计算机组成原理课后题答案

..第一章系统给概论习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 一1.l解释下列名词摩尔定律：对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测，其主要内容是：成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番，性能将提高一倍，而其价格将降低一半。主存:计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取。控制器：计算机的指挥中心，它使计算机各部件自动协调地工作。时钟周期：时钟周期是时钟频率的倒数，也称为节拍周期或T周期，是处理操作最基本的时间单位。多核处理器：多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。字长：运算器一次运算处理的二进制位数。存储容量:存储器中可存二进制信息的总量。CPI：指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。MIPS：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。CPU时间：计算某个任务时CPU实际消耗的时间，也即CPU真正花费在某程序上的时间。计算机系统的层次结构：计算机系统的层次结构由多级构成，一般分成5级，由低到高分别是：微程序设计级，机器语言级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。基准测试程序：把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 程序。软/硬件功能的等价性：从逻辑功能的角度来看，硬件和软件在完成某项功能上是相同的，称为软/硬件功能是等价的，如浮点运算既可以由软件实现，也可以由专门的硬件实现。固件：是一种软件的固化，其目的是为了加快软件的执行速度。可靠性：可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。MTTF：平均无故障时间，指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。MTTR：系统的平均修复时间。MTBF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。可用性：指系统在任意时刻可使用的概率，可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。1.2什么是计算机系统的硬件和软件？为什么说计算机系统的硬件和软件在逻辑功能上是等价的？答：计算机硬件系统是指构成计算机系统的电子线路和电子元件等物理设备的总称。硬件是构成计算机的物质基础，是计算机系统的核心。计算机的硬件系统包含运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件。计算机软件是计算机中全部程序的集合。软件按其功能分成应用软件和系统软件两大类。计算机硬件实现的往往是最基本的算术运算和逻辑运算功能，而其它功能大多是通过软件的扩充得以实现的。有许多功能可以由硬件实现，也可以由软件实现，即从用户的角度来看它们在功能上是等价的，这一等价性被称为软/硬件逻辑功能的等价性。..word....1.3·诺依曼型计算机的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？各起什么作用？答：冯诺依曼型计算机的基本思想是存储程序和程序控制，其中的“存储程序”是指将解题的步骤编写成程序，然后把存储存放到计算机的内存中，而“程序控制”是指控制器读出存放在存储器中的程序并根据该程序控制全机协调工作以完成程序的功能。根据冯诺依曼型计算机的基本思想，计算机的硬件应该由运算器、控制器、存储器、输入/输出设备和总线组成。各部件的作用：运算器：对数据进行运算的部件。存储器：存放程序和数据。控制器：根据指令的功能控制构成计算机的各大功能部件协调工作，共同完成指令的功能。输入设备：将外部信息输送到主机内部的设备。输出设备：能将计算机内部的信息以不同并且相应的形式反馈给人们的设备。总线：连接两个或多个设备（部件）的公共信息通路。1.4什么是计算机字长？它取决于什么？计算机字长统一了哪些部件的长度？答：计算机的字长一般指一次参与运算数据的基本长度，用二进制数位的长度来衡量。它取决于运算器一次运算处理的二进制位数。它是计算机的重要性能指标。常用的计算机字长有8位、16位、32位及64位。一般与计算机内部寄存器、加法器、数据总线的位数以及存储器字长等长，因此，字长直接影响硬件的代价。1.5计算机系统从功能上可划分为哪些层次？各层次在计算机系统中起什么作用？答：计算机系统分成五级层次结构，第1级为微程序设计级、第2级为机器语言级、第3级为操作系统级、第4级为汇编语言级、第5级为高级语言级。各层次的作用：微程序级：为机器指令级提供机器指令的解释指行功能。机器指令级：是软件系统和硬件系统的界面，一条机器指令的功能由微程序机器级的一段微型程序的功能实现。操作系统级：调度计算机中的软件和硬件资源。汇编语言级：它将用户编写的接近人类语言的程序， 翻译 阿房宫赋翻译下载德汉翻译pdf阿房宫赋翻译下载阿房宫赋翻译下载翻译理论.doc 成能在机器上运行的目标程序。高级语言级：完全面向用户，是用户关心的目标，可执行各种用途的程序。1.6计算机内部有哪两股信息在流动？它们彼此有什么关系？答：计算机中有两股信息在流动：一股是控制信息，即操作命令，它分散流向各个部件；一股是数据信息，它受控制信息的控制，从一个部件流向另一个部件，在流动的过程被相应的部件加工处理。1.7为什么说计算机系统的软件与硬件可以互相转化？答：计算机硬件实现的往往是最基本的算术运算和逻辑运算功能，而其它功能大多是通过软件的扩充得以实现的。