计算机组成原理包健版答案.docx
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计算机组成原理包健版答案
1
.1
概述数字计算机的发展经过了哪几个代?
各代的基本特征是什么?
略。
1
.2
你学习计算机知识后,准备做哪方面的应用?
略。
1
.3
试举一个你所熟悉的计算机应用例子。
略。
1
.4
计算机通常有哪些分类方法?
你比较了解的有哪些类型的计算机?
`
。
1
.5
计算机硬件系统的主要指标有哪些?
答:
机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。
答:
计算机硬件系统的主要指标有:
机器字长、存储容量、运算速度等。
1
.6
什么是机器字长?
它对计算机性能有哪些影响?
答:
指CPU一次能处理的数据位数。
它影响着计算机的运算速度,硬件成本、指令系
统功能,数据处理精度等。
1
.7
什么是存储容量?
什么是主存?
什么是辅存?
答:
存储容量指的是存储器可以存放数据的数量(如字节数)
。
它包括主存容量和辅
存容量。
主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。
如内存等。
辅存指的是CPU不能直接访问,必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存
储器,如硬盘,u盘等。
1
.8
根据下列题目的描述,找出最匹配的词或短语,每个词或短语只能使用一次。
(1)为个人使用而设计的计算机,通常有图形显示器、键盘和鼠标。
(2)计算机中的核心部件,它执行程序中的指令。
它具有加法、测试和控制其他部件的功能。
(3)计算机的一个组成部分,运行态的程序和相关数据置于其中。
(4)处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。
(5)嵌入在其他设备中的计算机,运行设计好的应用程序实现相应功能。
(6)在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。
(7)管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。
(8)将高级语言翻译成机器语言的程序。
(9)将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。
(10)计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。
供选择的词或短语:
1、汇编器2、嵌入式系统3、中央处理器(CPU)4、编译器
5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机
9、主存储器10、VLSI
答:
(1)8,
(2)3,(3)9,(4)6,(5)2,
(6)10,(7)5,(8)4,(9)1,(10)7
1
计算机系统有哪些部分组成?
硬件由哪些构成?
答:
计算机系统硬件系统和软件系统组成。
硬件由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部件构成
1.9冯·诺伊曼VonNeumann计算机的主要设计思想是什么?
略。
1.10计算机硬件有哪些部件,各部件的作用是什么?
略。
1.11计算机软件包括哪几类?
说明它们的用途。
略。
1.12简述计算机系统的多级层次结构的分层理由及各层的功能。
略。
1.13通过计算机系统的层次结构学习,你对计算机系统有了怎样的了解?
略。
第二章
2.1数字信号和模拟信号的主要区别是什么?
与模拟电路相比,数字电路有何特点?
略。
2.2二极管两端需要加多大的电压才使二极管导通?
答:
大于二极管的正向特性存在死区电压V(r硅二极管约为0.7V,锗二极管约为0.2V)
2.3三极管何时处于截止状态,何时处于饱和状态?
答:
当输入电压
Vi>0,且Vi<死区电压
Vr’,三极管处于截止状态。
当输入电压
i增大,基极电流
I
B
集电极电流
I
C随之增大,输入电压
CE=CC-
V
、
VV
CC不断下降,当
CE降到0.7V以下时,发射结仍正向偏置,集电结则由反向偏置转为
IR
V
正向偏置,此时三极管进入
饱和状态。
2.4双极型逻辑门和单极型逻辑分别是怎样形成的?
它们各有何特点?
略.
2.5实现逻辑代数的基本运算有哪几种逻辑门?
