计算机组成原理第二章11
最新《计算机组成原理》第2章习题答案
最新《计算机组成原理》第2章习题答案第⼆章习题解答1．设机器数的字长8位(含1位符号位)，分别写出下列各⼆进制数的原码、补码和反码：0，-0，0.1000，-0.1000，0.1111，-0.1111，1101，-1101。
解：2．写出下列各数的原码、补码和反码：7/16，4/16，1/16，±0，-7/16,-4/16,-1/16。
解：7/16=7*2-4=0.01114/16=4*2-4=0.01001/16=1*2-4=0.0001真值原码补码反码7/16 0.0111 0.0111 0.01114/16 0.0100 0.0100 0.01001/16 0.0001 0.0001 0.0001+0 O.0OOO O.0OOO O.0OOO-0 1.0OOO O.0OOO 1.1111-1/16 1.0OO1 1.1111 1.1110-4/16 1.0100 1.1100 1.1011-7/16 1.0111 1.1001 1.10003．已知下列数的原码表⽰，分别写出它们的补码表⽰：[X1]原=O.10100，[X2]原=l.10111。
解：[X1]补=0.10100，[X2]补=1.01001。
4．已知下列数的补码表⽰，分别写出它们的真值：[X1]补=O.10100，[X2]补=1.10111。
解： X1=O.10100， X2=-0.01001。
5．设⼀个⼆进制⼩数X≥0，表⽰成X=0.a1a2a3a4a5a6，其中a1～a6取“1”或“O”：(1)若要X>1/2，a1～a6要满⾜什么条件?(2)若要X≥1/8，a1～a6要满⾜什么条件?(3)若要1/4≥X>1/16,a1～a6要满⾜什么条件?解：(1) X>1/2的代码为：0.100001～0.111111。
a1=1,a2+a3+a4+a5+a6=1。
(2) X≥1/8的代码为：0.001001～0.111111(1/8～63/64)a1+a2=0,a3=1或a1=0，a2=1,或a2=1（3）1/4≥X>1/16的代码为：0.000101～0.01000（5/64～1/4）a1+a2+a3 =0, a4=1,a5+a6=1 或a1+a2=0,a3=1 或a2=1，a1+a3+a4+a5+a6=06．设[X]原=1.a1a2a3a4a5a6(1)若要X>-1/2，a1～a6要满⾜什么条件?(2)若要-1/8≥X≥-1/4,a1～a6要满⾜什么条件?解：(1) X>-1/2的代码为：1.000001～1.011111（-1/64～-31/64）。
计算机组成原理 第2章
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
原码、反码与补码
• 例2：已知[x]补=11101110，求[-x]补、[x]反、[x]原及真值x。 解：[-x]补=00010010 （[x]补取反加1） [x]反=11101101 （[x]补减1） [x]原=10010010 （[x]原低7位取反） 真值x=-0010010B=-12H=-18D
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
补码表示法
• 对定点整数，补码的定义是： X [X]补= 2n > x 0 （mod 2n+1）
2n+1+x=2n+1-|x|
0 > x -2n
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
补码表示法
• 利用补码可以将减法运算变成加法运算来实现。但是 根据补码定义，求负数的补码要从2减去|X|。为了用加 法代替减法，结果还得在求补码时作一次减法，这显 然是不方便的。可以利用反码的方式解决负数的求补 问题。 • 另一方面，利用补码实现减法运算，可以和常规的加 法运算使用用一加法器电路，从而简化了计算机的设 计。
移码表示法
• 移码的定义：[X]移=2n +X （-2n = <x< 2n）n为阶码数值位 (除符号位)
• 移码的计算：先求出X的补码，再对其符号位取反或直接利用定 义计算。
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
移码的特点
（1）在移码中，最高位为“0”表示负数，最高位为“1”表示正数。 （2）移码为全0时，它所对应的真值最小，为全1时，它所对应的真 值最大。因此，移码的大小比较直观地反映了真值的大小，这有 助于比较两个浮点数阶码的大小。 （ 3 ） 真 值 0 在 移 码 中 的 表 示 形 式 是 唯 一 的 ， 即 [+0] 移 =[-0] 移 = 100…0。 （4）移码把真值映射到一个正数域，所以可将移码视为无符号数， 直接按无符号数规 则比较大小。 （5）同一数值的移码和补码除最高位相反外，其他各位相同。
计算机理论基础 第二章 11.16
