计算机组成原理习题答案
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解答：计算机的控制器的功能是向整机每个部件提供协同运行所需要 的控制信号。是依据当前正在执行的指令和它所处的执行步骤，形成并 提供出在这一时刻整机各部件要用到的控制信号。
(1) X=0.1101 Y=-0.0111 (2) X=10111101 Y=-00101011 解答：
X=0.1101 Y=-0.0111 [X]原=00 1101 [Y]原=11 0111 [X]反=00 1101 [Y]反=11 1000 [X]补=00 1101 [Y]补=11 1001 [X+Y]补=(00 1101+11 1001)MOD 2 =(00 0110)MOD 2=0 0110 [X-Y]补=([X]补+[-Y]补)MOD 2 =(00 1101+00 0111)MOD 2 =(01 0100)MOD 2 (双符号得值不同溢出， 上溢) X=10111101 Y=-00101011 [X]原=00 [Y]原=11 10111101 00101011 [X]反=00 [Y]反=11 10111101 11010100 [X]补=00 [Y]补=11 10111101 11010101 [X+Y]补=(00 10111101+11 11010101)MOD 2 =(00 10010010)MOD 2=0 10010010 [X-Y]补=([X]补+[-Y]补)MOD 2 =(00 10111101+00 00101011)MOD 2 =0 11101000
1. 在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统？它们的应用
是建立在程序的什么特性之上的？
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答：在现代的计算机系统中，通常总是采用由三种运行原理不 同，性能差异很大的存储介质分别构建高速缓冲存储器、主存储 器和虚拟存储器，再将它们组成三级结构的统一管理、高度的一 体化存储器系统。由高速缓冲存储器缓解主存储器读写速度慢， 不能满足CPU运行速度需要的矛盾；用虚拟存储器更大的存储空 间，解决主存储器容量小，存不下更大程序与更多数据的难 题。 这种三级结构的存储器系统的运行原理，是建立在程序运行的
双符号位能容易检查加减运算中的溢出情况。当 符号位相同，数值结果正确；当符号位为01或10 时，表示数值溢出。01表示两个正数相加之和≥1 的情况，通常称数值“上溢”；为10时，表示两个 负数相加之和＜-1的情况，通称数值“下溢”。前 面的1个符号位是正确的符号位。 只有算术与逻辑运算部件中采用双符号位。因 为只在把两个模4补码的数值送往算术与逻辑运算
《计算机组成原理》形成性作业2答案 1.计算机指令中要用到的操作数一般可以来自哪些部件？如何在指令中 表示这些操作数的地址？通常使用哪些寻址方式？
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解答：计算机指令中要用到的操作数一般可以来自： 1. CPU内部的通用寄存器，此时应在指令字中给出用到的寄存器编 号（寄存器名），通用寄存器的数量一般为几个、十几个，故在指令字 中须为其分配2、3、4、5或更多一点的位数来表示一个寄存器；该寄存 器的内容，可以是指令运算用到的数据，也可能用作为一个操作数的地 址。 2. 可以是外围设备（接口）中的一个寄存器，通常用设备编号或设 备入出端口地址或设备映像地址来表示； 3. 可以是内存储器的一个存储单元，此时应在指令字中给出该存储 单元的地址。 计算机的寻址方式： 1. 立即数寻址：操作数直接给出在指令字中，即指令字中直接给出 的不同再是操作数地址，而是操作数本身。 2. 直接寻址：操作数地址字段直接给出操作数在存储器中的地址。
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控制器的基本组成： 1. 程序计数器（PC）：能提供指令在内存中的地址的部件，服务于 读取指令，并接收下条要执行的指令地址；
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2. 指令寄存器（IR）：能保存读来的指令内容的部分，以保存本指 令执行的整个过程中要用到的指令本身的主要信息； 3. 脉冲源和启停控制逻辑：是指令执行的步骤标记线路，它标记出 每条指令的各执行步骤的相对次序关系； 4. 时序控制信号的 产生部件：依据指令内容、指令的执行步骤（时刻），也许还有些别的 什么条件信号，来形成并提供出当前各部件本时刻要用到的控制信号。 计算机整机各硬件系统，正是在这些信号控制下协同运行，产生预期的 执行结果，也就是执行一条又一条的指令。
