PC、符号扩展单元和传输线路等延迟的情况下，该计算机时钟周期至少为（）。
（单选）A、6nsB、8nsC、9nsD、10ns9、在控制器的控制方式中，机器周期内的时钟周期个数可以不相同，这种控制方式属于______。
（单选）A、同步控制B、异步控制C、联合控制D、分散控制10、下列不属于控制器功能的是（）（单选）A、指令的顺序控制B、操作控制C、算术与逻辑运算D、异常控制11、不会影响指令执行流程的是( ) （单选）A、操作数的寻址方式B、CPU内总线结构C、指令的功能D、ALU的进位方式12、以下给出的事件中，无须异常处理程序进行处理的是（）。
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10、采用串行接口7位ASCII码传送，带有1位奇校验位、1位起 始位和1位停止位，当波特率为9600波特时，字符传送速率 为（ A ）。
A、960
B、873
C、1371
D、480
11、系统总线中地址线的功能是（ D ）。 A、选择主存单元地址 B、选择进行信息传输的设备
C、选择外存地址
D、指定主存和I/O设备接口电路的地址 12系统总线中控制线的功能是（ A ）。 A、提供主存、 I/O接口设备的控制信号和响应信号 B、提供数据信息 C、提供时序信号
第6章 总线系统
1、比较单总线、双总线、三总线结构的性能特点。
单总线结构
使用一条系统总线来连接CPU、内存和I/O设备；
特点：简单易行；系统总线负载重；
双总线结构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线；
保持单总线结构优点的基础上，减轻了CPU的负担；
三总线结构
在各外部设备与通道之间增加一组I/O总线。
提高了CPU工作效率，同时也最大限度的提高外设的工作 速度；但硬件成本进一步增加。
8、同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率，是因为同 C 步通信（ ）。 B、总线长度较短 A、不需要应答信号
C、用一个公共时钟信号进行同步
D、各部件存取时间比较接近
9、在集中式总线仲裁中，（ B ）方式响应时间最快，（ A ） 方式对（ C ）最敏感。 A、菊花链方式 C、电路故障 B、独立请求方式 D、计数器定时查询方式
D、提供主存、 I/O接口设备的响应信号
20、某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息， 假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线 时钟频率为70MHz，总线带宽是多少？
计算机组成原理第6章习题参考答案
计算机组成原理第6章习题参考答案第6章中央处理器6-6．某机CPU芯⽚的主振频率为8MHz，其时钟周期是多少uS？若已知每个机器周期平均包含4个时钟周期，该机的平均指令执⾏速度为0.8MIPS，试问：（1）平均指令周期是多少？（2）平均每个指令周期含有多少个机器周期？（3）若改⽤时钟周期为0.4uS的CPU芯⽚，则计算机的平均指令执⾏速度⼜是多少MIPS？（4）若要得到40万次/S的指令执⾏速度，则应采⽤主振频率为多少MHz的CPU芯⽚？[解] 时钟周期 = 1÷8MHz = 0.125uS（1）平均指令周期 = 1÷0.8MIPS = 1.25uS（2）机器周期 = 0.125u S×4 = 0.5uS平均每个指令周期的机器周期数 = 1.25u S÷0.5u S = 2.5（3）平均指令执⾏速度 = 1÷（0.4×4×2.5）= 0.25 MIPS（4）主振频率 = 8MH z/(0.8MIPS/0.4MIPS) = 4MHz6-7．以⼀条典型的单地址指令为例，简要说明下列部件在计算机的取指周期和执⾏周期中的作⽤。
（1）程序计数器PC（2）指令寄存器IR（3）算术逻辑运算部件ALU（4）存储器数据寄存器MDR（5）存储器地址寄存器MAR[解]（1）程序计数器PC：存放指令地址（2）指令寄存器IR：存放当前指令（3）算术逻辑运算部件ALU：进⾏算逻运算（4）存储器数据寄存器MDR：存放写⼊到内存或从内存读出的数据或指令（5）存储器地址寄存器MAR：存放写⼊到内存或从内存读出的数据或指令的地址以单地址指令“加1（INC A）”为例，该指令分为3个周期：取指周期、分析取数周期、执⾏周期。
3个周期完成的操作如表所⽰。
取指周期分析取数周期执⾏周期PC （PC）→ MAR ——IR 指令→MDR→IR ——ALU (PC)+1 —（A）+1MAR 指令地址→MAR A→MAR —MDR 指令→MDR （A）→MDR （A）+1→MDR6-9．指令和数据都存放在主存，如何识别从主存储器中取出的是指令还是数据？[解] 指令和数据都存放在主存，它们都以⼆进制代码形式出现，区分⽅法为：（1）取指令或数据时所处的机器周期不同：取指令周期取出的是指令；分析取数或执⾏周期取出的是数据。
