1、第二第二部分部分 習(xí)題解習(xí)題解答答 第第2 2章章 數(shù)據(jù)的機(jī)器層次表示數(shù)據(jù)的機(jī)器層次表示 ( (教材教材P49)P49) 1 1設(shè)機(jī)器數(shù)的字長 8 位（含一位符號位） ，分別寫出下列各二進(jìn)制數(shù)的原碼、補(bǔ)碼和反 碼：0，0.1000，-0.1111，1101. 解 真 值 原 碼 補(bǔ) 碼 反 碼 0 0.1000 0.1111 -0.1111 0,0000000 0.1000000 0.1111000 1.1111000 0,0000000 0.1000000 0.1111000 1.0001000 0,0000000 0.1000000 0.1111000 1.0000111 3 3 已知下列

2、數(shù)的原碼表示， 分別寫出它們的補(bǔ)碼表示： X1原=0.10100， X2原=1.10111。 解 X1補(bǔ)=0.10100，X2補(bǔ)=1.01001 4 4已知下列數(shù)的補(bǔ)碼表示，分別寫出它們的真值：X1補(bǔ)=0.10100，X2補(bǔ)=1.10111。 解 X1=0.10100，X2=-0.01001 7 7設(shè)X補(bǔ)=1.A1A2A3A4A5A6, （1）若要 X -1/2，A1A6要滿足什么條件？ （2）若要 -1/8 X -1/4，A1A6要滿足什么條件？ 解（1） -1/2補(bǔ)=1.100000 X -1/2 的條件是：1.A1A2A3A4A5A6 1.100000 即 A1(A2+A3+A4+A5+

3、A6)=1 （2） -1/8補(bǔ)=1.111000 -1/4補(bǔ)=1.110000 -1/8 X -1/4 的條件是： 1.A1A2A3A4A5A6 1.111000 并且 1.A1A2A3A4A5A61.110000 即 A1A2(A3 A4 A5 A6 + A3)=1 簡化為：A1A2(A4 A5 A6 + A3)=1 9 9某機(jī)字長 16 位，問在下列幾種情況下所能表示數(shù)值的范圍： （1）無符號整數(shù) （2）用原碼表示定點小數(shù) （3）用補(bǔ)碼表示定點小數(shù) （4）用原碼表示定點整數(shù) （5）用補(bǔ)碼表示定點整數(shù) 解（1） 0X(2 16-1) （2） -(1-2 -15)X(1-2-15) “計算機(jī)組

4、成原理”講義 132 （3） -1X(1-2 -15) （4） -(1-2 -15)X(2-15-1) （5） -2 15X(2-15-1) 1212某浮點數(shù)字長 16 位，其中階碼部分 6 位（含一位階符） ，移碼表示，以 2 為底；尾 數(shù)部分 10 位（含 1 位數(shù)符，位于尾數(shù)最高位） ，補(bǔ)碼表示，規(guī)格化。分別寫出下列各題的二 進(jìn)制代碼與十進(jìn)制真值。 （1）非零最小正數(shù) （2）最大正數(shù) （3）絕對值最小負(fù)數(shù) （4）絕對值最大負(fù)數(shù) 解（1）非零最小正數(shù)： 000000， 0.100000000； 2 -12-25=2-33。 （2）最大正數(shù)： 111111， 0.111111111； (1-

5、2 -9)225-1 = (1-2-9)231 （3）絕對值最小負(fù)數(shù)：000000， 1.011111111； -(2 -1+2-9)2-25。 （4）絕對值最大負(fù)數(shù)：111111， 1.000000000； -12 25-1 = -231。 1515某浮點數(shù)字長 32 位，格式如下。其中階碼部分 8 位，以 2 為底，移碼表示；尾數(shù) 部分一共 24 位（含 1 位數(shù)符） ，補(bǔ)碼表示?，F(xiàn)有一浮點代碼為(8C5A3E00)16，試寫出它所表 示的十進(jìn)制真值。 0 7 8 9 31 階碼 數(shù)符 尾數(shù) 解 (8C5A3E00)16 = 1000 1100 0101 1010 0011 1110 00

6、00 0000 B 真值：+0.101101000111112 12=（101101000111.11） 2=（2887.75）10 1717將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為 IEEE 短浮點數(shù)： （1）28.75； （3）-0.625； （5）-1000.5。 解 (1) 28.75=11100.11=1.1100112 4 符號位=0 階碼=127+4=131 IEEE 短浮點數(shù)格式：0,10000011,110 0110 0000 0000 0000 0000 即 41E60000H （3）-0.625=0.101= -1.01*2 -1 符號位=1 階碼=127-1=126 IEEE 短浮點數(shù)格式

7、：1,01111110,010 0000 0000 0000 0000 0000 即 BF200000H 第二部分 習(xí)題解答 133 （5）-1000.5=1111101000.1=1.1111010001*2 9 符號位=1 階碼=127+9=136 IEEE 短浮點數(shù)格式：1,10001000,111 1010 0010 0000 0000 0000 即 C47A2000H 1818將下列 IEEE 短浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)： （1）11000000 11110000 00000000 00000000 （3）01000011 10011001 00000000 00000000 解（1）1