答:
与,或,非。
2.6分析图2-41所示的逻辑电路图,写出表达式并进行化简。
2
A
A
BB
F
F
C
D
(a)
(b)
图2-41习题2.6图
答:
(a)FAB
(b)F=AD+C+BD
2.7请用代数化简法将下列各逻辑表达式化成最简式。
(1)FABBCBCAB
答:
FABACBC
(2)FADADABACBDACEFBEFDEFG
答:
FACBDBEF
2.8分析图2-42所示的逻辑电路,列出真值表,说明其逻辑功能。
X0
A
X1
F1
F
B
X2
C
X3
F2
A1A0
图2-42习题2.8图图2-43习题2.9图
2.8答:
3
A1
A0X0X1X2X3
F
0
0
X
X
X
X
X
0
0
1
X
X
X
X
X
1
1
0
X
X
X
X
X
2
1
1
X
X
X
X
X
3
图2-42是一个四选一电路
2.9分析图2-43所示的逻辑电路图,列出真值表,说明其逻辑功能。
答:
A
B
C
F
1F2
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
图2-43是一个一位全加器,A,B为加数和被加数,C为低位进位,F1为和,F2为产生的进位。
(图中有错误,第4个与门的输入少了A)
2.10请用卡诺图法将下列各逻辑表达式化成最简式。
(1)F
ABABDACBCD
(2)F
ACABBCDBCECDE
答:
(1)F
AC
AB
(2)F
AB
BD
CEAC
2.11简述组合逻辑电路的设计过程。
略:
4
2.12用与非门设计实现下列函数的组合逻辑电路。
(1)
(2)
F(A,B,C,D)
m(0,2,6,7,10,13,14,15)
;
F(A,B,C,D)
m(2,4,5,6,7,10)
(0,3,8,15)。
答:
(1)
FABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD
=BCCDABDABD=BCCDABDABD
图略。
(2)
FABCDABCDABCDABCDABCDABCD(ABCDABCDABCDABCD)
=ACABBCD=ACABBCD
图略。
2.13用一位全加器组成4位并行进位加法器,其并行进位电路应该如何实现?
略。
2.14请画出74LS273的典型用法的接线图。
2.15什么是三态门?
一般应用在什么场合?
略
2.16计算机中常用的寄存器有哪些?
请说明如何使用?
略
2.17请说明74LS299的功能及使用方法。
略
2.18请说明74LS161的功能及使用方法。
略
习题3
3.1求下列各数的十进制数值:
(1)(267.3)8
(2)(BD.C)16
(3)(1011011.101)2
答:
.
(1)183.375
,
(2)189.75
,(3)91.625
3.2将下列十进制数转化为二进制、八进制和十六进制数据(小数取四位二进制有效数据):
(1)-282.75
(2)123.46(3)-115/512(4)44.9375
5
答:
2.
序号
十进制
十六进制
二进制
八进制
(1)
-282.75
-11A.C
-100011010.1100-432.6
(2)
123.46
7B.7
1111011.0111
173.34
(3)-115/512
-0.388
-0.001110011
-0.163
(4)
44.9375
2C.F
101100.1111
54.74
3.3写出下列各数的原码、反码和补码,机器数长度为
8
位:
(1)0
(2)-127
(3)-0.5
(4)-19/128
(5
)100
(6)23/64
序号
真值
原码
补码
反码
(1)
0
00000000
00000000
00000000
1000000011111111
0.00000000.00000000.0000000
1.00000001.1111111
(2)-127111111111000000110000000
(3)-0.51.10000001.10000001.0111111
(4)
-19/1281.0010011
1.1101101
1.1101100
(5)
100
01100100
01100100
01100100
(6)
23/64
0.0101110
0.0101110
0.0101110
3.4写出下列各机器数的二进制真值
X:
(1)[X]补=0.1001
(2)[X]补=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]补=1,0000000(10)[X]反=1,0000000(11)[X]原=1,0000000
(12)[X]移=1,0000000
答:
(1)
+0.1001
(7)-0111
(2)
-0.0111
(8)
+1001
(3)
+0.1101
(9)
-10000000
(4)
-0.1101
(10)
-01111111
(5)
+0.1011
(11)
-00000000
(6)
-0.0100
(12)
00000000
3.5设某机器数字长为8位,有两个数的16进制表示形式为9CH和FFH,问:
若它们
分别表示为下列格式的机器数时,其对应的十进制真值是多少?
