计算机组成原理第四版张基温课后答案

-4
+8
11111100
00001000
-8
11111000
1.14 将十进制数15/2及-0.3125表示成二进制 浮点规格化数（阶符1位，阶码2位，数符1位， 尾数4位） 解：（1）15/2=111.1B,表示成规格化数，若 阶码与尾数均用原码表示，则它可表示为 0.1111×2011; 在机器中可写为01101111 （2）-0.3125=-0.0101B，可表示为 1.101×2101；在机器中可写为10111010
（4）具体实现：
2.14 某存储器容量为4KB，其中，ROM 2KB， 选用EPROM 2Kx 8 /片、RAM 2KB , 选用芯 片RAM 1K×8/片、地址线A15～A0。写出全部 片选信号的逻辑式。 解：(1) 确定芯片：根据要求ROM的容量为 2KB，故只需1 片EPROM；而RAM的容量为 2KB，故需RAM芯片2 片。（2）片内地址： 对于ROM片内地址为11位，用了地址线的 A10~A0。这11根地址线；RAM片内地址为10 位，用了地址线的A9～A0。
0
0 1 0 0 0 1 0
0
0 1 0 0 0 1 1
1.20 利用基本性质证明下列等式：
AB BC C A AB BC CA AB AC BC C 1
法1：左右两边式子与ABC 法2： A A 1 A 1 A
AB BC C A AB BC CA
1.10 把下列各数译成8位的二进制数补码：
解：真值 补码
+19
-19
00010011
11101101
+75
-56 +37 -48
01001011
11001000 00100101 11010000
真值
+1
补码
00000001
-1
+2
11111111
00000010
-2
+4
11111110
00000100
n 4
因此至少需要14位
1.4（5） 7.75×2.4 解： 7.75D×2.4D = 111.11B×10.011B = 10010.01101B = 18.406D 其他正确结果：
A. 7.75D×2.4D = 111.11B×10.01B = 10001.0111B B. 7.75D×2.4D = 111.11B×10.01101B = 10010.1010011B
2.34 cache与虚拟存储器在原理和功能方面有 何不同和相似之处？
答：cache与虚拟存储器在原理和功能方面存 在相似之处，但有重要差别。 相同之处：都利用了程序局部性原理，把程序 划分成为许多信息块，运行时能自动地把信息 块从慢速存储器向快速存储器调度，信息块的 调度采用一定的替换策略以提高继续运行时的 命中率。它们采用的地址变换、地址映像方式 和替换算法是相同的。
（2）记忆功能。计算机应能够“记住”原 始数据和解题步骤以及解题过程中的一些 中间结果。
（3）计算功能。计算机应能进行一些最基 本的运算，组成人们所需要的一切计算。
（4）判断功能。计算机在进行一步操作后， 应能从预先无法确定的几种方案中选择 一种操作方案。
（5）自我控制能力。计算机应能保证程序 执行的正确性和各部件之间的协调性。
1.4（4） 49.5×52.75 解： 49.5D×52.75D = 110001.1B×110100.11B = 101000110011.001B = 2611.125D 1.5 EFH=?D EFH=14×161+15×160=224+15=239 说明：H——标识16进制数的后缀 (EF)16
ABC CB A ABC C B A ABC ABC


得证。
AB AC BC C 1
证明： 左边 AB AC BC C BC） （
AB AC BC C BC） （ =AB AC B C AB B）（AC C） （ =A B A C 1 B C 1 右边
[X]补=11101011, [Y]补=01001010,
则[X-Y]补= A
其他方法：
[x]原=10010101 [Y]原=01001010 下一步怎么做？
(1) 10010101-01001010=01001011
(2) 10010101+11001010=101011111 ; …
X的真值：-0010101 Y的真值：+1001010 X-Y= -0010101- 1001010= -1011111 (真值) 补码：1 0100001
答：存储器层次结构可以提高计算机存储系统 的性能价格比，即在速度方面接近最高级的存 储器，在容量和价格方面接近最低级的存储器。 实现存储器层次结构的先决条件是程序局部性， 即存储器访问的局部性是实现存储器层次结构 的基础。其度量方法主要是存储系统的命中率， 由高级存储器向低级存储器访问数据时，能够 得到数据的概率。
2.17
◇改进不归零制（NRZI）
记录“1” 时改变方 向
1
0
0
1Leabharlann Baidu
1
1 0 1
记录 “0 时 不改变 方向
◇改进调频制(MFM)
“1”在位 周期中间 改 变方 向
1
0
0
1
1
1 0 1
!注意:MFM是
FM的改进,只有 在记录连续两 个或以上0时电 流方向才翻转 一次
“1”是 “0 ”频 率的2 倍
第 章 存储系统
2
● 2.1 主存储器 ● 2.2 辅助存储器 ● 2.3 存储体系
计算机以运算器为中心以存储器为中心(目前 )
课外作业
(1) P89~P91:
2.3 2.5 2.8 (写思路、画图) 2.14 2.17 2.20
(2) P91: 2.25 P92: 2.34
END
习题讲解
2.3 ROM与RAM两者的差别是什么？
（3）选片：主存中有3 片芯片，至少需要2 位地址信号加以区别，按其总容量需要12根 地址线，可以考虑用1根地址线A11作为区别 EPROM和RAM的片选信号，对于2 片RAM 芯片可利用A10来区别其片选信号。由此.可得 到如下的逻辑式：
EPROM ： CS 0 A11 RAM：
CS1 A11 A10 CS 2 A11 A10