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3. 寄存器寻址：指令字中直接给出操作数所在的通用寄 存器的编号。 4. 寄存器间接寻址：指令字中给出通用寄存器 的编号，在寄存器中给出的不是一个操作数，而是操作数地址时，就可 以用这一地址去读写存储器。 5. 变址寻址：指令字中给出的一 个数值（变址偏移量）与指定的一个寄存器（变址寄存器）的内容相加 之和作为操作数的地址，用于读写存储器。 6. 相对寻址：指令字中给出的一个数值（相对寻址偏移量）与程序 计数器PC的内容相加之和作为操作数的地址或转移指令的转移地址。 7. 基地址寻址：把在程序中所用的地址与一个特定的寄存器（基地 址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址或指令的地址。 8. 间接寻址：指令字的地址字段给出的既不是一个操作数的地 址，也不是下一条指令的地址，而是一个操作数地址的地址，或一条指 令地址的地址。 9. 堆栈寻址：堆栈是存储器中一块特定的按“后进先出”原则管理的 存储区，该存储区中被读写单元的地址是用一个特定的寄存器命同的， 该寄存器被称为堆栈指针（SP）。如果有些指令，其操作码部分已经指 明一个操作数为堆栈中的一个单元的内容，则它已经约定将使用SP访问 该单元，故不必在指令的操作数地址字段中另加说明。 2.什么是形式地址？简述对变址寻址、相对寻址、基地址寻址应在指令 中给出些什么信息？如何得到相应的实际（有效）地址？各自有什么样 的主要用法？
1101100+1=00 1101101 E：不溢出 所以，X+Y最终浮点数格式的结果： 1 010 0 1101101，即0.1101101*210 （3）计算X*Y A：阶码相加：[X+Y]移=[X]移+[Y]补=01 011+11 110=01 001 （符号位10第1位为0，不溢出；00时上溢，01 时下溢） B：尾数相乘结果：0 1010110 110111 C：已满足规格化要求，不需左规，尾数不变， 阶码仍为001 D：舍入处理：按0舍1入规则，尾数之后的6位 110111舍去，尾数+1=0 1010111 所以，X*Y最终浮点数格式的结果： 1 001 0 1010111，即0.1010111*21
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组合逻辑的控制器和和程序的控制器是计算机中两种不同类型的控制 器,其共同点是:基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控 制信号,组成部分都有程序计数器PC,指令寄存器IR,都分成几个执行步骤 完成每一条指令的具体功能;不同点主要表现在处理指令执行步骤办法, 提供控制信号的方案不一样,组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令 执行步骤,用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号,其优点是运行速 度明显地快,缺点是设计与实现复杂些,但随着大规模现场可编程集成电 路的出现,该缺点已得到很大缓解;微程序的控制器是通过微指令地址的 衔接区分指令执行步骤,应提供的控制信号是从控制存储器中读出来的, 并经过一个微指令寄存器送到被控制部件的,其缺点是运行速度要慢一 点,优点是设计与实现简单些,易用于实现系列计算机产品的控制器,理论 上可实现动态微程序设计. 《计算机组成原理》形成性作业3答案
《计算机组成原理》形成性作业1答案
1.把下面给出的几个十进制的数化为二进制的 数（无法精确表示时，小数点后取3位）、八进制 的数、十六进制的数：7+3/4，-23/64， 27.5，-125.9375，5.43 解答： 7+3/4=(111.11)2=(7.6)8=(7.C)16 -23/64=-(0.010111)2=-(0.27)8=-(0.5C)16 27.5=(11011.1)2=(33.4)8=(1B.8)16 -125.9375=-(1111101.1111)2=-(175.74)8=(7D.F)16 5.43=(101.011)2=(5.3)8=(5.6)16 2.把下面给出的几个不同进制（以下标形式给 出的右括号之后）的数化成十进制的数： (1010.0101)2、-(101101111.101)2、 (23.47)8、-(1A3C.D)16 解答： (1010.0101)2=10.3125 -(101101111.101)2=-367.625 (23.47)8=19.71875 -(1A3C.D)16=-6716.8125 3.写出下面2组数的原、反、补表示，并用补码 计算每组数的和、差。双符号位的作用是什么？ 它只出现在什么电路之处？
★卓越人社区★H4T‑T3W ] 6{}oN6Z QI Oc^BW [7|?? fI)itW .r1B^.B;F&c