计算机组成原理第六章中央处理器(含答案)
第六章中央处理器6.1 CPU组成与功能随堂测验1、控制ＣＰＵ内数据通路传送的部件是（）（单选）A、程序控制器B、时序产生器C、指令译码器D、操作控制器2、下列可能是CPU组成部件的是( ）（多选）A、程序计数器ＰＣB、指令寄存器ＩＲC、累加器ＡＣD、算术逻辑运算单元ＡＬＵ3、下列属于ＣＰＵ功能的是（）（多选）A、算术逻辑运算功能B、存储控制功能C、操作控制功能D、异常控制功能4、下列关于程序计数器的下列描述中，正确的是（）（多选）A、指令执行过程中会保存当前正在执行的指令地址B、指令执行过程中会保存下一条指令的地址C、其值不一定按ＰＣ＋“１”的方式改变D、ＣＰＵ中可以没有ＰＣ6.2 数据通路随堂测验1、下列关于数据通路的叙述中，正确的是（）（多选）A、数据通路是指令周期内信息传输的路径B、不同指令执行使用的数据通路可以不同C、同一指令在执行的不同阶段使用的数据路径不同D、不同数据路径不能使用相同的功能部件2、下图是数据通路中反映时间关系的原理图。
下列关于该图中几个时间关系描述的描述中，正确的是（）（多选）A、建立时间setup 指触发器时钟到来之前数据应该保持稳定不变时间，否则数据不能在该时钟有效时被打入触发器B、保持时间hold 指触发器时钟到来之后数据应该保持稳定不变时间，否则数据不能在该时钟有效时被打入触发器C、CLk-to-Q是指时钟有效之后新输入的值稳定出现在输出端所经历的时延D、由此可知该电路的时钟最后最小值为setup + hold + Clk-to-Q3、下列关于数据通路结构及其影响的描述中，正确的是（）（多选）A、常用的数据通路有专用通路和共享通路两种B、相同指令在不同数据通路结构下数据路径不同C、完成相同指令在不同数据通路结构下需要的控制信号不同D、相同指令在不同数据通路结构下执行的效率不同6.4 数据通路实例随堂测验1、下图为单总线结构数据通路实例关于该数据通路的下列描述中，正确的是（) (多选)A、PC +“1" 的数据通路为PC -> X -> ALU ->Z -> PCB、取指令的数据通路为：PC -> AR -> MEM -> DR -> IRC、所有控制寄存器向总线数据的控制信号，如R2out, Zout等都一定不能同时有效D、所有控制从总线向寄存器输入的控制信号，如Xin，R2in等一定不能同时有效2、下图为另一种单总线结构的CPU原理图假定PCout 兼有使PC +”1"的功能，围绕该图的下列描述中，正确的是（）（多选）参考答案如下：A、实现PC + "1"的数据通路是PC -> PCB、取指令的数据通路为：PC-> AR -> 主存-> DR -> IRC、PCout、DRout 、IRA out 及bus1->BUS 都一定不能同时有效D、某采用简洁寻址的指令其执行阶段的数据通路一定包含: IR -> AR ->主存->DR->AR->主存->DR3、下图为基于专用通路的CPU结构围绕该图的下列描述中，正确的是（）（多选）A、取指令的数据通路为PC-> 指令寄存器B、完成PC 增量操作的数据通路为：PC-> PC+1 部件-> PCBranch ->MUX1->PCC、由于使用了专题通路结构和多路选择器，所有功能部件的输出将不再有数据冲突D、图中PC 既是指令地址寄存器也是数据地址寄存器6.1D、ABCD、ACD、ABC6.2ABC、ABC、ABCD6.4ABC、ABCD、ABC。
计算机组成原理第六章部分课后题答案（唐朔飞版）
6.4 设机器数字长为8位（含1位符号位在内），写出对应下列各真值的原码、补码和反码。
-13/64，29/128，100，-87解：十进制数二进制数原码反码补码-13/64 -0.00 1101 1.001 1010 1.110 0101 1.110 011029/128 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101100 110 0100 0,110 0100 0,110 0100 0,110 0100-87 -101 0111 1,101 0111 1,010 1000 1,010 10016.5 已知[x]补，求[x]原和x.[x]补 = 1.1100; [x]补 = 1.1001; [x]补 = 0.1110; [x]补= 1.0000;[x]补 = 1,0101; [x]补 = 1,1100; [x]补 = 0,0111; [x]补= 1,0000；解：[x]补 [x]原 x1.1100 1.0100 -0.01001.1001 1.0111 -0.01110.1110 0.1110 0.11101.0000 1.0000 01,0101 1,1011 -10111,1100 1,0100 -01000,0111 0,0111 1111,0000 1,0000 06.9 当十六进制数9B和FF分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时，所对应的十进制数各为多少（设机器数采用一位符号位）解：原码补码反码移码无符号数9B 二进制 -11011 -1100101 -1100100 +11011 1001 十进制 -27 -101 -100 +27 155 FF 二进制 -1111111 -0000001 -0000000 +1111111 1111 1111十进制 -127 -1 -0 +127 2556.11 已知机器数字长为4位（其中1位为符号位），写出整数定点机和小数定点机中原码、补码和反码的全部形式，并注明其对应的十进制数真值。