(1)无符号整数;
6
(2)原码表示的定点整数;
(3)原码表示的定点小数;
(4)补码表示的定点整数;
(5)补码表示的定点小数;
(6)反码表示的定点整数;
(7)移码表示的定点整数。
答:
数
9CH
FFH
无符号整数
+156
255
原码表示的定点整数
-28
-127
原码表示的定点小数
-(2
-2
-2-5
)=0.21875
-(1-2
-7)
补码表示的定点整数
-100
-1
补码表示的定点小数
-(2
-1
+2-2
+2-5)=0.78125
-2
-7
反码表示的定点整数
-99
-0
移码表示的定点整数
+28
127
3.6假设某规格化浮点数的尾数表示形式为M0.M1Mn,选择正确的答案写在横线
上:
(1)若尾数用原码表示,则尾数必须满足。
(2)若尾数用补码表示,则尾数必须满足。
A.M0=0B.M0=1C.M1=0D.M1=1
E.M0.M1=0.0F.M0.M1=1.1G.M0.M1=0.1或M0.M1=1.0H.M0.M1=1.0
答:
(1)D;
(2)G
3.7浮点数的表示范围取决于的位数,浮点数的表示精度取决于
的位数,浮点数的正负取决于,在浮点数的表示中是隐含规
定的。
A.数符B.阶符C.尾数D.阶码
E.阶码的底
答:
D,C,A,E
3.8设一浮点数格式为:
字长12位,阶码6位,用移码表示,尾数6位,用原码表
示,阶码在前,尾数(包括数符)在后,则按照该格式:
(1)已知X=-25/64,Y=2.875,求数据X、Y的规格化的浮点数形式。
(2)已知Z的浮点数以十六进制表示为9F4H,则求Z的十进制真值。
答:
0.875=7/8
(1)
-1
[X]
011111
X=-0.11001×2
浮
=1.11001×2
[X]
浮=0,11111
1,11001
Y=23/8=0.10111
2
[Y]
100010
×2,
浮
=0.10111×2
[Y]
浮=1,00010
0,10111
7
(2)[Z]浮=100111110100=-0.10100×2100111
Z=-80
3.9设一机器数字长16位,求下列各机器数的表示范围:
(1)无符号整数;
(2)原码表示的定点整数;
(3)补码表示的定点整数;
(4)补码表示的定点小数;
(5)
非规格化浮点表示,格式为:
阶码
8位,用移码表示,尾数
8位,用补码表示(要
求写出最大数、最小数、最大负数、最小正数)
;
(6)
上述浮点格式的规格化浮点表示范围(要求写出最大数、最小数、最大负数、
最小正数)。
6答:
机器字长16位,下列各术的表示范围
(1)
无符号整数
0~216-1
(2)
原码定点整数
-(215-1)~+215-1
(3)
补码定点整数
-215~+215-1
(4)
补码定点小数
-1~+1
-2-15
(5)、(6)阶码八位,移码表示,尾数8位,补码表示
最大数
最小数
最大负数
最小正数
非规格化
浮点数
(1-2
-7)×2+127
-1
×2+127
-2-7×2-127
2
-7×2-127
规格化
浮点数
(1-2
-7)×2+127
-1
×2+127
-0.5+2-7)
×2-127
0.5×2-127
3.10将下列十进制数转换为IEEE754单精度浮点数格式:
(1)+36.75
(2)-35/256
答:
+36.75=100100.11=1.0010011*255+127=132
01000010000100110000000000000000
3.11求下列各IEEE754单精度浮点数的十进制真值:
(1)43990000H
(2)00000000H
答:
(1)01000011100110010000000000000000
X=(-1)0×(1.0011001)×2135-127
=(100110010)2=(306)10
(2)X=(-1)
0×(1.0000000)
×20-127=(2-127)10
3.12在汉字系统中,有哪几种编码?
它们各自有什么作用?
略。
8
3.13汉字库中存放的是汉字的哪一种编码?
汉字库的容量如何计算?
答:
汉字库中存放的是汉字字模码。
汉字库的容量可按下列:
存储每个汉字字模点阵所需的字节数×汉字数×点阵方法数。
3
.14
在一个应用系统中,需要构造一个包含了
100
个汉字的汉字库,假设采用16×
16的汉字字形,问:
该汉字库所占存储容量是多少字节?
一篇由
50个汉字构成
的短文,需要占用多少字节的存储容量来存储其纯文本?