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
早期的计算工具
算盘（中国，唐朝）
计算尺（欧洲，1622）
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
1. 早期的计算工具
加减法器，（法国，1642，帕斯卡）
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
1. 早期的计算工具
差分机，（英国，1812，巴贝奇）
1.主板的组成
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.主板的组成
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
主板的组成
1. CPU插座 2. 主存储器插槽 3. PCI总线扩展槽，（显卡、声卡、网卡）；AGP总 线扩展槽。 4. 芯片组：固定在主板上，协调微机系统的正常运 转。 5. BIOS芯片：固化在主板上一块 Flash ROM 芯片中 的一组机器语言程序。 6. CMOS芯片：易失性储存器，需要电池供电，存放 着与计算机硬件相关的一些参数（配置信息）。 蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
CPU性能指标—高速缓存（cache)
1. cache是一种小容量高速缓冲存储器，直接制作在CPU 芯片内，速度几乎与CPU一样快，分一级和二级缓存， 其容量越大，级数越多，效果越显著 2. 程序运行时，一部分指令和数据会被预先成批拷贝到 Cache中 3. 当CPU需要从主存读（写）指令或数据时，先检查 Cache，若有直接从Cache中读取，若无再访问主存储 器 4. Cache具有透明性，它的内容不能由程序直接访问（对 程序员是透明的） 5. Cache的命中率：CPU需要的指令或数据在Cache中直接 蓝洋专转本计算机理论基础 第二章 找到的概率
计算机组成原理第二章课后习题答案
第二章运算方法和运算器练习一、填空题1. 补码加减法中，（符号位）作为数的一部分参加运算，（符号位产生的进位）要丢掉。
2. 为判断溢出，可采用双符号位补码，此时正数的符号用（00）表示，负数的符号用（11）表示。
3. 采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位（不相同），则表明发生了溢出。
若结果的符号位为（01），表示发生正溢出；若为（10），表示发生负溢出。
4. 采用单符号位进行溢出检测时，若加数与被加数符号相同，而运算结果的符号与操作数的符号（不一致），则表示溢出；当加数与被加数符号不同时，相加运算的结果（不会产生溢出）。
5. 利用数据的数值位最高位进位C和符号位进位Cf的状况来判断溢出，则其表达式为over=（C⊕Cf）。
6. 在减法运算中，正数减（负数）可能产生溢出，此时的溢出为（正）溢出；负数减（正数）可能产生溢出，此时的溢出为（负）溢出。
7. 补码一位乘法运算法则通过判断乘数最末位Yi和Yi-1的值决定下步操作，当YiYi-1=（10）时，执行部分积加【-x】补，再右移一位；当YiYi-1=（01）时，执行部分积加【x】补，再右移一位。
8. 浮点加减运算在（阶码运算溢出）情况下会发生溢出。
9. 原码一位乘法中，符号位与数值位（分开运算），运算结果的符号位等于（两操作数符号的异或值）。
10. 一个浮点数，当其补码尾数右移一位时，为使其值不变，阶码应该（加1）。
11. 左规的规则为：尾数（左移一位），阶码（减1）。
12. 右规的规则是：尾数（右移一位），阶码（加1）。
13. 影响进位加法器速度的关键因素是（进位信号的传递问题）。
14. 当运算结果的补码尾数部分不是（11.0×××××或00.1×××××）的形式时，则应进行规格化处理。
当尾数符号位为（01）或（10）时，需要右规。
计算机组成原理(第四版)课后答案(第二章)
2.5 术语:存储元、存储单元、存储体、存储 单元地址,有何联系和区别？
存储元：存储一位二进制信息的基本单元电路。 存储单元：由若干存储元组成。一台机器的所有存储
单元长度相同，一般由8的整数倍个存储元构成。 存储体：是存储单元的集合，它由许多存储单元组成，
ห้องสมุดไป่ตู้用来存储大量的数据和程序。 存储器单元地址：计算机在存取数据时，以存储单元
访问； (4)固定存储器(ROM)中的任何一个单元不能随机访问. (5)一般情况下，ROM和RAM在存储体中是统一编址的. (6)由于半导体存储器加电后才能存储数据，断电后数
据就丢失了，因此，用EPROM做的存储器，加电后 必须重写原来的内容。
6
解:(1)F。主存是随机存储器,CPU访问任何单元的时 间都是相同的，同容量的大小没有关系。
2
2.2 存储器的带宽有何物理意义?存储器总线宽度为32 位,存取周期为250nS,这个存储器带宽是多少?