1.22 若计算机准备传送的有效信息为 1010110010001111，生成多项式为CRC12,请为其写出CRC码。 解：CRC-12=1100000001111，设校验码为K 位，则K=12，信息位的多项式X＝ 1010110010001111000000000000
做模2除得余数为111111111000
如图：
地址线的并连可画得更清楚些
（3）对4组芯片进行字扩展。每组芯片看成1 个64K*16位的存储体 ，地址线有16根；而主 存容量为256KB=218B，即共需地址线18根。 所以用2根地址线来选存储体：A0~A15为体内 地址，各体地址线并接；地址高位A16和A17接 片选译码器的输入，译码器的4个输出分别接 各存储体的CS端，用以选择4个存储体中的1 个；数据线并接；读写信号线并接。
证明： 左边 AB C C A A BC C B B A
ABC ABC ABC ABC CB A C B A
AB C C A A BC CA B B
AB BC CA 右边
1.7 已知：[X]补=11101011, [Y]补=01001010, 则[X-Y]补= A 解： [-Y]补=10110110 (符号位取反，各位数值 位按位取反，末位加1) 则[X-Y]补= [X]补+ [-Y]补
= 11101011+10110110 (符号位有进位不一定为溢出)
判别溢出的方法之一： 使用双符号位相加，若两符号位相同， 则不溢出，否则溢出。 如： 111101011+110110110 = 1110100001 不溢出，结果为10100001
答：(1) RAM是随机存取存储器; ROM是只读 存储器； (2) RAM是易失性的，一旦掉电，则所有信息 全部丢失；ROM是非易失性的，其信息可以 长期保存，常用于存放一些固定用的数据和 程序，如计算机的自检程序、BIOS、游戏卡 中的游戏，等等。
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？ 答：存储元：存储一位二进制信息的基本单元
用于双密度磁盘.
2.20
解：（1）磁盘容量＝4×12288B/道×275道＝ 13516800B （2）传输率＝3000转/60s×12288B＝ 614400B/s （3）平均等待时间＝1/（2×转速）＝1 （2×3000/60）＝0.01s＝10ms
2.25 存储系统的层次结构可以解决什么问题？ 实现存储器层次结构的先决条件是什么？用什 么度量？
不同之处：cache用于弥补主存与CPU之间的 速度差异，而虚拟存储器则用来弥补主存容量 的不足；cache每次传送的信息块是定长的， 且只有几十字节。虚拟存储器的信息块可以是 定长的页，也可以是不定长的段，长度也比较 大。CPU可直接访问cache，但不能直接访问 辅存。cache与主存信息交换的过程全部由硬 件实现，主存与辅存的信息交换则通过辅助软 件与存储管理软件来完成。
Ef E S M
1.18 画出函数的真值表：f ( A, B, C) A B BC
A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1
C
1
0 1 0 1 0 1 0
A B BC A B BC
0
0 0 0 0 0 1 1
电路；
存储单元：由若干存储元组成，用来存放 多位二进制信息，具有独立地址，可以独立访 问；
存储体：是存储单元的集合，它由许多存 储单元组成，用来存储大量的数据和程序。
存储单元地址：现代计算机存储器的访问还是基 于地址的，为此要为每个存储单元设置一个线性 地址，信息按地址存入或取出。
计算机在存取数据时，以存储单元为单位 进行存取。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。同一单元的存储元 必须并行工作，同时读出、写入。由许多存储单 元构成了一台机器的存储体。由于每个存储单元 在存储体中的地位平等，为区别不同单元，为每 个存储单元赋予地址，都有一条唯一的地址线与 存储单元地址编码对应。
● 小结
计算机系统概述
● 1.1 计算工具及其进步
● 1.2 0、1编码
● 1.3 电子数字计算机工作原理
● 1.4 现代计算机系统结构与发展
● —— 重要知识点
课外作业
(1)P50: 1.3 1.4 (5) 1.5 EFH 1.7 (写过程) 1.10 1.11 1.14 (2)P51: 1.18 (1) 1.20(4)
END
习题讲解
1.2 把114、0.6875这两个十进制数转换为 7位字长的二进制数 解： 114D=1110010B (除2取余)
0.6875=0.1011000B
(乘2取整)
1.3 用二进制表示一个4位十进制整数最少需 多少位（不考虑符号位）？
解：设需要n位二进制，则
2 10 , n 4lg10 / lg 2 14
则CRC码为1010110010001111111111111000
1.23 按照诺伊曼原理，现代计算机应具备 哪些功能？
答：按照Neumann提出原理，计算机必须 具有如下功能： （1）输入输出功能。计算机必须有能力把 原始数据和解题步骤接收下来（输入）， 把计算结果和计算过程中出现的情况告诉 （输出）给使用者。
2.8 设计一个用64K*1位的芯片构成256K*16 位的存储器，画出组织结构图。 （1）要用64K*1的芯片构造256K*16位的存 储器，需要字/位同时扩展，共需芯片64片 （2）先进行位扩展，每16个芯片为一组（共 4组），扩展成一个64K*16位的存储体 ：片 选端CS、读写信号并接；CPU的16根地址线 并连到各芯片的16根地址线（64K=216）上； CPU数据线的每1根与一个片中的数据线相连。
得证。
其他方法：摩根律
AB BC C A AB BC CA
证明：
左边 AB BC C A AB BC C A A B B C C A ... ABC A B C 右边 ... ABC A B C