解答：表示在指令中的操作数地址，通常被称为形式地址；用这种形式 地址并结合某些规则，可以计算出操作数在存储器中的存储单元地址， 这一地址被称为物理地址。 变址寻址：指令字中给出的一个数值（变址偏移量）与指定的一个 寄存器（变址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址，用于读写存 储器。主要适合于处理数组型数据。 相对寻址：指令字中给出的一个数值（相对寻址偏移量）与程序计数器 PC的内容相加之和作为操作数的地址或转移指令的转移地址。与变址寻 址的区别是，计算实际地址所用的寄存器已确定为PC，故无须再在指令 中指定；而变址寻址中的可用的变址寄存器往往有多个，通常要在指令 中指定本次要使用哪一个。主要用于指令转移。 基地址寻址：把在程序中所用的地址与一个特定的寄存器（基地 址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址或指令的地址。主要用于 为多道程序或浮动地址程序定位存储器空间。基地址寄存器中的值是由 系统程序用特权指令设定的，用户不能在自己的程序对其进行修改。 3.略 4.简述计算机的控制器的功能和基本组成。微程序的控制器和组合 逻辑的控制器在组成和运行原理方面的相同、不同之处表现在哪里？
部件完成加减计算时，才把每个数的符号位的值同 时送到算术与逻辑运算部件的两位符号位，所以只 有在算术和逻辑运算部件中采用双符号位。 6.假定X=0.0110011*211,Y=0.1101101*2-10(此 处的数均为二进制)。 （1）浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表 示（含符号位），写出该浮点数能表示的绝对值 最大、最小的（正数和负数）数值； （2）写出X、Y正确的浮点数表示（注意，此处 预设了个小陷阱）； （3）计算X+Y； （4）计算X*Y。 解答：（1）绝对值最大： 1 111 0 1111111、1 111 1 1111111； 绝对值最小： 0 001 0 0000000、0 001 1 0000000 （2）X： 1 011 0 0110011、Y： 0 110 0 1101101 （3）计算X+Y A：求阶差：|△E|=|1011-0110|=0101 B：对阶：Y变为 1 011 0 00000 1101101 C：尾数相加：00 0110011 00000+ 00 00000 1101101=00 0110110 01101 D：规格化：左规：尾数为0 1101100 1101，阶 码为1010 F：舍入处理：采用0舍1入法处理，则有00
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局部性原理之上的。即在一小段时间内，运行的程序只使用少量 的指令和少量的数据，而这少量的指令和少量的数据往往又集中 在存储器的一小片存储区域中，指令顺序执行比转移执行的比例 要大，故可以按对所使用的指令和数据的急迫和频繁程度，将其 存入容量、速度、价格不同的存储器中，从而取得更高的性能价 格比。主要体现在时间、空间、指令执行顺序三个方面。 2. 2.多级结构的存储器是由哪三级存储器组成的？每一级存储器 使用什么类型的存储介质，这些介质的主要特性是什么？在多级 结构的存储器系统中，何谓信息的一致性原则和包含性原则？
解答：计算机的控制器的功能是向整机每个部件提供协同运行所需要 的控制信号。是依据当前正在执行的指令和它所处的执行步骤，形成并 提供出在这一时刻整机各部件要用到的控制信号。
(1) X=0.1101 Y=-0.0111 (2) X=10111101 Y=-00101011 解答：
X=0.1101 Y=-0.0111 [X]原=00 1101 [Y]原=11 0111 [X]反=00 1101 [Y]反=11 1000 [X]补=00 1101 [Y]补=11 1001 [X+Y]补=(00 1101+11 1001)MOD 2 =(00 0110)MOD 2=0 0110 [X-Y]补=([X]补+[-Y]补)MOD 2 =(00 1101+00 0111)MOD 2 =(01 0100)MOD 2 (双符号得值不同溢出， 上溢) X=10111101 Y=-00101011 [X]原=00 [Y]原=11 10111101 00101011 [X]反=00 [Y]反=11 10111101 11010100 [X]补=00 [Y]补=11 10111101 11010101 [X+Y]补=(00 10111101+11 11010101)MOD 2 =(00 10010010)MOD 2=0 10010010 [X-Y]补=([X]补+[-Y]补)MOD 2 =(00 10111101+00 00101011)MOD 2 =0 11101000
1. 在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统？它们的应用
是建立在程序的什么特性之上的？
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答：在现代的计算机系统中，通常总是采用由三种运行原理不 同，性能差异很大的存储介质分别构建高速缓冲存储器、主存储 器和虚拟存储器，再将它们组成三级结构的统一管理、高度的一 体化存储器系统。由高速缓冲存储器缓解主存储器读写速度慢， 不能满足CPU运行速度需要的矛盾；用虚拟存储器更大的存储空 间，解决主存储器容量小，存不下更大程序与更多数据的难 题。 这种三级结构的存储器系统的运行原理，是建立在程序运行的
双符号位能容易检查加减运算中的溢出情况。当 符号位相同，数值结果正确；当符号位为01或10 时，表示数值溢出。01表示两个正数相加之和≥1 的情况，通常称数值“上溢”；为10时，表示两个 负数相加之和＜-1的情况，通称数值“下溢”。前 面的1个符号位是正确的符号位。 只有算术与逻辑运算部件中采用双符号位。因 为只在把两个模4补码的数值送往算术与逻辑运算