解:存储器的带宽是指每秒钟访问的二进制位的数目。 其物理意义是一个以存储器为中心的机器可以获取 的信息传输速度。 若存储周期为250ns，则工作速度=1/ 250ns , 所以，存储器带宽=工作速度×总线宽度 =1/250ns*32bit =1/250X10-9 × 32 bps =32X109 /250 bps =128X106 bps =128M bps
A15 D
A15 D
A15 D
A15 D
16片
.A14
.A14
.A14
16片64K×1 16片64K×1 16片64K×1
.A14
64K×1
A0
A0
A0
A0
10
2.9 2114是排列成64 x 64阵列的六管存储芯片,试 问组成4K x l6位的存储器，共需少片2114? 画出 逻辑框图。 解:Intel 2114芯片一片的容量为1Kx4位，要组成 4KXl6位的存储器，需要2114芯片 4K/l x l6/4=16（片）。 片内地址需要10根地址线，用A0～A9，片选需要2 位地址线，用A10～A11。
计算机组成原理第2章习题答案
第2章习题及解答2-2将下列十进制表示成二进制浮点规格化的数（尾数取12位，包括一位符号位；阶取4位，包括一位符号位），并写出它的原码、反码、补码三和阶移尾补四种码制形式；(1)7.75解：X=7.75=(111.11)2=0.11111×211[X]原=0011×0.11111000000[X]反=0011×0.11111000000[X]补=0011×0.11111000000[X]阶称，尾补=1011×0.11111000000(2) –3/64解：X=-3/64=(-11/26)2=(-0.00001)2=-0.11×2-100[X]原=1100×1.11000000000[X]反=1011×1.00111111111[X]补=1100×1.010********[X]阶称，尾补=0100×1.010********(3) 83.25解：X=-3/64=(1010011.01)2=0.101001101×2111[X]原=0111×0.101001101[X]反=[X]补=[X]原[X]阶称，尾补=1111×0.10100110(4) –0.3125解：X=（–0.3125）10=(-0.0101)2=-0.101×2-1[X]原=1001×1.10100000000[X]反=1110×1.010********[X]补=1111×1.01100000000[X]阶称，尾补=0111×1.011000000002-4 已知x和y，用变形补码计算x+y，并对结果进行讨论。
(2) x=0.11101，y=-0.10100解：[X]补=00.11101, [Y]补=11.01100, [-Y]补=00.10100[X]补+ [Y]补=00.11101+11.01100=00.01001X+Y=0.01001[X]补- [Y]补=[X]补+ [-Y]补=00.11101+00.10100=01.10001X+Y 正溢(3) x=-0.10111，y=-0.11000解: [X]补=11.01001, [Y]补=11.01000, [-Y]补=00.11000[X]补+ [Y]补=11.01001+11.01000=11.10001X+Y=-.011111[X]补- [Y]补=[X]补+ [-Y]补=11.01001+00.11000=00.00001X－Y =0.000012-5 已知x和y，用变形补码计算x-y，并对结果进行讨论。
计算机组成原理第二章参考答案
第2章 参考答案2写出下列十进制数的原码、反码、补码和移码表示（用8位二进制数）。
如果是小数，则用定点小数表示；若为整数，则用定点整数表示。
其中MSB 是最高位（符号位），LSB 是最低位。
(1)－1 (2) －38/64 解：（1）-1=(-0000001)2 原码: 10000001反码: 11111110 补码: 11111111 移码: 01111111（2）-38/64=-0.59375=(-0.1001100)2或-38/64=-（32+4+2）*2-6=-（100110）*2-6=(-0.1001100)2 原码: 1.1001100反码: 1.0110011补码: 1.0110100移码: 0.0110100注：-1如果看成小数，那么只有补码和移码能表示得到，定点小数-1的补码为：1.0000000此例类似于8位定点整数的最小值-128补码为100000003 有一字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为2.请写出：（1）最大数的二进制表示，（2）最小数的二进制表示，（3）规格化数所能表示的数的范围。
解：（题目没有指定格式的情况下，用一般表示法做）（1）最大数的二进制表示：0 11111111 11111111111111111111111 （2）最小数的二进制表示：1 11111111 00000000000000000000000(1) 7232112*2---（） (2) 7211*2--（）（3）规格化最大正数：0 11111111 111111111111111111111117232112*2---（）规格化最小正数：0 00000000 100000000000000000000007122*2--规格化最大负数：1 00000000 011111111111111111111117123222*2----+（）规格化最小负数：1 11111111 000000000000000000000007211*2--（）规格化数的表示的数的范围为：7777211232122321[1*2,22*2][2*2,12)*2]----------+- （）（）（下面补充IEEE 754的规格化浮点数表示范围：IEEE 754的尾数采用1.M 的形式，原码表示；阶e=E-127 （相对于一般表示法的e=E-128，人为的加了1）；并且最大的阶（11111111）和最小的阶（00000000）用去作为特殊用途。