8、,10000001,11100000000000000000000 符號位=1 階碼=129-127=2 1.111*2 2=111.1B=7.5 結(jié)果=-7.5 （3）0,10000111,00110010000000000000000 符號位=0 階碼=135-127=8 1.0011001*2 8=100110010B=306。 結(jié)果=306。 2020以下列形式表示(5382)10。 （1）8421 碼； （2）余 3 碼； （3）2421 碼； （4）二進(jìn)制碼 解 （1）0101 0011 1000 0010； （2）1000 0110 1011 0101； （3）1011 0011

9、 1110 0010； （4）1010100000110。 2121填寫下列代碼的奇偶校驗位，現(xiàn)設(shè)為奇校驗： 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 解 3 個代碼的校驗位分別是；0，0，1。 補(bǔ)補(bǔ)充題充題 2-1已知X補(bǔ)=3EH, Y補(bǔ)=DCH, 求：2X補(bǔ) ，2Y補(bǔ) ，1/2 X補(bǔ) ，1/4 Y補(bǔ) ， X原 ，Y原 ，X反 ，Y反 ， X移 ，Y移 解 2X補(bǔ)=7CH；X/2補(bǔ)=1FH；X原=3EH；X反=3EH；X移=BEH 2Y補(bǔ)=B8H；Y/4補(bǔ)=F7H；Y原=A4H；Y反=DBH；Y移=5CH “計算機(jī)組成原理”講義 134

10、第第3 3章章 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) ( (教材教材P78)P78) 3 3某機(jī)為定長指令字結(jié)構(gòu)，指令長度為 16 位，每個操作數(shù)的地址碼長 6 位，指令分為 無操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類。若雙操作數(shù)指令已有 K 種，無操作數(shù)指令已有 L 種， 為單操作數(shù)最多可能有多少種？上述三類指令各自允許的最大指令條數(shù)是多少？ 解 (1)設(shè)單操作數(shù)指令有 X 條， 則 (24-K)26 - X)26 = L 即，X (24-K)26 - (L / 26 ) 最多還可以設(shè)計出單操作數(shù)指令 (24-K)26 - (L/26) 條。 (2) 雙操作數(shù)指令的最大指令數(shù)：24-1； 單操作數(shù)指令的最大指令數(shù)：152

11、6-1 （假定雙操作數(shù)指令僅 1 條，為無操作數(shù)指令留出 1 個擴(kuò)展窗口） ； 無操作數(shù)指令的最大指令數(shù)：216-212-26 （其中 212為表示某條二地址指令占用的編碼數(shù)，26為表示某條單地址指令占 用的編碼數(shù)，此時雙操作數(shù)和單操作數(shù)指令各僅有 1 條） 4 4設(shè)某機(jī)為定長指令字結(jié)構(gòu)，指令長度為 12 位，每個地址碼占 3 位，試提出一種分配 方案，使該指令系統(tǒng)包含：4 條三地址指令，8 條二地址指令，180 條單地址指令。 解 4 條三地址指令： 000 XXX YYY ZZZ 011 XXX YYY ZZZ 8 條二地址指令： 100 000 XXX YYY 100 111 XXX Y

12、YY 180 條單地址指令：101 000 000 XXX 111 110 011 XXX 5 5指令格式同題 4，能否構(gòu)成：三地址指令 4 條，單地址指令 255 條，零地址指令 64 條？為什么？ 解 不能構(gòu)成這樣的指令系統(tǒng)。 這是因為，如果三地址指令有 4 條，單地址指令有 255 條，則零地址指令的條數(shù)最多只 能有： (2 3-4)26-25523 = 8 3 位 3 位 3 位 3 位 三地址指令: 可從 2 3種編碼中選 4 種，剩 4 個編碼 單地址指令: 可從擴(kuò)展出 42 6個編碼種選 255 種，剩 1 個編碼 零地址指令: 剩下 1 個編碼與 3 位地址只能擴(kuò)展出 12 3

13、個編碼 4 位 6 位 6 位 第二部分 習(xí)題解答 135 7 7試比較間接尋址和寄存器間址。 解 間接尋址方式其有效地址在內(nèi)存中，操作數(shù)也在內(nèi)存中；寄存器尋址方式其有效 地址在 CPU 內(nèi)的寄存器中，操作數(shù)在內(nèi)存中。所以前者尋找操作數(shù)較慢。 補(bǔ)充題補(bǔ)充題 3 3- -1 1根據(jù)操作數(shù)所在的位置，指出其尋址方式的名稱。 (1) 操作數(shù)在寄存器中 (2) 操作數(shù)的地址在通用寄存器中 (3) 操作數(shù)在指令中 (4) 操作數(shù)的地址在指令中 (5) 操作數(shù)地址的地址在指令中 (6) 操作數(shù)的地址為寄存器內(nèi)容與位移量之和（寄存器分別為基址寄存器，變址寄存器 和程序計數(shù)器） (7) 操作數(shù)為某二進(jìn)制位 (