《计算机组成原理》形成性作业2答案 1.计算机指令中要用到的操作数一般可以来自哪些部件？如何在指令中 表示这些操作数的地址？通常使用哪些寻址方式？
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解答：计算机指令中要用到的操作数一般可以来自： 1. CPU内部的通用寄存器，此时应在指令字中给出用到的寄存器编 号（寄存器名），通用寄存器的数量一般为几个、十几个，故在指令字 中须为其分配2、3、4、5或更多一点的位数来表示一个寄存器；该寄存 器的内容，可以是指令运算用到的数据，也可能用作为一个操作数的地 址。 2. 可以是外围设备（接口）中的一个寄存器，通常用设备编号或设 备入出端口地址或设备映像地址来表示； 3. 可以是内存储器的一个存储单元，此时应在指令字中给出该存储 单元的地址。 计算机的寻址方式： 1. 立即数寻址：操作数直接给出在指令字中，即指令字中直接给出 的不同再是操作数地址，而是操作数本身。 2. 直接寻址：操作数地址字段直接给出操作数在存储器中的地址。
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控制器的基本组成： 1. 程序计数器（PC）：能提供指令在内存中的地址的部件，服务于 读取指令，并接收下条要执行的指令地址；
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2. 指令寄存器（IR）：能保存读来的指令内容的部分，以保存本指 令执行的整个过程中要用到的指令本身的主要信息； 3. 脉冲源和启停控制逻辑：是指令执行的步骤标记线路，它标记出 每条指令的各执行步骤的相对次序关系； 4. 时序控制信号的 产生部件：依据指令内容、指令的执行步骤（时刻），也许还有些别的 什么条件信号，来形成并提供出当前各部件本时刻要用到的控制信号。 计算机整机各硬件系统，正是在这些信号控制下协同运行，产生预期的 执行结果，也就是执行一条又一条的指令。
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3. 寄存器寻址：指令字中直接给出操作数所在的通用寄 存器的编号。 4. 寄存器间接寻址：指令字中给出通用寄存器 的编号，在寄存器中给出的不是一个操作数，而是操作数地址时，就可 以用这一地址去读写存储器。 5. 变址寻址：指令字中给出的一 个数值（变址偏移量）与指定的一个寄存器（变址寄存器）的内容相加 之和作为操作数的地址，用于读写存储器。 6. 相对寻址：指令字中给出的一个数值（相对寻址偏移量）与程序 计数器PC的内容相加之和作为操作数的地址或转移指令的转移地址。 7. 基地址寻址：把在程序中所用的地址与一个特定的寄存器（基地 址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址或指令的地址。 8. 间接寻址：指令字的地址字段给出的既不是一个操作数的地 址，也不是下一条指令的地址，而是一个操作数地址的地址，或一条指 令地址的地址。 9. 堆栈寻址：堆栈是存储器中一块特定的按“后进先出”原则管理的 存储区，该存储区中被读写单元的地址是用一个特定的寄存器命同的， 该寄存器被称为堆栈指针（SP）。如果有些指令，其操作码部分已经指 明一个操作数为堆栈中的一个单元的内容，则它已经约定将使用SP访问 该单元，故不必在指令的操作数地址字段中另加说明。 2.什么是形式地址？简述对变址寻址、相对寻址、基地址寻址应在指令 中给出些什么信息？如何得到相应的实际（有效）地址？各自有什么样 的主要用法？
1101100+1=00 1101101 E：不溢出 所以，X+Y最终浮点数格式的结果： 1 010 0 1101101，即0.1101101*210 （3）计算X*Y A：阶码相加：[X+Y]移=[X]移+[Y]补=01 011+11 110=01 001 （符号位10第1位为0，不溢出；00时上溢，01 时下溢） B：尾数相乘结果：0 1010110 110111 C：已满足规格化要求，不需左规，尾数不变， 阶码仍为001 D：舍入处理：按0舍1入规则，尾数之后的6位 110111舍去，尾数+1=0 1010111 所以，X*Y最终浮点数格式的结果： 1 001 0 1010111，即0.1010111*21
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组合逻辑的控制器和和程序的控制器是计算机中两种不同类型的控制 器,其共同点是:基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控 制信号,组成部分都有程序计数器PC,指令寄存器IR,都分成几个执行步骤 完成每一条指令的具体功能;不同点主要表现在处理指令执行步骤办法, 提供控制信号的方案不一样,组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令 执行步骤,用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号,其优点是运行速 度明显地快,缺点是设计与实现复杂些,但随着大规模现场可编程集成电 路的出现,该缺点已得到很大缓解;微程序的控制器是通过微指令地址的 衔接区分指令执行步骤,应提供的控制信号是从控制存储器中读出来的, 并经过一个微指令寄存器送到被控制部件的,其缺点是运行速度要慢一 点,优点是设计与实现简单些,易用于实现系列计算机产品的控制器,理论 上可实现动态微程序设计. 《计算机组成原理》形成性作业3答案