第2章(计算机组成原理) 练习题、参考答案
第2章练习题参考答案一、判断题（正确Y，错误N）1. CPU在很大程度上决定了计算机的性能，CPU的运算速度又与CPU的工作频率密切相关。
因此，在其它配置相同时，使用主频为500MHz的Pentium4作为CPU 的PC机，比使用主频为1GHz Pentium4作为CPU的PC机速度快。
N2. 近年来，PC机中使用的1394接口比USB传输速度更快。
Y3. Cache存储器的存取速度比主存储器要快得多。
因此，为了提高程序的运行速度，在软件开发时，应尽可能多地使用Cache存储器。
N4. 主存储器在物理结构上由若干插在主板上的内存条组成。
目前，内存条上的芯片一般选用DRAM而不采用SRAM。
Y5. 在Pentium处理器中，整数ALU和浮点运算器可以分别对整数和实数同时进行运算处理。
Y6. RAM是随机存取存储器的缩写，其中“随机”的含义是：不论从(向)哪个地址读出或写入数据，所需时间都是相同的。
N7. 3.5英寸软盘的角上有一个小口，当滑动保护片将其盖住时，软盘就不能进行读写操作了。
N8. CPU工作时，它所执行的指令和处理的数据都是直接从磁盘或光盘中取出，处理结果也直接存入磁盘。
N9. 一般情况下，计算机加电后自动执行BIOS中的程序，将所需的操作系统软件装载到内存中，这个过程称为“自举”或“引导”。
Y10. 若某台PC机主板上的CMOS信息丢失，则该机器将不能正常运行，此时只要将其他计算机中的CMOS信息写入后，该机器便能正常运行。
N11. BIOS芯片和CMOS芯片实际上是一块芯片的两种叫法，是启动计算机工作的重要部件。
N12. 一个完整的计算机系统的两个基本组成部分是操作系统和数据库系统.N13. USB接口是一种高速的并行接口。
N14. 计算机中总线的重要指标之一是带宽，它指的是总线中数据线的宽度，用二进位数目来表示（如16位，32位总线）。
N15. 在BIOS中不包含扫描仪、打印机等设备的驱动程序。
计算机组成原理课后习题参考答案
计算机组成原理答案第一章计算机系统概论1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。
解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。
两者主要区别见P1 表1.1。
2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。
通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。
分类依据：专用和通用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。
通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。
4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。
存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。
主要组成部分有：（控制器、运算器）（CPU的两部分组成）、存储器、输入设备、输出设备（I/O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？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。
单元地址：简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。
数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。
指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。
6．什么是指令？什么是程序？解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。
程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。
7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。
第二章 计算机组成原理考点
第 2 章计算机组成原理★考核知识要点、重点、难点精解★考点 1 * ：计算机硬件的组成及其功能计算机硬件主要包括中央处理器（CPU ）、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过系统总线互相连接1. 输入设备（1）输入设备的概念用来向计算机输入信息的设备通称为“输入设备”。
（2）输入设备的分类输入设备有多种，例如，数字和文字输入设各（键盘、写字板等），位置和命令输入设备（鼠标器、触摸屏等），图形输入设备（扫描仪，数码相机等），声音输入设各（麦克风、MIDI 演奏器等），视频输入设备（摄像机），温度、压力输入设备．（温度、压力传感器）等。
注意：输入到计算机中的信息都使用二进位（“0”和“ 1 " ）来表示。