14、8) 操作數(shù)為棧頂元素 解 各小題對應(yīng)尋址方式的名稱是: (1)寄存器尋址 (2)寄存器間址 (3)立即尋址 (4)直接尋址 (5)間接尋址 (6)分別為基址、變址和自相對尋址 (7)位尋址 (8)堆棧尋址 1010某機(jī)字長為 16 位，主存容量為 64K 字，指令格式為單字長單地址，共有 64 條指令。 試說明： (1) 若只采用直接尋址方式，指令能訪問多少主存單元？ (2) 為擴(kuò)充指令的尋址范圍， 可采用直接/間接尋址方式， 若只增加一位直接/間接標(biāo)志， 指令可尋址范圍為多少？指令直接尋址的范圍為多少？ (3) 采用頁面尋址方式， 若只增加一位 Z/C （零頁/現(xiàn)行頁） 標(biāo)志， 指令尋址范

15、圍為多少？ 指令直接尋址范圍為多少？ (4) 采用(2)、(3)兩種方式結(jié)合，指令的尋址范圍為多少？指令直接尋址范圍為多少？ 解 該計算機(jī)共有 64 條指令，所以指令的操作碼需要占 6 位，其余 10 位地址碼字段。 (1) 只采用直接尋址方式時，不需要標(biāo)識尋址方式，地址碼字段的 10 位全都作為直接 地址，所以指令能訪問主存單元數(shù)為 1K 字( 02 10-1 單元)。 6 位 10 位 OP A (2) 采用直接/間接尋址方式時，需從 10 位的地址字段中留出 1 位來作“直接/間接” 尋址的標(biāo)志，余下的 9 位為形式地址。 6 位 1 位 9 位 OP A 9 位地址 （直接尋址） 9

16、位地址的地址16 位地址 （間址） “計算機(jī)組成原理”講義 136 指令直接尋址的范圍為 02 9-1 號存儲單元，間接尋址的范圍為 0216-1 號存儲單 元（存儲字長即操作數(shù)地址的位數(shù)） 。 (3) 采用頁面尋址方式時，也需從 10 位的地址字段中留出 1 位來作“Z/C”尋址的標(biāo)志， 余下的 9 位為形式地址。 6 位 1 位 9 位 OP Z/C A 指令的零頁尋址的范圍為 02 9-1 號存儲單元，當(dāng)前頁尋址的范圍也指令所在頁有 關(guān)，可訪問當(dāng)前頁內(nèi)的 02 9-1 號存儲單元。由于“當(dāng)前頁”可以是 64K 字主存的任意一頁， 所以指令可能訪問到的地址是 02 16-1 號存儲單元。

17、(4) 需從 10 位的地址字段中留出 2 位來標(biāo)志“直接/間接”和“Z/C” ，余下 8 位為形式 地址。 6 位 1 位 1 位 8 位 OP Z/C A 指令直接尋址的范圍為 02 8-1 號存儲單元，間接尋址的范圍為 0216-1 號存儲單 元（存儲字長即操作數(shù)地址的位數(shù)） 。 1212已知某小型機(jī)字長為 16 位，其雙操作數(shù)指令的格式如下： 0 5 6 7 8 15 OP R A 其中：OP 為操作碼，R 為通用寄存器地址。試說明下列情況下能訪問的最大主存區(qū)域有多少 機(jī)器字？ (1) A 為立即數(shù) (2) A 為直接主存單元地址 (3) A 為間接地址（非多重間址） (4) A 為變

18、址尋址的形式地址，假定變址寄存器為 R1（字長為 16 位） 解（1）1 個機(jī)器字（即指令字） ； （2）256 個機(jī)器字（可直接尋址的地址有 8 位） ； （3） 65536 個機(jī)器字 （指令的地址字段給出的操作數(shù)地址的地址是 8 位，從內(nèi)存取出的操作數(shù)地址是 16 位，與字長相同） （4）65536 個機(jī)器字 （變址寄存器 16 位，與 8 位位移量相加并取 16 位模，所得到的地址還是 16 位） 9 位零頁地址 （零頁尋址） 9 位當(dāng)前頁地址 （當(dāng)前頁尋址） 第二部分 習(xí)題解答 137 第第4 4章章 數(shù)值的機(jī)器運算數(shù)值的機(jī)器運算 ( (教材教材P129)P129) 2 2 某加法器采