计算机组成原理唐朔飞第6章部分答案下
第六章计算机的运算方法6.20 用原码一位乘、两位乘和补码一位乘（Booth算法）、两位乘计算x·y。
（1）x= 0.110 111，y= -0.101 110；（2）x= -0.010 111，y= -0.010 101；（3）x= 19，y= 35；（4）x= 0.110 11，y= -0.111 01。
答：（1）原码一位乘：z0=x0⊕ y0=0 ⊕1=1，[x×y]原=1.100 111 100 010，x·y= -0. 100 111 100 010原码两位乘：[x×y]原=1.100 111 100 010，x·y= -0. 100 111 100 010补码一位乘：补补码两位乘：[x×y]补=1.011 000 011 110，x·y= -0.100 111 100 010（2）原码一位乘：z0=x0⊕ y0=1⊕1=0，[x×y]原=0.000 111 101 111，x·y= 0.000 111 101 111原码两位乘：[x×y]原=0. 000 011 110 101，x·y= 0. 000 011 110 101补码一位乘：补补码两位乘：=0.000111100011，x·y= 0.000111100011 [x×y]补（3）原码一位乘原码二位乘补码一位乘补码两位乘（4）原码一位乘原码两位乘补码一位乘补码两位乘6.22 设机器字长为16位（含1位符号位），若一次移位需1us，一次加法需1us,试问原码一位乘、补码一位乘、原码加减交替除和补码加减交替法最多各需多少时间？答：原码一位乘：15+15=30us补码一位乘：15+16=31us原码加减交替除：15+16=31us补码加减交替法：15+15=30us6.26 按机器补码浮点运算步骤，计算[x±y]补.（1）x=2-011× 0.101 100，y=2-010×（-0.011 100）；（2）x=2-011×（-0.100 010），y=2-010×（-0.011 111）；（3）x=2101×（-0.100 101），y=2100×（-0.001 111)。
计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第六章
5. 已知[x]补，求[x]原和x。 [x1]补=1. 1100； [x2]补=1. 1001； [x3]补=0. 1110； [x4]补=1. 0000； [x5]补=1，0101； [x6]补=1，1100； [x7]补=0，0111； [x8]补=1，0000；
解：[x]补与[x]原、x的对应关系如下：
+0.000 +0
原码
0.111 0.110 0.101 0.100 0.011 0.010 0.001 0.000
反码 补码
同同 原原 码码
续表3：
真值
真值 原码 反码
（二进制） （十进制）
-1.000
-1
无
无
小
-0.111 -0.110
-7/8 1.111 1.000 -3/4 1.110 1.001
[x]补 1.1100
[x]原 1.0100
x（二进制） x（十进制）
-0.0100
-1/4
1.1001
1.0111
-0.0111
-7/16
0.1110
1.0000 1，0101 1，1100 0，0111 1，0000
0.1110 无
1，1011 1，0100 0，0111
无
+0.1110 -1.0000 -1011 -0100 +0111 -10000
[x]补=[x]原成立； 若x < 0，则当x= -64时，
[x]补=[x]原成立。
7. 设x为真值，x*为绝对值，说明
[-x*]补=[-x]补能否成立。 解：当x为真值，x*为绝对值时，
[-x*]补=[-x]补不能成立。 [-x*]补=[-x]补 的结论只在x>0时成立。当x<0时，由
计算机组成原理习题答案第六章
１．如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？解：存储器和寄存器不是一回事。
存储器在CPU 的外边，专门用来存放程序和数据，访问存储器的速度较慢。
寄存器属于CPU 的一部分，访问寄存器的速度很快。
２．存储器的主要功能是什么？为什么要把存储系统分成若干个不同层次？主要有哪些层次？解：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。