有许多功能可以由硬件实现，也可以由软件实现，即从用户的角度来看它们在功能上是等价的，这一等价性被称为软/硬件逻辑功能的等价性。由于这样的等价性，所以可以说计算机系统的软件与硬件是可以互相转化的。..word....1.8什么叫软件系统？它包含哪些内容？答：一台计算机中全部程序的集合，统称为这台计算机的软件系统。软件按其功能分成应用软件和系统软件两大类。应用软件是用户为解决某种应用问题而编制的一些程序。系统软件用于对计算机系统的管理、调度、监视和服务等功能，常将系统软件分为以下六类：操作系统,言处理程序,标准程序库，服务性程序，数据库管理系统和算机网络软件。1.9说明高级语言、汇编语言和机器语言三者之间的差别和联系。答：机器语言是直接用二进制代码指令表达的计算机语言，是一种面向机器的编程语言，属于低级语言。汇编语言是用助记符号来表示计算机指令的语言，也是低级的语言。高级语言是一类接近于人类自然语言和数学语言的程序设计语言的统称，分为面向过程的语言和面向对象的语言。它们都是计算机的编程语言，并且是计算机编程语言发展的三个阶段。三者各自的特点：使用机器语言编写的程序，占用内存少、执行效率高。缺点：编程工作量大，容易出错；依赖具体的计算机体系，因而程序的通用性、移植性都很差。使用汇编语言编写计算机程序，能够根据特定的应用对代码做最佳的优化，提高运行速度；能够最大限度地发挥硬件的功能。但是编写的代码非常难懂，不好维护；开发效率很低，时间长且单调。高级语言的优点是：编程相对简单、直观、易理解、不容易出错；编写的计算机程序通用性好，具有较好的移植性。1.10什么是系统的可靠性?衡量系统可靠性的指标有哪些?如何提高系统的可靠性?答：系统的可靠性是指系统在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。衡量系统可靠性的指标有三个：平均无故障时间、平均故障间隔时间和可用性。提高系统可靠性的常用 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包括避错和容错。前者即避免错误的出现，从而提高系统的平均无故障时间；后者容许错误的出现，但采取有效的方法来防止其造成的不利影响。1.11假定某计算机1和计算机2以不同的方式实现了相同的指令集,该指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们在程序中所占比例分别为40%、20%、20%、20%，机器1和机器2的时钟周期为600MHZ和800MHZ，各类指令在两机器上的CPI如表1.5所示，求两机器的MIPS各为多少？表1.5两台计算机不同指令的CPIABCDCPI12345CPI22234解：CPI1=2*0.4+0.2*(3+4+5)=3.2MIPS1=f/(CPI1106)=600106/(3.2106)=187.5CPI2=2*0.4+0.2*(2+3+4)=2.6MIPS2=f/(CPI1106)=800106/(2.6106)=307.71.12若某程序编译后生成的目标代码由A、B、C、D四类指令组成，它们在程序中所占比例分别为40%、20%、15%、25%。已知A、B、C、D四类指令的CPI分别为1、2、2、2。现需要对程序进行编译优化，优化后的程序中A类指令条数减少了一半，而其它指令数量..word....未发生变化。假设运行该程序的计算机CPU主频为500MHZ。完成下列各题：1)优化前后程序的CPI各为多少?2)优化前后程序的MIPS各为多少?3）通过上面的计算结果你能得出什么结论？nIC解：1)优化前：CPI=(CPIi)=10.4+20.2+20.15+20.25iICi1=1.6优化后：A、B、C、D四类指令在程序中所占比例分别为1/4、1/4、3/16、5/16，nICCPI=(CPIi)=11/4+21/4+23/16+25/16iICi1=1.75时钟频率2）根据公式MIPS=得CPI106优化前：MIPS=(500106)/(1.6106)=312.5优化后：MIPS=(500106)/(1.75106)=285.73）优化后，A类指令条数减少，造成计算机的CPI增加，MIPS减少。这样的优化虽然减少了A类指令条数，却降低了程序的执行速度。第二章数据表示方法习题二2.1解释下列名词真值：正号和负号分别用“+”和“-”表示，数据位保持二进制值不变的数据表示方法。数值数据：计算机所支持的一种数据类型，用于科学计算，常见的数值数据类型包括小数、整数、浮点数数等。非数值数据：计算机所支持的一种数据类型，一般用来表示符号或文字等没有数值值的数据。机器数：数据在机器中的表示形式，是正负符号数码化后的二进制数据。变形补码：用两个二进制位来表示数字的符号位，其余与补码相同。即“00”表示正，“11”表示负。规格化：将非规格化的数处理成规格化数的过程。规格化数规定尾数用纯小数表示，且真值表示时小数点后第一位不为0（以机器数表示时对小数点后第一位的规定与具体的机器数的形式有关）。机器零：计算机保存数字的位有限，所能表示最小的数也有X围，其中有一个X围之中的数据无法精确表示，当实际的数据处在这个无法精确表示的数据X围时计算机就将该数作为机器零来处理，因此，计算机中的机器零其实对应的不是一个固定的数，而是一个数据表示X围。BCD码：用4位二进制数来表示1位十进制数中的0~9这10个数码，即二进制表示的十进制数。汉字内码：计算机内部存储、处理加工和传输汉字时所用的由0和1符号组成的代码。码距：一组编码中对应位上数字位不同的最小个数。奇偶校验：通过 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 校验码中1的个数的奇/偶性是否改变来判断数据是否出错的一种数据校验方法。海明校验：是一种基于多重奇校验且具有检测与纠正错误的校验方法。其基本原理是将有效信息按某种规律分成若干组，每组安排一个校验位进行奇偶测试，就能提供多位检错信息，以指出最大可能是哪位出错，从而将其纠正。..word....