19、用組內(nèi)并行， 組間并行的進(jìn)位鏈， 4 位一組， 寫出進(jìn)位信號 C6邏輯表達(dá)式。 解 組間并行的進(jìn)位鏈，產(chǎn)生的最低一組的進(jìn)位輸出為： C4=G1*+P1*C0 （其中：G1*=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1；P1*=P4P3P2P1 ） 然后在組內(nèi)產(chǎn)生進(jìn)位信號 C6 ： C6=G6+P6C5=G6+P6G5+P6P5C4 4 4已知 X 和 Y，使用它們的變形補(bǔ)碼計算出 X+Y，并指出結(jié)果是否溢出。 （1）X=0.11011，Y=0.11111 （2）X=0.11011，Y=-0.10101 （3）X=-0.10110，Y=-0.00001 （4）X=-0.11011，Y=0.1

20、1110 解 （1）X補(bǔ)=0.11011，Y補(bǔ)=0.11111 00.11011 X補(bǔ) +00.11111 Y補(bǔ) 01.11010 X+Y補(bǔ) 結(jié)果正溢出！ （2）X補(bǔ)=0.11011，Y補(bǔ)=1.01011 00.11011 X補(bǔ) +11.01011 Y補(bǔ) 00.00110 X+Y補(bǔ) 結(jié)果不溢出！ X+Y=0.00110 （3）X補(bǔ)=1.01010，Y補(bǔ)=1.11111 11.01010 X補(bǔ) +11.11111 Y補(bǔ) 11.01001 X+Y補(bǔ) 結(jié)果不溢出！ X+Y=-0.10111 （4）X補(bǔ)=1.00101，Y補(bǔ)=0.11110 11.00101 X補(bǔ) +00.11110 Y補(bǔ) 00.00

21、011 X+Y補(bǔ) 結(jié)果不溢出！ X+Y=0.00011 5 5已知 X 和 Y，使用它們的變形補(bǔ)碼計算出 X-Y，并指出結(jié)果是否溢出。 （1）X=0.11011，Y=-0.11111 （2）X=0.10111，Y=0.11011 （3）X=-0.11011，Y=-0.10011 （4）X=-0.10110，Y=-0.00001 “計算機(jī)組成原理”講義 138 解 （1）X補(bǔ)=0.11011，Y補(bǔ)=1.00001， -Y補(bǔ)=0.11111 00.11011 X補(bǔ) +00.11111 -Y補(bǔ) 01.11010 X-Y補(bǔ) 結(jié)果正溢出！ （2）X補(bǔ)=0.10111，Y補(bǔ)=0.11011, -Y補(bǔ)=1.

22、00101 00.10111 X補(bǔ) +11.00101 -Y補(bǔ) 11.11100 X-Y補(bǔ) 結(jié)果不溢出！ X-Y=11.11100 （3）X補(bǔ)=0.11011，Y補(bǔ)=1.01101, -Y補(bǔ)=0.10011 00.11011 X補(bǔ) +00.10011 -Y補(bǔ) 01.01110 X-Y補(bǔ) 結(jié)果正溢出！ （4）X補(bǔ)=1.01010，Y補(bǔ)=1.11111，-Y補(bǔ)=0.00001 11.01010 X補(bǔ) +00.00001 -Y補(bǔ) 11.01011 X-Y補(bǔ) 結(jié)果不溢出！ X-Y=-0.10101 6 6已知：X=0.1011，Y=-0.0101 求：X/2補(bǔ) ,X/4補(bǔ) ,-X補(bǔ) ,Y/2補(bǔ) ,Y/

23、4補(bǔ) ,-Y補(bǔ),2Y補(bǔ) 解 由X補(bǔ)=0.1011,Y補(bǔ)=1.1011 得： X/2補(bǔ)=0.0101，X/4補(bǔ)=0.0010，-X補(bǔ)=1.0101 Y/2補(bǔ)=1.1101，Y/4補(bǔ)=0.0010，-Y補(bǔ)=0.0101，2Y補(bǔ)=1.0110 思考思考 4 4- -1 1 在全加器里進(jìn)位輸出表達(dá)式 Ci = AiBi+(AiBi)Ci-1為什么可以用下式替代： Ci = AiBi+(Ai+Bi)Ci-1 ？ 答：由真值表可得到：(Ai+Bi) = (AiBi)+ AiBi Ci = AiBi+(Ai+Bi)Ci-1 = AiBi+(AiBi) + AiBiCi-1 = AiBi+(AiBi)Ci-1

24、 + AiBiCi-1 = AiBi+(AiBi)Ci-1 思考思考 4-2先行進(jìn)位主要是解決什么問題，采用什么設(shè)計思路？ 答：先行進(jìn)位解決的問題是加法進(jìn)位的傳遞速度問題。基本設(shè)計原理是：讓各位的進(jìn)位 與低位的進(jìn)位無關(guān)，僅與兩個參加操作的數(shù)有關(guān)。由于每位的操作數(shù)都是同時給出的，各進(jìn) 位信號幾乎同時產(chǎn)生，和數(shù)也隨之產(chǎn)生，所以先行進(jìn)位可以提高進(jìn)位的傳遞速度，從而提高 加法器的運算速度。 第二部分 習(xí)題解答 139 8 8分別用原碼乘法和補(bǔ)碼乘法計算 XY. (1) X=0.11011,Y=-0.11111 (2) X=-0.11010,Y=-0.01110 解 原碼乘法： （1）|X|=0.110