存储系统是由几个容量、速度和价存储系统和结构各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。
把存储系统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。
由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓存和主存间称为Cache －主存存储层次（Cache 存储系统）；主存和辅存间称为主存—辅存存储层次（虚拟存储系统）。
３．什么是半导体存储器？它有什么特点？解：采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。
半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。
半导体随机存储器存储的信息会因为断电而丢失。
４．SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么？它和DRAM 记忆单元电路相比有何异同点？解：SRAM 记忆单元由６个MOS 管组成，利用双稳态触发器来存储信息，可以对其进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。
DRAM 记忆单元可以由４个和单个MOS管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。
５．动态RAM 为什么要刷新？一般有几种刷新方式？各有什么优缺点？解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电容上的电荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷，这个过程就叫做刷新。
常见的刷新方式有集中式、分散式和异步式３种。
集中方式的特点是读写操作时不受刷新工作的影响，系统的存取速度比较高；但有死区，而且存储容量越大，死区就越长。
分散方式的特点是没有死区；但它加长了系统的存取周期，降低了整机的速度，且刷新过于频繁，没有充分利用所允许的最大刷新间隔。
计算机组成原理第六章部分课后题答案
6.4 长为8位（含1位 位在内），
-13/64，29/128，100，-87解：十进制 二进制-13/64 -0.00 1101 1.001 1010 1.110 0101 1.110 011029/128 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101100 110 0100 0,110 0100 0,110 0100 0,110 0100-87 -101 0111 1,101 0111 1,010 1000 1,010 10016.5 已知[x] ，求[x]x.[x] = 1.1100; [x] = 1.1001; [x] = 0.1110; [x]= 1.0000;[x] = 1,0101; [x] = 1,1100; [x] = 0,0111; [x]= 1,0000；解：[x] [x] x1.1100 1.0100 -0.01001.1001 1.0111 -0.01110.1110 0.1110 0.11101.0000 1.0000 01,0101 1,1011 -10111,1100 1,0100 -01000,0111 0,0111 1111,0000 1,0000 06.9 十 进制9B FF为 ， 十进制 为 （ 位位）解：9B 二进制 -11011 -1100101 -1100100 +11011 1001 十进制 -27 -101 -100 +27 155 FF 二进制 -1111111 -0000001 -0000000 +1111111 1111 1111十进制 -127 -1 -0 +127 2556.11 已知 长为4位（其中1位为 位）， 中 ， 其 十进制 。
解：6.12 为：阶 1位 阶 4位 1位 尾 10位，51/128-27/10247.375-86.5。
计算机组成原理-E第6章
第六章习题参考答案1．中央处理器有哪些功能？它由哪些基本部件所组成？答：从程序运行的角度来看，CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。
对于冯·诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。
中央处理器由运算器和控制器组成。
2．中央处理器中有哪几个主要寄存器？试说明它们的结构和功能。
答：CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。
专用寄存器是专门用来完成某一种特殊功能的寄存器，如程序计数器PC 、指令寄存器IR 、存储器地址寄存器MAR 、存储器数据寄存器MDR 、状态标志寄存器PSWR 等。
