計(jì)算機(jī)組成原理作業(yè)講解1-4章-答案

./1．1概述數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)過(guò)了哪幾個(gè)代？各代的基本特征是什么？略.1．2你學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)后,準(zhǔn)備做哪方面的應(yīng)用？略.1．3試舉一個(gè)你所熟悉的計(jì)算機(jī)應(yīng)用例子.略.1．4計(jì)算機(jī)通常有哪些分類方法？你比較了解的有哪些類型的計(jì)算機(jī)？略.1．5計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的主要指標(biāo)有哪些？答：機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度、可配置外設(shè)等.答：計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的主要指標(biāo)有：機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、運(yùn)算速度等.1．6什么是機(jī)器字長(zhǎng)？它對(duì)計(jì)算機(jī)性能有哪些影響？答：指CPU一次能處理的數(shù)據(jù)位數(shù).它影響著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度,硬件成本、指令系統(tǒng)功能,數(shù)據(jù)處理精度等.1．7什么是存儲(chǔ)容量？什么是主存？什么是輔存？答：存儲(chǔ)容量指的是存儲(chǔ)器可以存放數(shù)據(jù)的數(shù)量〔如字節(jié)數(shù).它包括主存容量和輔存容量.主存指的是CPU能夠通過(guò)地址線直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器.如內(nèi)存等.輔存指的是CPU不能直接訪問(wèn),必須通過(guò)I/O接口和地址變換等方法才能訪問(wèn)的存儲(chǔ)器,如硬盤,u盤等.1．8根據(jù)下列題目的描述,找出最匹配的詞或短語(yǔ),每個(gè)詞或短語(yǔ)只能使用一次.〔1為個(gè)人使用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī),通常有圖形顯示器、鍵盤和鼠標(biāo).〔2計(jì)算機(jī)中的核心部件,它執(zhí)行程序中的指令.它具有加法、測(cè)試和控制其他部件的功能.〔3計(jì)算機(jī)的一個(gè)組成部分,運(yùn)行態(tài)的程序和相關(guān)數(shù)據(jù)置于其中.〔4處理器中根據(jù)程序的指令指示運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備做什么的部件.〔5嵌入在其他設(shè)備中的計(jì)算機(jī),運(yùn)行設(shè)計(jì)好的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能.〔6在一個(gè)芯片中集成幾十萬(wàn)到上百萬(wàn)個(gè)晶體管的工藝.〔7管理計(jì)算機(jī)中的資源以便程序在其中運(yùn)行的程序.〔8將高級(jí)語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的程序.〔9將指令從助記符號(hào)的形式翻譯成二進(jìn)制碼的程序.〔10計(jì)算機(jī)硬件與其底層軟件的特定連接紐帶.供選擇的詞或短語(yǔ)：1、匯編器2、嵌入式系統(tǒng)3、中央處理器〔CPU4、編譯器5、操作系統(tǒng)6、控制器7、機(jī)器指令8、臺(tái)式機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)9、主存儲(chǔ)器10、VLSI答：〔18,〔23,〔39,〔46,〔52,〔610,〔75,〔84,〔91,〔107計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有哪些部分組成？硬件由哪些構(gòu)成？答：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成.硬件由控制器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件構(gòu)成1．9馮·諾伊曼VonNeumann計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是什么？略.1．10計(jì)算機(jī)硬件有哪些部件,各部件的作用是什么？略.1．11計(jì)算機(jī)軟件包括哪幾類？說(shuō)明它們的用途.略.1．12簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)的分層理由及各層的功能.略.1．