2 中央处理器（CPU）负责对输入信息进行各种处理（例如计算、排序、分类、检索等）的部件称为“处理器”。
注意：一台计算机中往往有多个处理器，它们各有其不同的任务，有的用于绘图，有的用于通信．其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器（CPU），它是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。
3 ．内存储器( l ) 内存储器的概念计算机的一个重要特性是它具有强大的“记忆”功能，能够把程序和数据（包括原始数据、中间运算结果与最终结果等）储存起来，具有这种功能的部件就是“存储器”。
( 2 ) 内存的工作原理内存是存取速度快而容量相对较小（因成本较高）的一类存储器。
内存储器直接与CPU 相连接，是计算机中的工作存储器，它用来存放正在运行的程序和需要立即处理的数据。
CPU 工作时，它所执行的指令及处理的数据都是从内存中取出的，产生的结果也存放在内存中。
4 ．外存储器外存则是存取速度较慢而容量相对很大的一类存储器。
外存储器也称为辅助存储器，其存储容量很大，它能长期存放计算机系统中几乎所有的信息。
计算机执行程序时，外存中的程序及相关的数据必须先传送到内存，然后才能被CPU 使用。
计算机组成原理第2章答案
第2章综合应用题参考答案1.在CRC 校验中。
已知生成多项式是 G(x)=x 4+x 3+1。
要求写出信息1011001的CRC 校验码。
解：生成多项式G(x)=11001,为5位，校验余数取4位，按模2除法计算过程如下：110101011110 11001 011110 11001 011100 11001 1010余数 R(x)= 1010 CRC 校验码=1011001 10102. 双方采用CRC 循环校验码进行通信，已知生成多项式为 x 4+x 3+x+1,接收到码字为 10111010011判断该信息有无错误。
解：依题意，生成多项式G(x)=11011，如果信息正确，则模2除法余数应为0110010111011 1011101001111000 1101111100 11011 11111 11011 100结果余数R(x)= 100不为零所以结果有错。
3. 简述算术移位与逻辑移位的区别算术移位，符号位保持不变，右移用符号位填充，左移用 0填充 逻辑移位，不考虑符号位，左右移位，空出位都用 0填充 4. 已知机器字长n=8位，X=-44,Y=-53，按补码计算X-Y= ？解: ［X ］补=11010100，［Y ］补=11001011，［-Y ］补=00110101［X ］补110101000000100110110010000 11001 [-Y]补+) 00110101[X-Y] # =[X]补+[-Y]补=00001001, 真值X-Y=00001001=+0001001=+95.设机器字长为8位（含1位符号位）设A=9/64, B=-13/32，计算[A ± B]补，并还原成真 值。
解：6 5 A=9/16=1001/2 6=0.0010010 B=-13/32=1101/2 5=-0.0110100 [A]补=0.0010010 [B] 补=1.1001100 [-B] 补=0.0110100[A] 补 0.0010010[B] 补 +)1.1001100 1.1011110[A]补 0.0010010[-B]补 + ) 0.0110100 0.1000110X=-0.1110 , Y=-0.1101,采用原码一位乘法运算求[Z]原=[X X Y]原=?00.111 0 01.000 1|Z|=0.10110110原=Zs.10110110=0.10110110[A+B]补=1.1011110 真值 A+B =-0.0100010=-17/64[A-B]补=0.1000110 真值 A-B =0.1000110=35/646. 解:[X]原=1.1110 [Y] 原=1.1101符号单独处理： 积Z 的符号位Zs=1二1=0被乘数、乘数都取绝对值：即 部分积单元清0 00.0000 1101+X 00.1110[|X|] =00.1110 [|Y|]] 原=0.1101右移 00.0111 0110+0 00.0000 右移 00.011 1位 00.001110 11+X 00.1110右移 00.1000 1101+X 00.1110右移 01.01101位00.1011 0110积的绝对值 [Z]7.若X=-0.1101, Y=-0.1011,用布斯算法求［X.Y］补=?解：对于Both补码乘法，符号参与运算，被乘数采用双符号位，乘数采用单符号，在乘数最末增加一个0,每次看最低两位（式中画底线的数字）：相同（00,或11）则加0, 若为10,则加［-X］补，若为01，则加［X］补［X］补=1.0011 ［-X］补=0.1101 ［Y］补=1.010100.0000 101010+[-X]补00.110100.110 1右移1位00.0110 110101+[X]补11.001111.100 1右移1位11.1100 11 1010+[-X]补00.110100.100 1右移1位00.0100 111101+[X]补11.001111.011 1右移1位11.1011 1111 10+[-X]补00.110100.1000 1111 最后一步不移位积的补码[Z] 补=0.10001111真值Z= 0.100011118.设X=-15,Y=-13,用原码阵列乘法器求乘积Z=X X Y=?并用十进制乘法验证。
最新计算机组成原理课件第二章
1、原码表示法
定点整数x0. x1x2…xn