循环冗余校验：是数据通信领域中最常用的一种具有检测与纠正错误能力差错校验码，基利用生成多项式并基于模2运算建立编码规则。检错：检测被传送的信息中是否发生差错。纠错：纠正信息在传送或存储过程中所发生的错误。2.2回答下列问题1)为什么计算机中采用二进制?答：因为二进制具有运算简单和表示简单的优点，除此之外还有可靠和容易实现等特点。具体来说，是因为：（1）技术实现简单，计算机是由逻辑电路组成，逻辑通常只有两个状态，开关的接通与断开，这两种状态正好可以用“1”和“0”表示。（2）简化运算规则：两个二进制数和、积运算组合各有三种，运算规则简单，有利于简化计算机内部结构，提高运算速度。（3）适合逻辑运算：逻辑代数是逻辑运算的理论依据，二进制只有两个数码，正好与逻辑代数中的“真”和“假”相吻合。（4）易于进行转换，二进制与十进制数易于互相转换。2)为什么计算机中采用补码表示带符号的整数?答：采用补码运算具有如下两个特征：（1）因为使用补码可以将符号位和其他位统一处理，同时，减法也可以按加法来处理，即如果是补码表示的数，不管是加减法都直接用加法运算即可实现。（2）两个用补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃。这样的运算有两个好处：（a）使符号位能与有效值部分一起参加运算，从而简化运算规则。从而可以简化运算器的结构，提高运算速度；（减法运算可以用加法运算表示出来。）（b）加法运算比减法运算更易于实现。使减法运算转换为加法运算，进一步简化计算机中运算器的线路设计。3)浮点数的表示X围和精确度分别由什么决定?字长一定时浮点数的表示X围与精确度之间有和关系?答：浮点数的表示X围由阶码的位数决定，精确度由尾数的位数决定。当机器字长一定时，分给阶码的位数越多，尾数占用的位数就越少，则数的表示X围越大。而尾数占用的位数减少，必然会减少数的有效数位，即影响数的精度。4)汉字输入码、机内码和字型码在汉字处理过程中各有何作用？答：汉字输入码、机内码和字型码，分别用于汉字的输入、汉字在计算机内的处理以及汉字的显示和打印。具体来说，计算机要对汉字信息进行处理，首先要将汉字转换成计算机可以识别的二进制形式并输入到计算机，这是由汉字输入码完成的；汉字输入到计算机后，还需要转换成内码才能被计算机处理，显然，汉字内码也应该是二进制形式。如果需要显示和打印汉字，还要将汉字的内码转换成字形码。5)在机内码中如何区分两个ASCII码字符和一个汉字?答：将一个汉字看成是两个扩展ASCII码，使表示GB2312汉字的两个字节的最高位都为1，..word....而每个ASCII码字符中每个字节的最高位为0。这样就能区别一个机内码到底对应一个汉字还是两个西文字符。6)“8421码就是二进制数”。这种说法对吗？为什么？答：这种说法是不对的。8421码是一种最简单的有权码，它选取4位二进制数的前10个代码0000～1001分别对应表示十进制数的10个数码。若按权求和，和数就等于该代码所对应的十进制数。8421码是一种编码方式，用于十进位制与二进制数之间的转换。而二进制数是用0和1两个数码来表示的数。二者是不同的概念，不能等同。7)如何识别浮点数的正负？浮点数能表示的数值X围和数值的精确度取决于什么？答：当采用一般浮点数格式表示浮点数时,阶码和尾数都各包含一位符号位。浮点数的正负由尾数的的符号位决定。当采用IEEE754格式时，通过数符就能判断出浮点数的正负。浮点数能表示的数值X围和数值的精确度，分别取决于阶码的位数和尾数的位数。8)简述CRC的纠错原理。答：发送部件将某信息的CRC码传送至接收部件，接收部件收到CRC码后，仍用约定的生成多项式G(x)去除，若余数为0，表示传送正确；若余数不为0，表示出错，再由余数的值来确定哪一位出错，从而加以纠正。具体的纠错原理如下：（1）不论错误出现在哪一位,均要通过将出错位循环左移到最左边的一位上时被纠正；（2）不为零余数的具有循环特性。即在余数后面补一个零除以生成多项目式,将得到下一个余数,继续在XX数基础上补零除以生成多项式,继续该操作，余数最后能循环到最开始的余数。（3）CRC就是利用不为零余数的循环特性,在循环计算余数的同时，将收到的CRC编码同步移动，当余数循环到等于最左边位出错对应的余数时，表明已将出错的位移到CRC码的最左边,对出错位进行纠错。（4）继续进行余数的循环计算,并同步移动CRC编码,当余数又回到最开始的值时,纠错后的CRC码又回到了最开始的位置。至此，完成CRC的纠错任务。2.3写出下列各数的原码、反码和补码。0，一0，0.10101，一0.10101，0.11111，一0.11111，－0.10000，0.10000解：x=0，则［＋0］＝0.00…0，[＋0]＝0.00…0，［＋0］＝0.00…0；原反补x=-0，则［－0］＝1.00…0，[－0]＝1.11…l，[－0]＝0.00…0；原反补x=0.10101，则［x］＝0.10101，[x]＝0.10101，[x]＝0.10101；原反补x=一0.10101，则［x］＝1.10101，[x]＝1.01010，[x]＝1.01011；原反补x=0.11111，则［x］＝0.11111，[x]＝0.00000，[x]＝0.00001；原反补x=一0.11111，则［x］＝1.11111，[x]＝1.00000，[x]＝1.00001；原反补x=－0.10000，则［x］＝1.10000，[x]＝1.01111，[x]＝1.10000；原反补x=0.10000，则［x］＝0.10000，[x]＝0.10000，[x]＝0.10000。原反补2.4已知数的补码表示形式，求数的真值。[x]＝0.10010,[x]＝1.10010,[x]＝1.11111,补补补[x]＝1.00000,[x]＝0.10001,[x]＝1.00001,补补补..word....