13通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí),你對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有了怎樣的了解？略.第二章2．1數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的主要區(qū)別是什么？與模擬電路相比,數(shù)字電路有何特點(diǎn)？略.2．2二極管兩端需要加多大的電壓才使二極管導(dǎo)通？答：大于二極管的正向特性存在死區(qū)電壓Vr〔硅二極管約為0.7V,鍺二極管約為0.2V2．3三極管何時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài),何時(shí)處于飽和狀態(tài)？答：當(dāng)輸入電壓Vi>0,且Vi<死區(qū)電壓Vr’,三極管處于截止?fàn)顟B(tài).當(dāng)輸入電壓Vi增大,基極電流IB、集電極電流IC隨之增大,輸入電壓VCE＝VCC－ICRC不斷下降,當(dāng)VCE降到0.7V以下時(shí),發(fā)射結(jié)仍正向偏置,集電結(jié)則由反向偏置轉(zhuǎn)為正向偏置,此時(shí)三極管進(jìn)入飽和狀態(tài).2．4雙極型邏輯門和單極型邏輯分別是怎樣形成的？它們各有何特點(diǎn)？略.2．5實(shí)現(xiàn)邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算有哪幾種邏輯門？答：與,或,非.2．6分析圖2－41所示的邏輯電路圖,寫出表達(dá)式并進(jìn)行化簡(jiǎn).答：〔a<b>F=AD+C+2．7請(qǐng)用代數(shù)化簡(jiǎn)法將下列各邏輯表達(dá)式化成最簡(jiǎn)式.〔1答：〔2答：2．8分析圖2－42所示的邏輯電路,列出真值表,說(shuō)明其邏輯功能.2.8答：A1A0X0X1X2X300XXXXX001XXXXX110XXXXX211XXXXX3圖2－42是一個(gè)四選一電路2．9分析圖2－43所示的邏輯電路圖,列出真值表,說(shuō)明其邏輯功能.答：ABCF1F20000000110010100110110010101011100111111圖2－43是一個(gè)一位全加器,A,B為加數(shù)和被加數(shù),C為低位進(jìn)位,F1為和,F2為產(chǎn)生的進(jìn)位.〔圖中有錯(cuò)誤,第4個(gè)與門的輸入少了2．10請(qǐng)用卡諾圖法將下列各邏輯表達(dá)式化成最簡(jiǎn)式.〔1〔2答：〔1〔22．11簡(jiǎn)述組合邏輯電路的設(shè)計(jì)過(guò)程.略：2．12用與非門設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)下列函數(shù)的組合邏輯電路.〔1；〔2.答：<1>＝=圖略.<2>==圖略.2．13用一位全加器組成4位并行進(jìn)位加法器,其并行進(jìn)位電路應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)？略.2．14請(qǐng)畫出74LS273的典型用法的接線圖.2．15什么是三態(tài)門？一般應(yīng)用在什么場(chǎng)合？略2．16計(jì)算機(jī)中常用的寄存器有哪些？請(qǐng)說(shuō)明如何使用？略2．17請(qǐng)說(shuō)明74LS299的功能及使用方法.略2．18請(qǐng)說(shuō)明74LS161的功能及使用方法.略習(xí)題3求下列各數(shù)的十進(jìn)制數(shù)值：〔1〔267．38〔2〔BD．C16〔3〔1011011．1012答：.<1>183.375,<2>189.75,<3>91.625將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)據(jù)〔小數(shù)取四位二進(jìn)制有效數(shù)據(jù)：〔1-282．75〔2123．46〔3-115/512〔444．9375答：2.序號(hào)十進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制-282.75-11A.C-100011010.1100-432.6123.467B.71111011.0111173.34<3>-115/512-0.388－0.001110011-0.163<4>44.93752C.F101100.111154.74寫出下列各數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼,機(jī)器數(shù)長(zhǎng)度為8位：〔10〔2-127〔3-0.5〔4-19/128〔5100〔623/64序號(hào)真值原碼補(bǔ)碼反碼<1>000000000000000000000000010000000111111110.00000000.00000000.00000001.00000001.1111111<2>－127111111111000000110000000<3>－0.51.10000001.10000001.0111111<4>－19/1281.00100111.11011011.1101