25、11 B, |Y|=0.11111 C， 0A 說明 00.00000 0.1 1 1 1 1 + |X| 00.11011 C5=1，+ |X| 00.11011 00.01101 1 0 1 1 1 1 部分積右移 1 位 + |X| 00.11011 C5=1，+ |X| 01.01000 00.10100 0 1 0 1 1 1 部分積右移 1 位 + |X| 00.11011 C5=1，+ |X| 01.01111 00.10111 1 0 1 0 1 1 部分積右移 1 位 + |X| 00.11011 C5=1，+ |X| 01.10010 00.11001 0 1 0 1 0

26、1 部分積右移 1 位 + |X| 00.11011 C5=1，+ |X| 01.10100 00.11010 0 0 1 0 1 0 部分積右移 1 位 所以， |XY|=0.1101000101 XY=-0.1101000101 （2） |X|=0.11010 B， |Y|=0.01110 C， 0A 說明 00.00000 0.0 1 1 1 0 + 0 00.00000 C5=0，+ 0 00.00000 00.00000 0 0 0 1 1 1 部分積右移 1 位 + |X| 00.11010 C5=1，+ |X| 00.11010 00.01101 0 0 0 0 1 1 部分積右

27、移 1 位 + |X| 00.11010 C5=1，+ |X| 01.00111 00.10011 1 0 0 0 0 1 部分積右移 1 位 + |X| 00.11010 C5=1，+ |X| 01.01101 00.10110 1 1 0 0 0 0 部分積右移 1 位 + 0 00.00000 C5=0，+ 0 00.10110 00.01011 0 1 1 0 0 0 部分積右移 1 位 所以, |XY|=0.0101101100 XY=-0.0101101100 A C A 寄存器 C 寄存器 “計算機(jī)組成原理”講義 140 補(bǔ)碼乘法： （1）X補(bǔ)=0.11011 B, Y補(bǔ)=1.0

28、0001 C， 0 A -X補(bǔ)=1.00101 附加位 說明 00.00000 1.0 0 0 0 1 0 + -X補(bǔ) 11.00101 C5C6=10，+ -X補(bǔ) 11.00101 11.10010 1 1 0 0 0 0 1 部分積右移 1 位 + X補(bǔ) 00.11011 C5C6=01，+ X補(bǔ) 00.01101 00.00110 1 1 1 0 0 0 0 部分積右移 1 位 + 0 00.00000 C5C6=00，+ 0 00.00110 00.00011 0 1 1 1 0 0 0 部分積右移 1 位 + 0 00.00000 C5C6=00，+ 0 00.00011 00.00

29、001 1 0 1 1 1 0 0 部分積右移 1 位 + 0 00.00000 C5C6=00，+ 0 00.00001 00.00000 1 1 0 1 1 1 0 部分積右移 1 位 + -X補(bǔ) 11.00101 C5C6=10，+ -X補(bǔ) 11.00101 所以， XY補(bǔ)=1.0010111011 XY =-0.1101000101 （2）X補(bǔ)=1.00110 B， Y補(bǔ)=1.10010 C， 0A -X補(bǔ)=0.11010 附加位 說明 00.00000 1.1 0 0 1 0 0 + 0 00.00000 C5C6=00，+ 0 00.00000 00.00000 0 1 1 0 0

30、 1 0 部分積右移 1 位 + -X補(bǔ) 00.11010 C5C6=10,+ -X補(bǔ) 00.11010 00.01101 0 0 1 1 0 0 1 部分積右移 1 位 + X補(bǔ) 11.00110 C5C6=01，+ X補(bǔ) 11.10011 11.11001 1 0 0 1 1 0 0 部分積右移 1 位 + 0 00.00000 C5C6=00，+ 0 11.11001 11.11100 1 1 0 0 1 1 0 部分積右移 1 位 + -X補(bǔ) 00.11010 C5C6=10，+-X補(bǔ) 00.10110 00.01011 0 1 1 0 0 1 1 部分積右移 1 位 + 0 00.0

31、0000 C5C6=11，+ 0 00.01011 所以， XY補(bǔ)=0.0101101100 XY = 0.0101101100 A 寄存器 C 寄存器 A 寄存器 C 寄存器 第二部分 習(xí)題解答 141 10分別用原碼和補(bǔ)碼加減交替法計算 X/Y。 （2）X=-0.10101，Y=0.11011 （4）X=-0.10110，Y=-0.11011 解 原碼除法： （2）|X|=00.10101A，|Y|=00.11011B，0C |Y|變補(bǔ)=11.00101 A C 說明 0 0.1 0 1 0 1 0.0 0 0 0 0 +|Y|變補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 -|Y| 1 1.1 1 0