解：[x]＝0.10010,则[x]＝0.10010，x=0.10010；补原[x]＝1.10010,则[x]＝1.01101，x=－0.01101；补原[x]＝1.11111,则[x]＝1.00000，x=－0；补原[x]＝1.00000，则[x]＝1.11111，x=－0.11111；补原[x]＝0.10001，则[x]＝0.10001，x=0.10001；补原[x]＝1.00001，则[x]＝1.11110，x=－0.11110。补原2.5已知x＝0.10110,y＝—0.01010,求：[x/2],[x/4],[y/2],[2y]补补补补解：[x]=0.10110=[x]=[x]，原反补所以[x/2]=0.010110，[x/4]=0.0010110；补补[y]=1.01010，[y]=1.10101，[y]=1.10110，原反补所以[y/2]=1.110110，[2y]=1.0110。补补2.6C语言中允许无符号数和有符号整数之间的转换,下面是一段C语言代码:Intx=-1;Unsignedu=2147483648;Printf(“x=%u=%d\n”,x,x);Printf(“u=%u=%d\n”,u,u);给出在32位计算机中上述程序段的输出结果并分析原因.解：x=4294967295=-1；u=2147483648=-2147483648原因：x是int型，在计算机中以补码形式存在。%u以无符号输出，%d输出真值,所以x=4294967295=-1。u=231是一个无符号数，无溢出，由于首位为1%u符号输出第一位为非符号位，所以是2147483648%d第一位为符号位，所以是负数，取反加1还是231所以是-2147483648。2.7分析下列几种情况下所能表示的数据X围分别是多少1)16位无符号数;2)16位原码定点小数;3)16位补码定点小数;4)16位补码定点整数;解：1)16位无符号数：0~1111111111111111，即0~216-1=655352)16位原码定点小数：1.111111111111111~0.111111111111111，即-（1-2-15）~1-2-153)16位补码定点小数：1.000000000000000~0.111111111111111，即-1~1-2-154)16位补码定点整数：1000000000000000~0111111111111111，即-215~215-12.8用补码表示8位二进制整数，最高位用一位表示符号（即形如xxxxxxxx）时,模应01234567为多少？解：因为8位二进制数补码的表示X围为：-128~127一共有256个数，所以模为256。2.9用IEEE75432位浮点数标准表示十进制数..word....a)5b)3.1415927c)6400068解：a)首先分别将整数和分数部分转换成二进制数：56=-110.1018移动小数点，使其变成1.M的形式：-110.101=-1.10101*22于是得到：S=0,e=2，E=10+01111111=10000001，M=10101最后得到32位浮点数的二进制存储格式为：11000000110101000000000000000000=（C0D40000）16b)首先分别将整数和分数部分转换成二进制数：3.1415927=11.110101移动小数点，使其变成1.M的形式11.110101=1.0110101×2于是得到：S=0,e=1，E=1+01111111=10000000，M=011010最后得到32位浮点数的二进制存储格式为：01000000010010010000111111011010=（40490FDA）16c)首先将6400转换成二进制数：64000=00移动小数点，使其变成1.M的形式00=1.0×212于是得到：S=0,e=12，E=1100+01111111=10001011，M=1001最后得到32位浮点数的二进制存储格式为：01000101110010000000000000000000=(45C80000)162.10求与IEEE75432位浮点数43940000H对应的十进制数。解：43940000H=（01000011100101000000000000000000）2S=0，E=（10000111）-127=8，M=1.001012所以表示数为100101000，对应的十进制数为296。2.11求32位IEEE754浮点数能表示的最大数和最小数。解：用IEEE754格式(E的取值X围：1~254，留出全0和全1分别表示0和无穷大)313023220SEM(1)最大数的二进制表示：..word....011111110111111即2127(2-2-23)(2)最小数的二进制表示：111111110111111即-2127(2-2-23)2.12设有两个正浮点数：N＝2m×M，N＝2n×M。1122（1）若m＞n，是否有N＞N？12（2）若M和M是规格化的数，上述结论是否正确？12解：（1）不一定。例如，N＝23×0.001，N＝22×0.01，此时m＞n，却有N＝N。1212再如，N＝23×0.001，N＝22×0.1，此时m＞n，却有N1＜N2。12（2）正确。因为浮点数规格化，要求尾数的最高位为非0数码，即当尾数的值不为零时，其绝对值应大于或等于(1/2)。10那么M和M都必须是0.1××…×的形式。这时，若m＞n，则一定有N＞N。12122.13设二进制浮点数的阶码为3位，尾数是7位。用模2补码写出它们所能表示的最大正数、最小正数、最大负数和最小负数，并将它们转换成十进制数。解：补码真值最大正数:011；0.111111,23×（1-2-6）最小正数:101；0.000001,23×2-6最大负数:101；1.111111,-23×2-6最小负数:011；1.000000,-23×（1-2-6）2.14将下列十进制数表示成浮点规格化数，阶码4位，尾数10位，各含1位符号，阶码和尾数均用补码表示。