100<5>100011001000110010001100100<6>23/640.01011100.01011100.0101110寫出下列各機(jī)器數(shù)的二進(jìn)制真值X：〔1[X]補(bǔ)=0.1001〔2[X]補(bǔ)=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]補(bǔ)=1,0000000〔10[X]反=1,0000000〔11[X]原=1,0000000〔12[X]移=1,0000000答：<1>+1001<7>-0111<2>-0111<8>＋1001<3>+1101<9>-10000000<4>-1101<10>-01111111<5>+1011<11>-00000000<6>-0100<12>00000000設(shè)某機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為8位,有兩個(gè)數(shù)的16進(jìn)制表示形式為9CH和FFH,問(wèn)：若它們分別表示為下列格式的機(jī)器數(shù)時(shí),其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制真值是多少？無(wú)符號(hào)整數(shù)；原碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；原碼表示的定點(diǎn)小數(shù)；補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)小數(shù)；反碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；移碼表示的定點(diǎn)整數(shù).答：數(shù)9CHFFH無(wú)符號(hào)整數(shù)156255原碼表示的定點(diǎn)整數(shù)-28-127原碼表示的定點(diǎn)小數(shù)-<2-3+2-4+2-5>=-0.21875-<1-2-7補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)整數(shù)-100-1補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)小數(shù)-<2-1+2-2+2-5>=0.78125-2-7反碼表示的定點(diǎn)整數(shù)-99-0移碼表示的定點(diǎn)整數(shù)28127假設(shè)某規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)表示形式為M0.M1……Mn,選擇正確的答案寫在橫線上：若尾數(shù)用原碼表示,則尾數(shù)必須滿足D.<2>若尾數(shù)用補(bǔ)碼表示,則尾數(shù)必須滿足GH.A．M0=0 B．M0=1 C．M1=0 D．M1=1E．M0.M1=0.0 F．M0.M1=1.1 G．M0.M1=0.1 H．M0.M1=1.0答：〔1D；〔2GH 浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍取決于D的位數(shù),浮點(diǎn)數(shù)的表示精度取決于C的位數(shù),浮點(diǎn)數(shù)的正負(fù)取決于A,E在浮點(diǎn)數(shù)的表示中是隱含規(guī)定的.A．?dāng)?shù)符 B．階符 C．尾數(shù) D．階碼 E．階碼的底答：D,C,A,E設(shè)一浮點(diǎn)數(shù)格式為：字長(zhǎng)12位,階碼6位,用移碼表示,尾數(shù)6位,用原碼表示,階碼在前,尾數(shù)〔包括數(shù)符在后,則按照該格式：<1>已知X=-25/64,Y=2.875,求數(shù)據(jù)X、Y的規(guī)格化的浮點(diǎn)數(shù)形式.<2>已知Z的浮點(diǎn)數(shù)以十六進(jìn)制表示為9F4H,則求Z的十進(jìn)制真值.答：X=－0.11001×2-1,[X]?。?.11001×2011111[X]浮＝0,111111.11001Y=0.10111×22,[Y]?。?.10111×2100010[Y]?。?,000100.10111〔2[Z]浮=－0.10100×2100111Z=－80設(shè)一機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)16位,求下列各機(jī)器數(shù)的表示范圍：無(wú)符號(hào)整數(shù)；原碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)整數(shù)；補(bǔ)碼表示的定點(diǎn)小數(shù)；非規(guī)格化浮點(diǎn)表示,格式為：階碼8位,用移碼表示,尾數(shù)8位,用補(bǔ)碼表示〔要求寫出最大數(shù)、最小數(shù)、最大負(fù)數(shù)、最小正數(shù)；上述浮點(diǎn)格式的規(guī)格化浮點(diǎn)表示范圍〔要求寫出最大數(shù)、最小數(shù)、最大負(fù)數(shù)、最小正數(shù).