3．控制器有哪些基本功能？它可分为哪几类？分类的依据是什么？答：控制器的基本功能有：（1）从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
（2）对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
（3）指挥并控制CPU、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型3类，分类的依据在于控制器的核心--微操作信号发生器（控制单元CU）的实现方法不同。
4．控制器有哪几种控制方式？各有何特点？答：控制器的控制方式可以分为3种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。
这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。
异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。
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第6章 计算机的运算方法2. 已知X=0.a1a2a3a4a5a6（ai 为0或1），讨论下列几种情况时ai 各取何值。
（1）21X > （2）81X ≥ （3）161X 41>≥ 解： （1）若要21X >，只要a1=1，a2~a6不全为0即可。
（2）若要81X ≥，只要a1~a3不全为0即可。
（3）若要161X 41>≥，只要a1=0，a2可任取0或1； 当a2=0时，若a3=0，则必须a4=1，且a5、a6不全为0；若a3=1，则a4~a6可任取0或1；当a2=1时， a3~a6均取0。
3. 设x 为整数，[x]补=1，x1x2x3x4x5，若要求 x < -16，试问 x1~x5 应取何值？ 解：若要x < -16，需 x1=0，x2~x5 任意。
（注：负数绝对值大的补码码值反而小。
）4. 设机器数字长为8位（含1位符号位在内），写出对应下列各真值的原码、补码和反码。
-13/64，29/128，100，-87 解：真值与不同机器码对应关系如下：真值 -13/64 29/128 100 -87 二进制 -0.001101 0.0011101 1100100 -1010111 原码 1.001 1010 0.001 1101 0110 0100 1101 0111 补码 1.1100110 0.001 1101 0110 0100 10101001 反码1.11001010.001 11010110 0100101010005. 已知[x]补，求[x]原和x 。
[x1]补=1.1100; [x2]补=1.1001; [x3]补=0.1110; [x4]补=1.0000;[x5]补=1,0101; [x6]补=1,1100; [x7]补=0,0111; [x8]补=1,0000; 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-0.0100-0.01110.1110-1-1011-1000,0111-100006.设机器数字长为8位（含1位符号位在内），分整数和小数两种情况讨论真值x 为何值时，[x]补=[x]原成立。
解：当x 为小数时，若x 0，则 [x]补=[x]原成立；若x < 0，当x= -1/2时，[x]补=[x]原=1.100 0000，则 [x]补=[x]原成立。
当x 为整数时，若x 0，则 [x]补=[x]原成立；若x< 0，当x= -64时，[x]补=[x]原=1,100 0000，则 [x]补=[x]原成立。
7.设x 为真值，x*为绝对值，说明[-x*]补=[-x]补能否成立。
解：当x 为真值，x*为绝对值时，[-x*]补=[-x]补不能成立。
原因如下：（1）当x<0时，由于[-x*]补是一个负值，而[-x]补是一个正值，因此此时[-x*]补=[-x]补不成立； （2）当x 0时，由于-x*=-x ，因此此时 [-x*]补=[-x]补的结论成立。
8. 讨论若[x]补>[y]补，是否有x>y ？解：若[x]补>[y]补，不一定有x>y。
[x]补> [y]补时x > y的结论只在x > 0且y > 0，及x<0且y<0时成立。
由于正数补码的符号位为0，负数补码的符号位为1，当x>0、y<0时，有x>y，但则[x]补<[y]补；同样，当x<0、y >0时，有x < y，但[x]补>[y]补。
9. 当十六进制数9B和FF分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时，所对应的十进制数各为多少（设机器数采用一位符号位）？解：真值和机器数的对应关系如下：10. 在整数定点机中，设机器数采用1位符号位，写出±0的原码、补码、反码和移码，得出什么结论？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）结论：011. 已知机器数字长为4位（含1位符号位），写出整数定点机和小数定点机中原码、补码和反码的全部形式，并注明其对应的十进制真值。