（1）57/128（2)—69/128解：（1）57/128=(0.0111001)，记x=0.0111001，则[x]=[x]=[x]=0.0111001，2原反补规格化：[x]=0.111001*2-1补阶码的原码为：1001，因此补码为：1111尾数为：0111001000表示成浮点规格化数：11110111001000（2）-69/128=(-0.1000101)，记x=-0.1000101，则[x]=1.1000101，[x]=1.0111010，[x]2原反补=1.0111011，无需规格化，阶码为0000，尾数为1011101100表示成浮点规格化数：000010111011002.15设有效信息为01011011，分别写出奇校验码和偶校验码。如果接收方收到的有效信息为01011010，说明如何发现错误。解：奇偶校验位分别为：0和1，奇校验码：010110110偶校验码：010110111如果采用奇校验，则发送方发出的奇校验码x=010110110（前8位是有效信息位，最后一位..word....是校验位），如果接收方收到的x=010110100(只有1位出错，最后一个0是校验位),接收方按奇校验方式根据01011010计算得到的验位C’＝1，与从信息中读到得校验码的取值不同，表明传送的信息发生了错误。如果采用偶校验，利用相似的方法可以发现错误。2.16由6个字符的7位ASCII编码排列，再加上水平和垂直偶校验位构成如表2.23的行列结构（最后一列为水平奇偶校验位，最后一行为垂直奇偶校验位）表2.23ASCII码交叉校验字符7位ASCII码HP30XX0011012Y100100X113+X10101104Y01XX1111256D100X10X078=0X111X11910VP00111X1X1112则XXXX处的比特分别为_1110_；XXXX处的比特分别为_1000_；XXXX123456789101112处的比特分别为_1011_；Y和Y处的字符分别为__I__和__7__。12解答思路：利用交叉奇/偶校验原理来确定各个X值，再查询ASCII码表获知Y和Y是12什么字符。2.17设8位有效信息为01101ll0，试写出它的海明校验码。给出过程，说明分组检测方式，并给出指误字及其逻辑表达式。如果接收方收到的有效信息变成01101111，说明如何定位错误并纠正错误。解：被检验位有8位，设检验位有r位因为：8+r<=2r-1r=4;设四位分别为P，P，P，P1234海明码为：PP0P110P11101234P1：3，5，7，9，11P2：3，6，7，10，11P3：5，6，7，12P4：9，10，11，12所以P1=1，P2=1P3=0P4=1海明码为：0指错位G1：1，3，5，7，9，11G2：2，3，6，7，10，11G3：4，5，6，7，12G4：8，9，10，11，12..word....G1=0，G2=0，G3=0，G4=0图略。2.18设要采用CRC编码传送的数据信息x=1001，当生成多项式为G（x）＝1101时，请写出它的循环校验码。若接收方收到的数据信息x’=1101,说明如何定位错误并纠正错误。M(x)•X31001000011解：作模二除法：1111G(x)11011101所以循环码为：1001011。1101011011若接收到的数据信息x’=1101，1000，所以是第2位出错，将第2位G(x)1101的1改为0即可。第三章运算方法和运算器习题三3.1解释下列名词变形形补码：即用两个二进制位来表示数据的符号位，其余与补码相同。溢出：运算结果超出数据类型所能表示数据X围的现象称为溢出。阵列乘法：采用类似手工乘法运算的方法，用大量与门产生手工乘法中的各乘积项，同时将大量一位全加器按照手工乘法算式中需要进行加运算的各相关项的排列方式组成加法器阵列。恢复余数除法：比较被除数（余数）与除数的大小是用减法实现的。对原码除法而言，由于操作数以绝对值的形式参与运算，因此，相减结果为正（余数的符号位为0）说明够减，商上1；相减结果为负（余数的符号位为1）说明不够减，商上0。由于除法通过减法实现，当商上1时，可将比较数据大小时的减法操作与除法操作中的减法操作合并，即商上1后继续后面的除法操作。商上0时表明不够减，但因比较操作时已经实施了一次减法，因此，需要对执行比较操作后的结果加上除数，既将余数还原成比较操作前的数值，这种方法就称为恢复余数法。不恢复余数除法：又称加减交替法，是对恢复余数法的改进。不恢复余数法的特点是不够减时不再恢复余数，而根据余数的符号作相应处理就可继续往下运算，因此运算步数固定，控制简单，提高了运算速度。阵列除法：类似于阵列乘法器的思想，为了加快除法的执行速度，也可以采用阵列除法器来实现除法。为简化运算及阵列除法器的结构，对参加运算的数据进行适当的处理，使其以正数的形式参加运算。行波进位：多位进位之间存在高位进位的产生依赖低位进位的一种进位方式。并行进位：高、低进位之间不存在具有依存关系，而是同时计算的进位方式。算术移位：分为算术左移和算术右移。其中算数左移n位相当于乘上2n,执行方法是把原来的数中每一位都向左移动n个位置，左面移出的高位丢弃不要，右面低位空出的位置上全部补0，当符号位发生改变时表明发生了溢出。算术右移时，符号位保持不变，其余各位依次..word....右移，最右边一位移出，将符号位拷贝到左边空出的位，一次移位相当于除2。逻辑移位：逻辑左移n位的执行方法，是把原来的数中每一位都向左移动n个位置，左面移出的高位丢弃不要，右面低位空出的位置上全部补"0"。逻辑右移n位的执行方法是把原来数中的每一位都向右移动n个位置，右面移出的低位丢弃不要，左面高位空出的位置上全部补0。对阶：使阶码相等的过程，对阶的时一般采取小的阶码向大阶码看齐的方式。规格化：就是使浮点数的运算结果中，将尾数从非规格化数变成规格化数的过程。根据尾数形式的不同，规格化可分为左移规格化和右移规格化。3.2回答下列问题:1)为什么采用并行进位能提高加法器的运算速度？答：由于并行进位电路能很快产生各位的进位信号，使得加法器的速度大大提高。2)如何判断浮点数运算结果是否发生溢出?答：由于溢出与数据的表示X围有关，而浮点数的阶码影响到其数据表示的X围，因此，浮点数的溢出是通过接码的是否溢出为判断标志。对于采用双符号位的阶码而言，当双符号位不同时表示浮点数发生溢出，否则则未发生溢出。