答：機(jī)器字長(zhǎng)16位,下列各數(shù)的表示范圍<1>無(wú)符號(hào)整數(shù)0~216-1<2>原碼定點(diǎn)整數(shù)-<215-1>~+215-1<3>補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)-215~+215-1<4>補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)-1~+1-2<5>、<6>階碼八位,移碼表示,尾數(shù)8位,補(bǔ)碼表示最大數(shù)最小數(shù)最大負(fù)數(shù)最小正數(shù)非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)1,11111110.1111111<1-2-7>×21,11111111.0000000-1×2+1270,00000001.1111111-2-7×2-1280,00000000.00000012-7×2-128規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)1,11111110.11111111<1-2-7>×21,11111111.0000000-1×2+1270,00000001.01111111-〔0.5＋2-7>×2-1280,00000000.10000000.5×2-128將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為IEEE754單精度浮點(diǎn)數(shù)格式：〔1＋36．75 〔2－35/256 答： 〔11,0000100=84130000H〔20,1111100=7C8C求下列各IEEE754單精度浮點(diǎn)數(shù)的十進(jìn)制真值：〔143990000H 〔200000000H答：〔11.10011001*2-60〔22-127在漢字系統(tǒng)中,有哪幾種編碼？它們各自有什么作用？略.漢字庫(kù)中存放的是漢字的哪一種編碼？漢字庫(kù)的容量如何計(jì)算？字形碼.在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中,需要構(gòu)造一個(gè)包含了100個(gè)漢字的漢字庫(kù),假設(shè)采用16×16的漢字字形,問(wèn)：該漢字庫(kù)所占存儲(chǔ)容量是多少字節(jié)？一篇由50個(gè)漢字構(gòu)成的短文,需要占用多少字節(jié)的存儲(chǔ)容量來(lái)存儲(chǔ)其純文本？3200字節(jié),50*2=100字節(jié)漢字系統(tǒng)的幾種編碼中,對(duì)于某個(gè)漢字來(lái)說(shuō),是惟一的.A.輸入碼B.字模碼C.機(jī)內(nèi)碼 若下面的奇偶校驗(yàn)碼均正確,請(qǐng)指出哪些是奇校驗(yàn)碼,哪些是偶校驗(yàn)碼.10110110奇〔201111110偶〔311011000偶〔410100001奇在7位的ASCII碼的最高位前面添加一位奇〔偶校驗(yàn)位后,即可構(gòu)成8位的ASCII碼的奇〔偶校驗(yàn)碼.假設(shè)字符"A"的這樣的奇〔偶校驗(yàn)碼為41H,則它是B〔1；字符"C"的這樣的〔1是C.01000001〔1：A.奇校驗(yàn)碼B.偶校驗(yàn)碼〔2：A.43HB.87HC.C3H 1100,0011 D.86H試設(shè)計(jì)有效信息為10位的能糾錯(cuò)一位的海明碼的編碼和譯碼方案,并寫出有效信息0110111001的海明碼.在節(jié)所介紹有效信息為8位的能糾錯(cuò)一位的海明碼基礎(chǔ)上,思考如何改進(jìn),使其能夠達(dá)到檢錯(cuò)兩位并能糾錯(cuò)一位的校驗(yàn)?zāi)芰?設(shè)生成多項(xiàng)式為X3+X+1〔即1011B,請(qǐng)計(jì)算有效數(shù)據(jù)10101的CRC編碼.10101101試分析3.3節(jié)介紹的三種奇偶校驗(yàn)、海明校驗(yàn)和CRC校驗(yàn)三種校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力,它們的碼距各為多少？在Motorola系列的微處理器中,數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存的規(guī)則是高位字節(jié)存放在低地址單元的,對(duì)照?qǐng)D3.10寫出各數(shù)據(jù)在這種情況下的存儲(chǔ)方式.習(xí)題4設(shè)X=0.1101,Y=-0.0110,求：〔1[X]補(bǔ) 〔2[-X]補(bǔ) 〔3[2X]補(bǔ) 〔4[-2X]補(bǔ)〔5[X/2]補(bǔ) 〔6[-X/2]補(bǔ) 〔7[Y]補(bǔ) 〔8[-Y]補(bǔ)〔9[2Y]補(bǔ) 〔10[-2Y]補(bǔ) 〔11[Y/2]補(bǔ) 〔12[-Y/2]補(bǔ)〔13[-Y/4]補(bǔ)1.