32、 1 0 0.0 0 0 0 0 余數(shù)為負(fù)，商 0 1 1.1 0 1 0 0 左移一位 +|Y| 0 0.1 1 0 1 1 +|Y| 0 0.0 1 1 1 1 0.0 0 0 0 1 余數(shù)為正，商 1 0 0.1 1 1 1 0 左移一位 +|Y|變補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 -|Y| 0 0.0 0 0 1 1 0.0 0 0 1 1 余數(shù)為正，商 1 0 0.0 0 1 1 0 左移一位 +|Y|變補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 -|Y| 1 1.0 1 0 1 1 0.0 0 1 1 0 余數(shù)為負(fù)，商 0 1 0.1 0 1 1 0 左移一位 +|Y| 0 0.1 1 0 1

33、1 +|Y| 1 1.1 0 0 0 1 0.0 1 1 0 0 余數(shù)為負(fù)，商 0 1 1.0 0 0 1 0 左移一位 +|Y| 0 0.1 1 0 1 1 +|Y| 1 1.1 1 1 0 1 0.1 1 0 0 0 余數(shù)為負(fù)，商 0 +|Y| 0 0.1 1 0 1 1 +|Y|恢復(fù)余數(shù) 0 0.1 1 0 0 0 商符：Qs = XsYs = 10 = 1 商 = -0.11000 X/Y = -0.11000 + (0.11000*2 -5)/0.11011 (中括號內(nèi)余數(shù)項的分子和分母都取正) A 寄存器 C 寄存器 “計算機(jī)組成原理”講義 142 （4）X=-0.10110，Y=

34、-0.11011 |X|=00.10110A，|Y|=00.11011B，0C |Y|變補(bǔ)=11.00101 A C 說明 0 0.1 0 1 1 0 0.0 0 0 0 0 +|Y|變補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 -|Y| 1 1.1 1 0 1 1 0.0 0 0 0 0 余數(shù)為負(fù)，商 0 1 1.1 0 1 1 0 左移一位 +|Y| 0 0.1 1 0 1 1 +|Y| 0 0.1 0 0 0 1 0.0 0 0 0 1 余數(shù)為正，商 1 0 1.0 0 0 1 0 左移一位 +|Y|變補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 -|Y| 0 0.0 0 1 1 1 0.0 0 0 1 1 余數(shù)

35、為正，商 1 0 0.0 1 1 1 0 左移一位 +|Y|變補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 -|Y| 1 1.1 0 0 1 1 0.0 0 1 1 0 余數(shù)為負(fù)，商 0 1 1.0 0 1 1 0 左移一位 +|Y| 0 0.1 1 0 1 1 +|Y| 0 0.0 0 0 0 1 0.0 1 1 0 1 余數(shù)為正，商 1 0 0.0 0 0 1 0 左移一位 +|Y|變補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 -|Y| 1 1.0 0 1 1 1 0.1 1 0 1 0 余數(shù)為負(fù)，商 0 +|Y| 0 0.1 1 0 1 1 +|Y|恢復(fù)余數(shù) 0 0.0 0 0 1 0 商符：Qs = XsYs

36、= 11 = 0 商 = 0.11010 X/Y = +0.11010 + (0.00010*2 -5)/0.11011 （轉(zhuǎn)下頁） 思考思考 4-3計算機(jī)硬件的微操作有些什么特點？ 答：計算機(jī)硬件的微操作至少有這樣一些特點：是寄存器到寄存器的操作（各種記憶 元件可抽象為寄存器） ；是硬件應(yīng)該一步完成的操作（該操作通常不能拆成幾步來操作） ； 需要有開通相應(yīng)數(shù)據(jù)通路的電平型控制信號和記憶元件接收數(shù)據(jù)的脈沖信號相配合來完 成操作；進(jìn)行該操作時其數(shù)據(jù)流動是暢通的，并且沒有路徑?jīng)_突。 A 寄存器 C 寄存器 第二部分 習(xí)題解答 143 補(bǔ)碼除法： （2）X=-0.10101，Y=0.11011 X補(bǔ)

37、=11.01011A，Y補(bǔ)=00.11011B，0C ； -Y補(bǔ)=11.00101 A C 說明 1 1.0 1 0 1 1 0.0 0 0 0 0 +Y補(bǔ) 0 0.1 1 0 1 1 X補(bǔ)與Y補(bǔ)異號，+Y補(bǔ) 0 0.0 0 1 1 0 0.0 0 0 0 1 1 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)同號，商 1 0 0.0 1 1 0 0 左移一位 +-Y補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 +-Y補(bǔ) 1 1.1 0 0 0 1 0.0 0 0 1 1 0 0 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)異號，商 0 1 1.0 0 0 1 0 左移一位 +Y補(bǔ) 0 0.1 1 0 1 1 X補(bǔ)與Y補(bǔ)異號，+Y補(bǔ) 1 1.1 1 1 0 1 0.0 0