3)如何判断浮点数运算结果是否为规格化数?如果不是规格化数,如何进行规格化?答：当尾数采用补码表示时，若运算结果不是11.0××…×或00.1××…×的形式时，结果就不是规格化数。则应进行相应的规格化处理：•当尾数符号为01或10时,需要向右规格化，且只需将尾数右移一位，同时将结果的阶码值加1。•当尾数运算结果为11.1××…×或00.0××…×时需要左移规格化，而且左移次数不固定，与运算结果的形式有关。左规的方法是尾数连同符号位一起左移位、和的阶码减1，直到尾数部分出现11.0或00.1的形式为止。4)为什么阵列除法器中能用CAS的进位/借位控制端作为上商的控制信号?答：阵列除法器利用不恢复余数的除法，当商上1的时候，会产生进位，当商上0时，不产生进位，进位信号与上商信号是相同的，所以可以用CAS的进位/借位控制作为上商的控制信号。5)移位运算和乘法及除法运算有何关系？答：移位运算是乘除法中的基本运算。3.3已知x和y，用变形补码计算x＋y，并判断结果是否溢出。（1）x＝0.11010，y＝0.101110（2）x＝0.11101，y＝－0.10100（3）x＝－0.10111，y＝－0.11000解：（1）[x+y]=01.100010，溢出。补（2）[x+y]=00.01001，未溢出。补（3）[x+y]=10.10001，溢出。补3.4已知x和y，用变形补码计算x－y，并判断结果是否溢出。（1）x＝0.11011，y＝0.11101..word....（2）x＝0.10111，y＝0.11110（3）x＝－0.11111，y＝－0.11001解：（1）[x-y]=11.11110，未溢出。补（2）[x-y]=11.11001，未溢出。补（1）[x-y]=11.11001，未溢出。补3.5设移码用6位表示(包含2位符号位),求[xy]移(1)x=-6,y=-3(2)x=7,y=11(3)x=-3,y=-12解：（1）[x]=001010,[y]=001101[-y]=110011[Y]=111101[-Y]=000011移移移补补[X]+[y]=010111，移移[X]+[Y]=001010+111101=000111移补根据移码加法公式[x+y]=[X]+[Y]=000111移移补根据移码加法公式及溢出判断规则，双符号位为00，结果为负，未溢出。根据移码的减法公式：[ｘ-y]=[ｘ]+[-y]移移补=001010+000011=001101根据移码溢出判断规则，双符号位为00，结果为负，未溢出。（2）[x]=110111,[y]=001011[-y]=110101移补补根据移码加法公式[x+y]=[X]+[Y]=010111+001011=100010移移补（根据教材中说明的当以译码和补码两种数据表示进行运算时，要将移码第一符号位表示为0）根据移码溢出判断规则，双符号位为10，结果为正，且发生溢出。根据移码的减法公式：[ｘ-y]=[ｘ]+[-y]移移补=010111+110101=001100根据移码溢出判断规则，双符号位为00，结果为负，未溢出。（3）略，请参照本题前两小题的思路和方法求解即可3.6用原码一位乘法计算x×y＝？（1）x＝－0.11111，y＝0.11101（2）x＝－0.11010，y＝－0.01011解：（1）部分积乘数(y)判断位说明↑00.00000y.11101P＝0f0＋00.1111100.11111..word....→00.011111y.1110右移一位，得Pf1＋00.0000000.01111→00.0011111y.111右移一位，得Pf2＋00.1111101.00110→00.10011011y.11右移一位，得Pf3＋00.1111101.10010→00.110010011y.1右移一位，得P4＋00.1111101.11000→00.1110000011y右移一位，得P＝|x|·|y|f5由于P＝xy＝01＝1fff所以x·y＝0.1110000011（2）部分积乘数(y)判断位说明↑00.00000y.01011P＝0f0＋00.1101000.11010→00.011010y.0101右移一位，得Pf1＋00.1101001.00111→00.1001110y.010右移一位，得Pf2＋00.0000000.10011→00.01001110y.01右移一位，得Pf3＋00.1101001.00011→00.100011110y.0右移一位，得P4＋00.0000000.10001→00.0100011110y右移一位，得P＝|x|·|y|f5..word....由于P＝xy＝11＝0fff所以x·y＝0.01000111103.7用补码一位乘法计算x×y＝？（1）x＝0.10110，y＝－0.00011（2）x＝－0.011010，y＝－0.011101解：（1）[x]＝0.10110,[－x]＝1.01010,[y]=1.11101补补补部分积乘数yy说明nn＋100.000001.111010y＝0n＋1＋11.01010yy＝01，加[－x]n＋1n补11.01010→11.1010101.11101右移一位，得P1＋00.10110yy＝10，加[x]n＋1n补00.01011→00.00101101.1110右移一位，得P2＋11.01010yy＝01，加[-x]n＋1n补11.01111→11.101111101.111右移一位，得P3＋00.00000yy＝11，加0n＋1n11.10111→11.1101111101.11右移一位，得P4＋00.00000yy＝11，加0n＋1n11.11011→11.11101111101.1右移一位，得P5＋00.00000yy＝11，加0n＋1n11.1110111110最后一步数据不移位所以[x·y]＝1.1110111110补(2)[x]＝1.100110,[－x]＝0.011010,[y]=1.100011补补补部分积乘数yy说明nn＋100.0000001.1000110y＝0n＋1＋00.011010yy＝01，加[－x]n＋1n补00.011010→00.00110101.100011右移一位，得P1＋00.000000yy＝11，加0n＋1n00.001101→00.000110101.10001右移一位，得P2..word....