例：x=+11001110 , y=-11001110 [x]原=011001110 , [y]原=111001110
信息工程学院软件工程系 2021/1/22
1、原码表示法
原码特点： 表示简单，易于同真值之间进行转换，实现乘除运
算规则简单。 进行加减运算十分麻烦。
52位，指数偏移值是1023。因此规格化的64位浮点 数x的真值为：
x=(-1)S×(1.M)×2E-1023
e=E-1023
一个规格化的32位浮点数x的真值表示为
x=(-1)S×(1.M)×2E-127
e=E-127
信息工程学院软件工程系 2021/1/22
2.1.1数据格式
真值x为零表示：当阶码E为全0且尾数M也为全0时的值，结 合符号位S为0或1，有正零和负零之分。
计算机组成原理课件第二章
第二章 运算方法和运算器
2.1数据与文字的表示方法 2.2定点加法、减法运算 2.3定点乘法运算 2.4定点除法运算 2.5定点运算器的组成 2.6浮点运算方法和浮点运算器
信息工程学院软件工程系 2021/1/22
2.1.1数据格式
4、定点表示法的特点 定点数表示数的范围受字长限制，表示数的范围有
真值x为无穷大表示：当阶码E为全1且尾数M为全0时，结合 符号位S为0或1，也有+∞和-∞之分。
这样在32位浮点数表示中，要除去E用全0和全1（25510）表 示零和无穷大的特殊情况，指数的偏移值不选128 （10000000），而选127（01111111）。对于规格化浮点数， E的范围变为1到254，真正的指数值e则为-126到+127。因此 32位浮点数表示的绝对值的范围是10-38～1038（以10的幂表
W354-计算机组成-计算机组成原理—习题解答(第二章)
计算机组成与设计第二章习题解❒2.4一般来说，CISC比RISC的指令复杂，因此可以用较少的指令完成相同的任务。
然而，由于指令的复杂，一条CISC指令需要花费比RISC更多的时间来完成。
假设一个任务需要P条CISC指令或者2P条RISC指令，完成每条CISC指令花费8Tns，每条RISC指令花费2Tns。
在此假设下，哪一种指令系统性能更好？❒题解：P×8 > 2P×2RISC性能更好❒2.5 ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为31位，指令字长为12位，是否合理？为什么？❒题解此设计方案不合理。
其原因是：①ASCII码是7位，通常加一位校验位为8位，以字节为单位进行处理比较方便。
故主存应设计成按字节编址，这种编址方式下一般主存单元字长应取字节长度的2、4、8倍。
若按8位标准字节设计，主存字长取32位比较合适，取31位显然不合理。
②一般指令字长应与机器字长或字节长度间有整数倍关系，若主存设计成按字节编址方式，则指令字长取单字节、双字节等较合适，取12位显然不合理。
❒2.6 在某些计算机中，子程序调用是以下述方法实现的：转子指令将返回地址（即主程序中该指令的下一条指令地址）存入子程序的第一单元，然后转到第二个单元开始执行子程序。
（1）设计一条相应的从子程序返回主程序的指令；（2）在这种情况下，你怎样在主、子程序间进行参数的传递？（3）上述调用方法是否可用于子程序嵌套？（4）上述调用方法是否可用于子程序多重嵌套时的递归调用（即某个子程序调用它本身）？如果改用堆栈链接方法，是否可实现此问题？❒题解：(1)返回指令是一地址指令，其格式如下：这是一条间接寻址的无条件转移指令。
其中，I为间接寻址标志，K为子程序在主存第一单元的地址。
(2)在这种情况下，可利用寄存器或主存单元进行主、子程序之间的参数传递。
(3)可以用于子程序的嵌套(多重转子程序)，因为每个返回地址都存放在被调用的子程序的第一个单元中。
计算机组成原理第2章 部分习题答案
-7.2812510＝-111.010012
然后移动小数点，使其在第1，2位之间 -111.01001＝-1.1101001×22 e＝ 2
∵ e =Ｅ – 127
∴
S＝1，E＝2＋127＝129=1000,0001，M＝1101001
最后得到32位浮点数的二进制存储格式为
1100 0000 1110 1001 0000 0000 0000 0000
第二章
习题解答
7.若浮点数 x 的IEEE754标准32位存储格式为(8FEFC000 )16，求其浮点数 的十进制值。 【解】： 将x展开成二进制： 1000 , 1111, 1110 ,1111 ,1100,0000,0000,0000 数符：1 阶码：0001,1111
尾数：110,1111,1100,0000,0000,0000
110011
商
q0=0 q1=1 q2=0 q3=1 q4=1
故得 商q=q0q1q2q3q4q5=010110， 余数r=r5r6r7r8r9r10=110011 所以 [x÷y]原=1. 10110，[余数]原=0.0000110011 即 x÷y=-0.10110，余数=0.0000110011
第 4页
第二章
习题解答
17. 已知x和y，用移码运算方法计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1) x=1011，y= - 0010
【解】 [x-y]移=[x]移+[-y]补 [x]移=11 1011=01 1011 [-y]补=00 0010 注意：移码最高符号位恒置为0参与运算。 01 1011
＝ (C0E90000)16
第 2页
第二章
习题解答
11. 已知x和y，用变形补码计算x+y ，同时指出结果是否溢出。 (1) x= 0.11011, y= -0.10101
《计算机组成原理》
Intel 8086: 16位