12. 设浮点数格式为：阶码5位（含1位阶符），尾数11位（含1位数符）。
写出51/128、-27/1024、7.375、-86.5所对应的机器数。
要求如下：（1）阶码和尾数均为原码。
（2）阶码和尾数均为补码。
（3）阶码为移码，尾数为补码。
解：据题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 * 0.110 011Bx2= -27/1024= -0.0000011011B = 2-5*(-0.11011B）x3=7.375=111.011B=23*0.111011Bx4=-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；1.010 100 110 013. 浮点数格式同上题，当阶码基值分别取2和16时：（1）说明2和16在浮点数中如何表示。
（2）基值不同对浮点数什么有影响？（3）当阶码和尾数均用补码表示，且尾数采用规格化形式，给出两种情况下所能表示的最大正数和非零最小正数真值。
解：（1）阶码基值不论取何值，在浮点数中均为隐含表示，即：2和16不出现在浮点格式中，仅为人为的约定。
（2）当基值不同时，对数的表示范围和精度都有影响。
即：在浮点格式不变的情况下，基越大，可表示的浮点数范围越大，但浮点数精度越低。
（3）r=2时，最大正数的浮点格式为：0，1111；0.111 111 111 1其真值为：N+max=215×(1-2-10)非零最小规格化正数浮点格式为：1，0000；0.100 000 000 0其真值为：N+min=2-16×2-1=2-17r=16时，最大正数的浮点格式为：0，1111；0.1111 1111 11其真值为：N+max=1615×（1-2-10）非零最小规格化正数浮点格式为：1，0000；0.0001 0000 00其真值为：N+min=16-16×16-1=16-1714. 设浮点数字长为32位，欲表示±6万间的十进制数，在保证数的最大精度条件下，除阶符、数符各取1位外，阶码和尾数各取几位？按这样分配，该浮点数溢出的条件是什么？解：若要保证数的最大精度，应取阶码的基值=2。
若要表示±6万间的十进制数，由于32768（215）< 6万<65536（216），则：阶码除阶符外还应取5位（向上取2的幂）。
故：尾数位数=32-1-1-5=25位25（32）该浮点数格式如下：阶符（1位）阶码（5位）数符（1位）尾数（25位）按此格式，该浮点数上溢的条件为：阶码2515. 什么是机器零？若要求全0表示机器零，浮点数的阶码和尾数应采取什么机器数形式？解：机器零指机器数所表示的零的形式，它与真值零的区别是：机器零在数轴上表示为“0”点及其附近的一段区域，即在计算机中小到机器数的精度达不到的数均视为“机器零”，而真零对应数轴上的一点（0点）。
若要求用“全0”表示浮点机器零，则浮点数的阶码应用移码、尾数用补码表示（此时阶码为最小阶、尾数为零，而移码的最小码值正好为“0”，补码的零的形式也为“0”，拼起来正好为一串0的形式）。
16．设机器数字长为16位，写出下列各种情况下它能表示的数的范围。
设机器数采用一位符号位，答案均用十进制表示。
（1）无符号数；（2）原码表示的定点小数。
（3）补码表示的定点小数。
（4）补码表示的定点整数。
（5）原码表示的定点整数。
（6）浮点数的格式为：阶码6位（含1位阶符），尾数10位（含1位数符）。
分别写出其正数和负数的表示范围。
（7）浮点数格式同（6），机器数采用补码规格化形式，分别写出其对应的正数和负数的真值范围。
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-2-92-31最小负数= 0，11 111；1.111 111 111，即-（1-2-9）231则负数表示范围为：-（1-2-9）231 —— -2-92-31最大正数= 0，11 111；0.111 111 111，即（1-2-9）231最小正数= 1，11 111；0.000 000 001，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=1，00 000；1.011 111 111，即-2-12-32最小负数=0，11 111；1.000 000 000，即-1231则负数表示范围为：-1231 —— -2-12-32最大正数=0，11 111；0.111 111 111，即（1-2-9）231最小正数=1，00 000；0.100 000 000，即2-12-32则正数表示范围为：2-12-32 ——（1-2-9）23117. 设机器数字长为8位（包括一位符号位），对下列各机器数进行算术左移一位、两位，算术右移一位、两位，讨论结果是否正确。