＋11.100110yy＝10，加[x]n＋1n补11.101100→11.1101100101.1000右移一位，得P3＋00.000000yy＝00，加0n＋1n11.110110→11.11101100101.100右移一位，得P4＋00.000000yy＝00，加0n＋1n11.111011→11.111101100101.10右移一位，得P5＋00.011010yy＝01，加[－x]n＋1n补00.010111→00.0010111100101.1右移一位，得P6＋00.000000yy＝00，加0n＋1n00.001011110010最后一步数据不移位所以[x·y]＝0.0补3.8用原码不恢复余数法和补码不恢复余数法计算x÷y＝？（1）x＝0.10101，y＝0.11011（2）x＝－0.10101，y＝0.11011解：（1）[y]＝0.11011，[－y]＝1.00101补补源码不恢复余数法：被除数/余数商寄存器上商位说明00.10101＋[－y]11.00101（x－y）比较补11.110100r＜0，商上00←11.101000左移一位＋100.11011余数为负，加y比较00.011111r＞0，商上11←00.111100.1左移一位＋[－y]11.00101余数为正，减y比较补100.000111r＞0，商上12←00.001100.11左移一位＋[－y]11.00101余数为正，减y比较补011.010110r＜0，商上03←11.101100.110左移一位＋00.11011余数为负，加y比较100.000010.11011r＞0，商上1,左移一位4即←00.00010＋[－y]11.00101余数为正，减y比较补..word....11.001110.11010r＜0，商上0,只移商5[x]÷[y]＝[Q]＝0.11010，余数[r]＝1.00111－101。原原原原补码不恢复余数法：[y]＝0.11011，[－y]＝1.00101补补被除数/余数商上商位说明00.10101＋[-y]11.00101被除数与除数同号，减除数比较补11.110100余数r与除数异号，商上00←11.101000左移一位，商从上商位移入商寄存器＋[y]00.11011加除数比较衬00.011111余数r与除数同号，商上11←00.111100.1左移一位＋[－y]11.00101减除数补00.000111余数r与除数同号，商上12←00.001100.11左移一位＋[－y]11.00101减除数比较补11.010110余r与除数异号，商上0.3.word..←11.101100.110左移一位＋[y]00.11011加除数比较衬00.100011余r与除数同号，商上14..←11.101100.1101左移一位＋[－y]11.00101减除数比较补11.110110.11010余r与除数异号，商上03故[x÷y]＝0.11010，余数[r]＝1.0000011011衬补因未除尽，商为正，因此商不需要校正。商为正，余数与被除数异号，则应将余数加上除数进行修正才能获得正确的余数，为：（1.11011+0.11011）*0.00001=0.0000010110..word....（2）[y]＝0.11011，[－y]＝1.00101补补源码不恢复余数法：被除数/余数商寄存器上商位说明00.10101＋[－y]11.00101（x－y）比较补11.110100r＜0，商上00←11.101000左移一位＋00.11011余数为负，加y比较00.011111r＞0，商上11←00.111100.1左移一位＋[－y]11.00101余数为正，减y比较补100.000111r＞0，商上12←00.001100.11左移一位＋[－y]11.00101余数为正，减y比较补011.010110r＜0，商上03←11.101100.110左移一位＋00.11011余数为负，加y比较100.000010.11011r＞0，商上1,左移一位4即←00.00010＋[－y]11.00101余数为正，减y比较补11.001110.11010r＜0，商上0,只移商5[x]÷[y]＝[Q]＝-0.11010，余数[r]＝1.00111－101。原原原原补码不恢复余数法：..word....[y]=1.01011,[y]＝0.11011，[－y]＝1.00101补补补被除数/余数商上商位说明11.01011＋[y]00.11011被除数与除数异号，加除数比较补00.001101余数r与除数同号，商上10←00.011001左移一位，商从上商位移入商寄存器＋[－y]11.00101减除数比较补11.100010余数r与除数异号，商上01←11.000101.0左移一位＋[y]00.11011加除数补11.111010余数r与除数异号，商上02←11.110101.00左移一位＋[y]00.11011加除数比较补00.101011余r与除数异号，商上13←00.010101.001左移一位＋[－y]11.00101减除数比较补11.011110余r与除数同号，商上04←11.101101.0010左移一位＋[y]00.110111加除数比较补00.100011.00101余r与除数同号，商上13故[x÷y]＝1.00101，余数[r]＝0.0000010001衬补因未除尽，商为负，因此商需要校正。[x÷y]＝1.00101+0.00001=1.00110衬商为负，余数与被除数同号，余数不需要处理。