38、 1 0 1 0 0 0 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)異號，商 0 1 1.1 1 0 1 0 左移一位 +Y補(bǔ) 0 0.1 1 0 1 1 X補(bǔ)與Y補(bǔ)異號，+Y補(bǔ) 0 0.1 0 1 0 1 0.0 1 0 0 1 0 0 1 1 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)同號，商 1 0 1.0 1 0 1 0 左移一位 +-Y補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 +-Y補(bǔ) 0 0.0 1 1 1 1 0.1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)同號，商 1 0 0.1 1 1 1 0 左移一位 +-Y補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 +-Y補(bǔ) 0 0.0 0 0 1 1 1.0 0 1 11.0 0 1 1 1 1 末位恒置 1

39、 商補(bǔ)=1.00111 （4）X=-0.10110，Y=-0.11011 X補(bǔ)=11.01010A，Y補(bǔ)=11.00101B，0C ； -Y補(bǔ)=00.11011 A C 說明 1 1.0 1 0 1 0 0.0 0 0 0 0 +-Y補(bǔ) 0 0.1 1 0 1 1 X補(bǔ)與Y補(bǔ)同號，+-Y補(bǔ) 0 0.0 0 1 0 1 0.0 0 0 0 0 0 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)異號，商 0 0 0.0 1 0 1 0 左移一位 +Y補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 +Y補(bǔ) 1 1.0 1 1 1 1 0.0 0 0 0 0 1 1 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)同號，商 1 1 0.1 1 1 1 0 左移一位 +-Y補(bǔ) 0 0.1

40、 1 0 1 1 X補(bǔ)與Y補(bǔ)同號，+-Y補(bǔ) 1 1.1 1 0 0 1 0.0 0 0 0 1 1 1 1 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)同號，商 1 1 1.1 0 0 1 0 左移一位 +-Y補(bǔ) 0 0.1 1 0 1 1 X補(bǔ)與Y補(bǔ)同號，+-Y補(bǔ) 0 0.0 1 1 0 1 0.0 0 0 1 1 1 1 0 0 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)異號，商 0 0 0.1 1 0 1 0 左移一位 +Y補(bǔ) 1 1.0 0 1 0 1 +Y補(bǔ) 1 1.1 1 1 1 1 0.0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 ri補(bǔ)與Y補(bǔ)同號，商 1 1 1.1 1 1 1 0 左移一位 +-Y補(bǔ) 0 0.1 1 0 1 1 X補(bǔ)與Y補(bǔ)同號

41、，+-Y補(bǔ) 0 0.1 1 0 0 1 0 0. .1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 末位恒置 1 商補(bǔ)=1.00111 “計算機(jī)組成原理”講義 144 11設(shè)浮點數(shù)的階碼和尾數(shù)部分均用補(bǔ)碼表示，按照浮點數(shù)的運算規(guī)則，計算下列各題： （1）X=2 101（-0.100010） ，Y=2100（-0.111110） （2）X=2 -1010.101100，Y=2-100（-0.101000） （3）X=2 -0110.101100，Y=2-001（-0.111100） 注：此題中階碼用二進(jìn)制表示。 求：X+Y，X-Y 解 （1）浮點數(shù)：X浮=0101；1.011110 Y浮=0100；1.

42、000010 對階：小階向大階看齊，E=EA-EB=1, Y浮=0101；1.100001 對階之后，尾數(shù)相加和相減。 相加： 11.011110 相減： 11.011110 + 11.100001 + 00.011111 10.111111 11.111101 規(guī)格化： 相加結(jié)果需要右規(guī) 1 次，得：X+Y浮=0110；1.011111 相減結(jié)果需需左規(guī) 4 次，得：X-Y浮=0001；1.010000 X+Y = 2 110(-0.100001) X-Y = 2 001(-0.110000) （2）浮點數(shù)：X浮=1011；0.101100 Y浮=1100；1.011000 對階：小階向大階

43、看齊，E=EA-EB=-1, X浮=1100；0.010110 對階之后，尾數(shù)相加和相減。 相加： 00.010110 相減： 00.010110 + 11.011000 + 00.101000 10.101110 00.111110 規(guī)格化： 相加結(jié)果需要左規(guī)一次，得：X+Y浮=1011；1.011100 X+Y = 2 -101(-0.100100) X-Y = 2 -1000.111110 （3）浮點數(shù)：X浮=1101；0.101100 Y浮=1111；1.000100 對階后：X浮=1111;0.001011 尾數(shù)相加減后：X+Y浮=1111；11.001111 X-Y浮=1111；0

44、1.000111 尾數(shù)規(guī)格化后：X+Y浮=1111；1.001111 X-Y浮=0000；0.100011 X+Y = 2-001(-0.110001) X-Y = 20000.100011 第二部分 習(xí)題解答 145 第第5 5章章 存儲系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)和結(jié)構(gòu) ( (教材教材P177)P177) 17用容量為 16K1 的 DRAM 芯片構(gòu)成 64KB 的存儲器。 （2）設(shè)存儲器的讀、寫周期均為 0.5uS，CPU 的 1uS 內(nèi)至少要訪存一次，試問采用那種 刷新方式比較合理？相鄰兩行之間的刷新時間間隔是多少？對全部存儲單元刷新一遍所需 的實際時間是多少？ 解 因為要求 CPU 在 1uS