Intel 80386,80486, pentium：32位
精品ppt
13
1计算机的组成
1.1中央处理器 1.2存储体系 1.3主板主要部件 1.4系统总线 1.5输入设备 1.6输出设备
精品ppt
14
中央处理器（ CPU ）
包含运算器和控制器
能够高速地进行算术运算和逻辑运算 负责对输入信息进行各种处理的部件 一台计算机中有多个处理器，它们各有其不
精品ppt
25
指令和指令系统基本概念
计算机指令系统的“兼容性”问题
由于每种类型的CPU都有自己的指令系统， 因此，某一类计算机的可执行程序代码未必 能在其他计算机上运行。
同一公司的CPU产品通常“向下兼容”—— 新型号的处理器在旧型号处理器指令系统基 础上进行扩充。
精品ppt
26
指令执行过程
（1）CPU的控制器从存储器读取一条指令并放 入指令寄存器。
（2）指令寄存器中的指令经过译码，决定该 指令应该进行何种操作、操作数在哪里。
（3）根据操作数的位置从存储器取得操作数。
……→
精品ppt
27
指令执行过程
（4）运算器按照指令操作码的要求，对 操作数完成规定的运算处理，并根据运 算结果修改或设置处理器的一些状态标 志。
精品ppt
18
中央处理器（ CPU ）
超标量结构
为了加快CPU中指令的处理速度，CPU在执 行当前指令的同时，可以使用指令预取部件 提前向主存或快存去取出一些准备要执行的 指令。CPU采取“流水线”式的工作方式和 结构，实现了“超标量结构”。
精品ppt
19
中央处理器
并行处理和多处理器系统
计算机组成原理第二章参考答案
计算机组成原理第二章参考答案计算机组成原理第二章主要介绍了计算机的层次结构和性能指标。
以下是第二章的参考答案，详细介绍了计算机层次结构的各个层次和性能指标。
第二章：计算机的层次结构和性能指标1. 什么是计算机的层次结构？计算机的层次结构是指计算机系统中各个层次之间的相互关系和功能划分。
计算机的层次结构从上到下分为五个层次：应用层、操作系统层、汇编和机器语言层、微程序层和硬件层。
2. 请介绍计算机的五个层次结构。
- 应用层：计算机的最顶层，负责处理用户的应用程序和数据。
- 操作系统层：负责管理计算机系统的资源和控制计算机的运行。
- 汇编和机器语言层：负责将高级语言转化为机器语言，供计算机硬件执行。
- 微程序层：负责实现计算机指令的具体执行过程。
- 硬件层：计算机的最底层，包括处理器、内存、输入输出设备等硬件组件。
3. 什么是计算机的性能指标？计算机的性能指标是指衡量计算机性能优劣的指标，主要包括速度、存储容量、可靠性和成本四个方面。
4. 请介绍计算机的速度性能指标。
- 响应时间：指从用户发出请求到计算机给出响应的时间。
- 时钟周期：指计算机内部处理器的时钟周期时间。
- 主频：指处理器的时钟频率，单位为赫兹。
- MIPS：指每秒执行百万条指令数，是衡量计算机运算速度的指标。
5. 请介绍计算机的存储容量性能指标。
- 主存容量：指计算机中用于存储程序和数据的主存容量。
- 硬盘容量：指计算机中用于存储大容量数据的硬盘容量。
- 缓存容量：指计算机中用于提高数据访问速度的高速缓存容量。
6. 请介绍计算机的可靠性性能指标。
- 故障率：指计算机发生故障的概率。
- 可用性：指计算机正常工作的时间占总时间的比例。
- 容错能力：指计算机在部分组件故障时仍然可以正常工作的能力。
7. 请介绍计算机的成本性能指标。
- 硬件成本：指计算机硬件的购买和维护成本。
- 能耗成本：指计算机在运行过程中消耗的能源成本。
- 人工成本：指计算机的使用和维护所需的人力成本。
计算机组成原理第2章习题答案
1．设机器数的字长8位(含1位符号位)，分别写出下列各二进制数的原码、补码和反码：0，-0，，，，，1101，-1101。
解：2．写出下列各数的原码、补码和反码：7/16，4/16，1/16，±0，-7/16,-4/16,-1/16。
解：7/16=7*2-4=4/16=4*2-4=1/16=1*2-4=真值原码补码反码7/164/161/16+0-0-1/16-4/16-7/163．已知下列数的原码表示，分别写出它们的补码表示：[X1]原=，[X2]原=。
解：[X1]补=，[X2]补=。
4．已知下列数的补码表示，分别写出它们的真值：[X1]补=，[X2]补=。
解： X1=， X2=。
5．设一个二进制小数X≥0，表示成X=，其中a1～a6取“1”或“O”：(1)若要X>1/2，a1～a6要满足什么条件?(2)若要X≥1/8，a1～a6要满足什么条件?(3)若要1/4≥X>1/16,a1～a6要满足什么条件?解：(1) X>1/2的代码为：～。
a1=1,a2+a3+a4+a5+a6=1。
(2) X≥1/8的代码为：～(1/8～63/64)a1+a2=0,a3=1或a1=0，a2=1,或a2=1（3）1/4≥X>1/16的代码为：～（5/64～1/4）a1+a2+a3 =0, a4=1,a5+a6=1 或a1+a2=0,a3=1 或a2=1，a1+a3+a4+a5+a6=0 6．设[X]原=(1)若要X>-1/2，a1～a6要满足什么条件?(2)若要-1/8≥X≥-1/4,a1～a6要满足什么条件?解：(1) X>-1/2的代码为：～（-1/64～-31/64）。
a1=0,a2+a3+a4+a5+a6=1。
(2) -1/8≥X≥-1/4的代码为：～(-1/8～-1/4)a1+a2 =0, a3=1或a2=1，a1+a3+a4+a5+a6=07．若上题中[X]原改为[X]补，结果如何?解：(1) X>-1/2的代码为：～（-31/64～-1/64）。
计算机组成原理第2章--例题及参考答案