3.9设数的阶码为3位，尾数为6位（不包括符号位）按机器补码浮点运算步骤，完成[x+y]补（1）x＝2011×0.100100，y＝2010×(－0.011010)（2）x＝2－101×(－0.100010)，y＝2－100×(－0.010110)解：1、（a）对阶[x]补=0001100100100[y]补=0001011100110阶差△E=Ex-Ey=00001，阶差为1将[y]补尾数右移一位得到0001111110011（b）相加[x]补+[y]补=0001100010111，尾数相加为00010111..word....（c）结果规格化由于尾数符号位跟最高有效位相同，需要左规：规格化结果为：[x]补+[y]补=0001000101110（d）不需舍入，无溢出则：[x]补+[y]补=00010001011102、（a）对阶[x]补=1101111011101[y]补=1110011101010阶差△E=Ey-Ex=00001，阶差为1将[x]补尾数右移一位得到1110011101111（b）相加[x]补+[y]补=1110011011001，尾数相加为11011001（c）结果规格化由于尾数符号位跟最高有效位不相同，不需要左规：（d）不需舍入，无溢出3.10采用IEEE754单精度浮点数格式计算（1）0.625+(-12.25)(2)0.625–(-12.25)解：（1）0.625=（0.101）2=（001111110000000）2-12.25=（110000010000000）2对阶011110=-00000100尾数计算将0.625的尾数右移4位，计算得到：0.000101+（-1.100010）=-1.011101则0.625+（-12.25）=（110000010000000）2=（C13A0000）16（2）0.625=（0.101）2=（001111110000000）2-12.25=（110000010000000）2对阶011110=-00000100尾数计算将0.625的尾数右移4位，计算得到：0.000101-（-1.100010）=1.100111则0.625+（-12.25）=（010000010000000）2=（414E0000）163.11用“与或非”门设计一个4位并行进位的加法器。解：C＝Y＋XC=Y•XC1110110C＝Y＋XC=Y+XYXXC=Y•XY•XXC2221221+210221210C＝Y＋XC=Y+XY+XXY+XXXC=Y•XY•XXY•XXXC333233232132103323213210C＝Y＋XC=Y+XY+XXY+XXXY+XXXXC4443443432432143210＝Y•XY•XXY•XXXY•XXXXC443432432143210电路图略3.12利用上题结果，设计一个4位运算器。运算器中包括加法器、两个寄存器、输入选择和输出控制电路。要求输入选择电路能接收选择总线或寄存器中的数据，能对两个寄存器中的数以原码和补码两种形式送入加法器，并能对加法器的输出进行直接传送、左移一位和右移一位传送，然后以将结果送寄存器或总线。..word....本题略第四章存储系统习题四4．l解释下列名词：存储单元：保存数据的基本内存单元。根据保存内容的大小，一般可分位存储单元，字存储单元等。存储单元一般应具有存储数据和读写数据的功能，每个单元有一个地址，并按地址访问。存取时间：又称为存储器的访问时间，是指启动一次存储器的操作(读或写分别对应存与取)到该操作完成所经历的时间。存取周期：连续启动两次访问操作之间的最短时间间隔。存储器带宽：单位时间内存储器所能传输的信息量，常用的单位包括位/秒或字节/秒。静态存储器：存储体以静态MOS存储元为基本单元组成的存储器称为静态存储器。动态存储器：存储体以动态存储元为基本单元组成的存储器称为动态存储器。刷新：动态存储单元中，为使所存信息能长期保存，在电容电荷泄露完之前定时地补充电荷的过程。猝发式读：只需给出块的起始地址，然后对固定块长度的数据一个接一个地读出的快速存储器读方式。即一块数据的读出只需要给出一个地址的数据读取方式。多模块交叉存储器：由多个存储容量相同，读写速度相同或相近的多个存储模块构成容量更大的存储器，其中每个存储模块具有各自独立的地址寄存器、地址译码器、驱动电路和读写控制电路，根据存储模块的组织方式不同，又可分为低位交叉和高位交叉两种组织方式。。高速缓冲存储器：为缓解快速的CPU与慢速主存之间的速度差异，在CPU和主存之间插入的一至多级速度较快、容量较小的SRAM，起到缓冲作用；使CPU既可以以较快速度存取SRAM中的数据，又不使系统成本上升过高。双端口存储器：指同一个存储器具有两组相互独立端口的存储器，每个端口有各自独立的数据端口、地址端口以及读/写控制端口、片选端口等，每个端口可独立进行读写操作。相联存储器：是一种按内容访问的存储器(ContentAddressableMemory：CAM)，用于提高查找信息的速度。在计算机系统中，相联存储器主要用于虚拟存储器中存放段表、页表和快表以及高速缓冲存储器中的查找。时间局部性：指当程序访问一个存储位置时，有很大的可能性程序会在不久的将来再次访问同一位置，程序的循环结构和过程调用就很好地体现了时间局部性。地址映射：指把主存地址空间映射到Cache的地址空间，即把存放在主存中的程序或数据按照某种规则装入到Cache，并建立两者之间地址的对应关系。组相联映射：地址映射时，主存数据块只能映射到索引字段所指向的Cache特定组（其中的行可任选）；地址变换时，需查找的X围也只是索引字段所指向的特定Cache组的所有行。直接映射：地址映射时，主存数据块只能映射到索引字段所指向的Cache行中保存；地址变换时，需查找的X围也只涉及索引字段所指向的特定Cache行。全相联映射：主存地址不划分索引字段，因此地址映射时，主存数据块可以映射到Cache的任意行中；地址变换时，需查找所有的Cache行。命中率：指CPU访问存储系统时，命中Cache的次数占总访问次数的比铝。设N为某程序C..word....运行期间命中Cache的次数，N为从主存中访问信息的次数，则m命中率（hitratio）H定义为：地址复用：可以从不同的角度来理解该概念。第一种方式是指CPU的地址线在一次存储访问过程中多次使用，每次作为访问地址的不同部分使用；另一种是指地址线在一次存储访问的不同阶段分别作为