45、 內(nèi)至少要訪存一次，所以不能使用集中刷新方式，分散和異 步刷新方式都可以使用，但異步刷新方式比較合理。 16K1 的 DRAM 芯片需要 14 位地址，所以行地址和列地址各 7 位，芯片存儲陣列的 行數(shù)為 27=128，列數(shù)也是 128。 相鄰兩行之間的刷新間隔 = 最大刷新間隔時間行數(shù) = 2mS/128 = 15.625uS 取 15.5uS，即進(jìn)行讀或?qū)懖僮?31 次之后刷新一行。 對全部存儲單元刷新一遍所需的實際刷新時間 = 0.5uS128 = 64us。 （每刷一行需占用 0.5uS 的時間，與讀寫周期相同） 補(bǔ)充補(bǔ)充 5-1. 有 8K4 的靜態(tài) RAM 芯片，試組成一個 16K

46、8 的隨機(jī)存儲器，問需要多少芯 片？片選信號怎樣產(chǎn)生？若存儲芯片的讀寫采用兩條線（RD 和 WR）進(jìn)行控制，而系統(tǒng)提 供的控制信號有 R/W（高為讀，低為寫）和 MREQ（為低時表示訪問內(nèi)存） ，試畫出該存儲 器的組成邏輯圖。 解 需要 RAM 芯片 4 片； 各芯片的片內(nèi)地址線接外部提供的地址線的低 13 位 A12-0； 4 片 RAM 的雙向數(shù)據(jù)線按每兩片（U1 和 U0，U3 和 U2）組成位擴(kuò)展的方式分別接入數(shù) 據(jù)線上，U1 和 U0 的片選線及 U3 和 U2 的片選線及其邏輯見存儲器的組成邏輯圖如下： CS A12-0 8K4 U3 D3-0 CS A12-0 8K4 U2 D3

47、-0 CS A12-0 8K4 U1 D3-0 CS A12-0 8K4 U0 D3-0 A12-0 RD WR A13 D7-4 D3-0 MREQ R/W CS1-0 CS3-2 CS1-0 CS3-2 說明: 當(dāng) MREQ 為低并且 A13為低時,產(chǎn)生片選信號 CS1-0; 當(dāng) MREQ 為低并且 A13為高時,產(chǎn)生片選信號 CS3-2 。 1 1 “計算機(jī)組成原理”講義 146 18 有一個 8 位機(jī)， 采用單總線結(jié)構(gòu)， 地址總線 16 位 （A15A0） ， 數(shù)據(jù)總線 8 位 （D7D0） ， 控制總線中與主存有關(guān)的信號有 MREQ（低電平有效允許訪存）和 R/W(高電平為讀命令，

48、低電平為寫命令)。 主存地址分配如下：從 08191 為系統(tǒng)程序區(qū)，有 ROM 芯片組成；從 819232767 為用 戶程序區(qū)，最后（最大地址）2K 地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)。 （上述地址均用十進(jìn)制表示， 按字節(jié)編址） 。 現(xiàn)有如下存儲芯片：8K8 的 ROM，16K1、2K8、4K8、8K8 的 SRAM。請從上 述規(guī)格中選用芯片設(shè)計該主存儲器，畫出主存的連接框圖，并指以畫出片選邏輯及與 CPU 的連接。 解 根據(jù) CPU 的地址線、 數(shù)據(jù)線， 可確定整個主存空間為 64K8， 系統(tǒng)程序區(qū)由 ROM 芯片組成，用戶程序區(qū)和系統(tǒng)程序工作區(qū)均由 RAM 芯片組成。共需：8K8 的 ROM 芯片

49、 1 片，8K8 的 SRAM 芯片 3 片，2K8 的 SRAM 芯片 1 片。 主存地址分配如下圖所示。 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A0 0 0 0 - 8KB ROM 0 0 1 - 8KB RAM 0 1 0 - 8KB RAM 0 1 1 - 8KB RAM 1 1 1 1 1 - 2KB RAM 主存的連接框圖如下圖所示。 0000H 1FFFH 2000H 3FFFH 4000H 5FFFH 6000H 7FFFH F800H FFFFH 1 1 R/W CS0 片選信號的邏輯： CS0 = A15A14A13 MREQ R/W CS1 = A15A14A13 MREQ CS2 = A15A14A13 MREQ CS3 = A15A14A13 MREQ CS73 = A15A14A13 A12A11MREQ CS73 第二部分 習(xí)題解答 147 25設(shè)某機(jī)主存容量為 4MB，Cache 容量為 16KB，每塊包含 8 個字，每字 32 位，設(shè)計 一個四路組相聯(lián)映像（