答:
16×2×100=3200字节;2×50=100字节。
3
.15
汉字系统的几种编码中,对于某个汉字来说,是
惟一的。
A.输入码B.
字模码C.
机内码
答:
C。
3.16若下面的奇偶校验码均正确,请指出哪些是奇校验码,哪些是偶校验码。
(1)10110110
(2)01111110(3)11011000(4)10100001
答:
奇校验码:
(1)、(4);偶校验码:
(2),(3)。
3.17在7位的ASCII码的最高位前面添加一位奇(偶)校验位后,即可构成8位的
ASCII码的奇(偶)校验码。
假设字符“A”的这样的奇(偶)校验码为41H,则
它是
(1);字符“C”的这样的
(1)是
(2)。
(1):
A.奇校验码B.偶校验码
(2):
A.43HB.87HC.C3HD.86H
答:
(1)B;
(2)C。
3.18对于3.6.2节所介绍的k=8,r=4的能纠错一位的海明码,若编码为
100110111100,试判断该海明码是否有误,若有,请纠正,并写出其8位正确
的有效信息。
答:
10000111
3.19试设计有效信息为10位的能纠错一位的海明码的编码和译码方案,并写出有
效信息0110111001的海明码。
答:
k=10,r=4
H14
H13
H12
D
10
D9
D8
P4=D10
D9
P3=D10
D9
P
2=D10
D7
P1=D9
D7
的海明码的排列如下:
编码
H11H10H9H8H7H6H5
D7D6
D5P4D4D3D2
D8
D7
D6
D5
D8
D4
D3
D2
D6
D4
D3
D1
D
D
D
D
5
4
2
1
:
H4H3H2H1
P3D1P2P1
译码:
S4=P4
D10
D9
D8
D7
D6
D5
S3=P3
D10
D9
D8
D4
D3
D2
S2=P2
D10
D7
D6
D4
D3
D1
S=PD9
DD5
D4
D2
D1
1
1
7
9
指误字:
S4S3S2S1
效信息0110111001的海明码:
01101101001110
3.20
在3.6.2节所介绍有效信息为8位的能纠错一位的海明码基础上,思考如何改
进,使其能够达到检错两位并能纠错一位的校验能力。
答:
略
设生成多项式为
X3+X+1(即1011B),请计算有效数据
10101的CRC编码。
答:
101010101
3.21
试分析3.3
节介绍的三种奇偶校验、海明校验和
CRC校验三种校验码的检错纠
错能力,它们的码距各为多少?
答:
奇偶校验码只能检错,可检单个、奇数个错,码距=2;
海明校验可以纠一位错。
CRC校验可以纠一位错。
3.22在Motorola系列的微处理器中,数据存放在内存的规则是高位字节存放在低
地址单元的,对照图3.10写出各数据在这种情况下的存储方式。
略
习题4
4.1设X=0.1101,Y=-0.0110,求:
(1)[X]补
(2)[-X]
补
(3)[2X]补
(4)[-2X]
补
(5)[X/2]
补
(6)[-X/2]
补
(7)[Y]补
(8)[-Y]
补
(9)[2Y]
补
(10)[-2Y]
补
(11)[Y/2]
补
(12)[-Y/2]
补
(13)[-Y/4]补
1.
(1)[X]补=0.1101
(2)[-X]
补=1.0011
(3)
[2X]
补=0.1010
溢出
(4)
[-2X]
补=1.0110
溢出
(5)
[X/2]
补=0.0110
注意:
参见
P109中的补码算术移位规则,以及
P110的例4.4
(6)
[-X/2]
补=1.1001
(7)[Y]补=1.1010
(8)[-Y]补=0.0110
(9)[2Y]补=1.0100
(10)[-2Y]补=0.1100
(11)[Y/2]补=1.1101
10
(12)[-Y/2]补=0.0010
(13)[-Y/4]补=0.0001
4.2已知X和Y,用变形补码计算
X+Y和X-Y,并指出运算结果是否溢出:
(1)X=0.11011
,Y=0.11111
(2)X=-0.1101
,Y=0.0110
答:
.
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