《计算机组成原理》形成性作业1答案
1.把下面给出的几个十进制的数化为二进制的 数（无法精确表示时，小数点后取3位）、八进制 的数、十六进制的数：7+3/4，-23/64， 27.5，-125.9375，5.43 解答： 7+3/4=(111.11)2=(7.6)8=(7.C)16 -23/64=-(0.010111)2=-(0.27)8=-(0.5C)16 27.5=(11011.1)2=(33.4)8=(1B.8)16 -125.9375=-(1111101.1111)2=-(175.74)8=(7D.F)16 5.43=(101.011)2=(5.3)8=(5.6)16 2.把下面给出的几个不同进制（以下标形式给 出的右括号之后）的数化成十进制的数： (1010.0101)2、-(101101111.101)2、 (23.47)8、-(1A3C.D)16 解答： (1010.0101)2=10.3125 -(101101111.101)2=-367.625 (23.47)8=19.71875 -(1A3C.D)16=-6716.8125 3.写出下面2组数的原、反、补表示，并用补码 计算每组数的和、差。双符号位的作用是什么？ 它只出现在什么电路之处？
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解答：表示在指令中的操作数地址，通常被称为形式地址；用这种形式 地址并结合某些规则，可以计算出操作数在存储器中的存储单元地址， 这一地址被称为物理地址。 变址寻址：指令字中给出的一个数值（变址偏移量）与指定的一个 寄存器（变址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址，用于读写存 储器。主要适合于处理数组型数据。 相对寻址：指令字中给出的一个数值（相对寻址偏移量）与程序计数器 PC的内容相加之和作为操作数的地址或转移指令的转移地址。与变址寻 址的区别是，计算实际地址所用的寄存器已确定为PC，故无须再在指令 中指定；而变址寻址中的可用的变址寄存器往往有多个，通常要在指令 中指定本次要使用哪一个。主要用于指令转移。 基地址寻址：把在程序中所用的地址与一个特定的寄存器（基地 址寄存器）的内容相加之和作为操作数的地址或指令的地址。主要用于 为多道程序或浮动地址程序定位存储器空间。基地址寄存器中的值是由 系统程序用特权指令设定的，用户不能在自己的程序对其进行修改。 3.略 4.简述计算机的控制器的功能和基本组成。微程序的控制器和组合 逻辑的控制器在组成和运行原理方面的相同、不同之处表现在哪里？
部件完成加减计算时，才把每个数的符号位的值同 时送到算术与逻辑运算部件的两位符号位，所以只 有在算术和逻辑运算部件中采用双符号位。 6.假定X=0.0110011*211,Y=0.1101101*2-10(此 处的数均为二进制)。 （1）浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表 示（含符号位），写出该浮点数能表示的绝对值 最大、最小的（正数和负数）数值； （2）写出X、Y正确的浮点数表示（注意，此处 预设了个小陷阱）； （3）计算X+Y； （4）计算X*Y。 解答：（1）绝对值最大： 1 111 0 1111111、1 111 1 1111111； 绝对值最小： 0 001 0 0000000、0 001 1 0000000 （2）X： 1 011 0 0110011、Y： 0 110 0 1101101 （3）计算X+Y A：求阶差：|△E|=|1011-0110|=0101 B：对阶：Y变为 1 011 0 00000 1101101 C：尾数相加：00 0110011 00000+ 00 00000 1101101=00 0110110 01101 D：规格化：左规：尾数为0 1101100 1101，阶 码为1010 F：舍入处理：采用0舍1入法处理，则有00
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局部性原理之上的。即在一小段时间内，运行的程序只使用少量 的指令和少量的数据，而这少量的指令和少量的数据往往又集中 在存储器的一小片存储区域中，指令顺序执行比转移执行的比例 要大，故可以按对所使用的指令和数据的急迫和频繁程度，将其 存入容量、速度、价格不同的存储器中，从而取得更高的性能价 格比。主要体现在时间、空间、指令执行顺序三个方面。 2. 2.多级结构的存储器是由哪三级存储器组成的？每一级存储器 使用什么类型的存储介质，这些介质的主要特性是什么？在多级 结构的存储器系统中，何谓信息的一致性原则和包含性原则？