请预览后下载！第二章数码系统例题及答案例题1写出下列各数的原码、反码、补码、移码（用二进制数表示）。
（1）－）－35/64 35/64 35/64 （（2）23/128 23/128 （（3）－）－127127（4）用小数表示－）用小数表示－1 1 1 （（5）用整数表示－）用整数表示－1 1 1 （（6）用整数表示－）用整数表示－128128解：－解：－11在定点小数中原码和反码表示不出来，但补码可以表示，－在定点小数中原码和反码表示不出来，但补码可以表示，－11在定点整数中华表示最大的负数，－大的负数，－128128在定点整数表示中原码和反码表示不出来，但补码可以。
十进制数二进制真值原码表示反码表示补码表示移码表示－35/64-0.100011 1.1000110 1.0111001 1.01110100.011101023/1280.00101110.00101110.00101110.0010111 1.0010111－127-111111*********10000000100000010000001用小数表示－用小数表示－11-1.0 1.00000000.000000用整数表示－用整数表示－11-110000001111111101111111101111111用整数表示－用整数表示－128128-100000001000000000000000例题2设机器字长为16位，分别用定点小数和定点整数表示，分析其原码和补码的表示范围。
解：（1）定点）定点小数小数表示最小负数最大负数最大负数 0 0 0 最小正数最小正数最大正数二进制原码二进制原码 1.111 1.111 1.111......111 1.000111 1.000......001 0.000001 0.000......001 0.111001 0.111 (111)十进制真值十进制真值 - (1-2 - (1-215) -215 2－15 1-2-15原码表示的范围：- (1-215) ～1-2-15二进制补码二进制补码 1.000 1.000 1.000......000 1.111000 1.111......111 0.000111 0.000......001 0.111001 0.111 (111)十进制真值十进制真值 -1 -2 -1 -2152－151-2-15原码表示的范围：- 1 ～1-2-15（2）定点）定点整数整数表示表示最小负数最小负数最小负数 最大负数最大负数最大负数 0 0 0 最小正数最小正数最小正数 最大正数最大正数最大正数 二进制原码二进制原码 1111 1111 1111......111 1000111 1000......001 0000001 0000......001 0111001 0111 (111111)十进制真值十进制真值 - (2 - (215－1) -1 1) -1 ＋＋1 215－1 1原码表示的范围：- (215－1) ～215－1 [-32767 ~ +32767]二进制补码二进制补码 1000 1000 1000......000 1111000 1111......111 0000111 0000......001 0111001 0111 (111111)十进制真值十进制真值 -1 +1 2 -1 +1 215-1-1原码表示的范围： - 215～ 215-1 [-32768 ~ +32767]一、选择题1．下列数中最小的数为（．下列数中最小的数为（ ））。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
16位组内成进位 传送函数和进位生成函数两个部分：
进位生成函数
进位传送函数
各组间进位的表达式：
各小组的进位生成函数和进位传递函数 的逻辑表达式：
一位全加器：
一位全加器真值表：
一位全加器的逻辑图：
1
=1
&
&
=1
2.5.1 多功能算术逻辑运算单元(ALU)
1．并行加法器及其进位链 并行加法器使用的全加器的位数与操作 数的位数相同，它能够同时对操作数的 各位进行相加，所以称为并行加法器。 将进位信号的产生与传递的逻辑结构称 为进位链。
组内各位的进位表达式为:
4位一组并行进位链逻辑图：
4位一组并行进位链示意图：
16位组内并行、组间串行进位链框图：
进位链延迟时间：
由于每一组并行进位网络都是二级门， 设每级门延迟为 td ，则 16 位组内并行组 间串行进位链的延迟时间是8td。
2)组内并行、组间并行的进位链
这种进位链又称为多重分组跳跃进位链。 组间也采用并行进位链结构，这样将会 进一步提高运算速度。
各组的 进位生 成函数
各组的 进位传 递函数
组内、组间并行进位第一组内进位链逻辑图
延迟时间：
由于每一组并行进位网络都是二级门， 设每级门延迟为 td 产生所有进位的延迟 时间为6td。
补码加减法的实现逻辑框图
（1）串行进位的并行加法器
当操作数为 n ＋ 1 位长时，需要用 n ＋ l 位 全加器构成加法器。 延迟时间：包括进位信号的产生和传递 所占用的时间及加法器本身求和的延迟 时间。 特点：线路简单，速度慢。
串行进位的并行加法器：
（2）并行进位的并行加法器
要提高加法器的运算速度，就必须解决进 位信号的产生和传递问题。 设 = 称为进位传递函数或进位传递 条件。 设 = 称为进位产生函数或本地进位。 由于在一位全加器中，进位信号可表示为：
将串行进位链的表达式改写成如下形式：
各进位信号的产生不再 与低位的进位信号有关， 而只与两个参加运算的 数和C0有关.
1)组内并行、组间串行的进位链
这种进位链也称为单重分组跳跃进位。 以16位加法器为例，一般可分作4个小组， 每小组4位，每组内部都采用并行进位结 构，组间采用串行进位传递结构。