〔1[X]補(bǔ)= 0.1101〔2[-X]補(bǔ)=1.0011〔3[2X]補(bǔ)=0.1010溢出〔4[-2X]補(bǔ)=1.0110溢出〔5[X/2]補(bǔ)=0.0110〔6[-X/2]補(bǔ)=1.1001〔7[Y]補(bǔ)=1.1010 〔8[-Y]補(bǔ)=0.0110 〔9[2Y]補(bǔ)=1.0100 〔10[-2Y]補(bǔ)=0.1100 〔11[Y/2]補(bǔ)=1.1101 〔12[-Y/2]補(bǔ)=0.0010 <13>[-Y/4]補(bǔ)=0.0001已知X和Y,用變形補(bǔ)碼計(jì)算X+Y和X-Y,并指出運(yùn)算結(jié)果是否溢出：X=0.11011,Y=0.11111X=-0.1101,Y=0.0110答：. 〔1[X+Y]補(bǔ)：溢出 [X－Y]補(bǔ)=1.11100 〔２[X+Y]補(bǔ)=1.1001 [X－Y]補(bǔ)：溢出試使用兩個(gè)4位二進(jìn)制加法器和若干邏輯門電路,設(shè)計(jì)一位余3碼編碼的十進(jìn)制加法器.〔提示：余3碼加法的校正規(guī)則為：當(dāng)余3碼編碼的兩個(gè)數(shù)直接相加后,若結(jié)果有進(jìn)位,則和數(shù)加3校正；否則和數(shù)減3校正圖在ｗｏｒｄ下不好畫：略：使用原碼一位乘法計(jì)算X*Y：X=0.11101,Y=0.01111X=-0.10011,Y=0.11010答：〔１［X*Y］原＝0.0110110011〔２［X*Y］原＝1.0111101110使用補(bǔ)碼Booth乘法計(jì)算X*Y：X=0.01111,Y=-0.11101X=-0.10011,Y=-0.11010答：〔１［X*Y］補(bǔ)＝1.1001001101〔２［X*Y］補(bǔ)＝0.0111101110分別使用原碼恢復(fù)余數(shù)除法和原碼加減交替除法計(jì)算X/Y：X=0.0111,Y=0.1101X=0.1011,Y=-0.1110答：〔１原碼恢復(fù)余數(shù)除法:[Qs]原=0.1000;[R]原=0.00001000原碼加減交替除法:[Qs]原=0.1000;[R]原=0.00001000〔２原碼恢復(fù)余數(shù)除法:[Qs]原=1.1100;[R]原=0.00001000原碼加減交替除法:[Qs]原=1.1100;[R]原=0.00001000使用補(bǔ)碼不恢復(fù)余數(shù)除法計(jì)算X/Y：X=0.0111,Y=0.1101X=0.1011,Y=-0.1110答：〔１[Qs]補(bǔ)=0.1001;[R]補(bǔ)=0.00001110〔２[Qs]補(bǔ)=1.0011;[R]補(bǔ)=0.00001100設(shè)浮點(diǎn)數(shù)的格式為：階碼5位,尾數(shù)6位,均用補(bǔ)碼表示,請(qǐng)計(jì)算X+Y和X-Y.〔階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼計(jì)算.X=-1.625,Y=5.25X=15/64,Y=-29/256答：〔１［X＋Y］補(bǔ)＝0,00100.11101;X+Y=0.11101×20010［X－Y］補(bǔ)＝0,00111.00101;X-Y=－0.11011×20011〔２［X＋Y］補(bǔ)＝1,11010.11111;X+Y=0.11111×2–0011［X－Y］補(bǔ)＝1,11110.10110;X-Y=0.101102-0001設(shè)浮點(diǎn)數(shù)的格式為：階碼5位,用移碼表示,尾數(shù)6位,用補(bǔ)碼表示,請(qǐng)計(jì)算X*Y和X/Y〔階碼用移碼計(jì)算,尾數(shù)用任何一種機(jī)器數(shù)的串行乘除算法計(jì)算.X=5.25,Y=-1.625X=-29/256,Y=15/64答：〔１［X×Y］浮=1,01001.01111;X*Y=－0.10001×20100［X/Y］浮=1,00101.00111;X/Y=－0.11001×20010〔２［X×Y］浮=0,10111.00101;X*Y=－0.11011×2-0101［X/Y］浮=0,11111.00001;X/Y=－0.11111×2-0001假設(shè)浮點(diǎn)數(shù)加減運(yùn)算時(shí),尾數(shù)采用變形補(bǔ)碼〔模4補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算,運(yùn)算結(jié)果形式為：MS1MS2.M1……Mn,選擇正確的答案寫在橫線上：若尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果形式滿足條件時(shí),結(jié)果需要左規(guī)；若尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果形式滿足條件時(shí),結(jié)果需要右規(guī)〔1次；若尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果形式滿足條件時(shí),結(jié)果不需要規(guī)格化；A．MS1MS2.M1=00.0 B．MS1MS2.M1=00.1 C．MS1MS2.M1=01.0D．MS1MS2.M1=01.1 E．MS1MS2.M1=10.0 F．MS1MS2.M1=10.1G．MS1MS2.M1=11.0 H．MS1MS2.M1=11.1答：〔１A,H〔２D,E,F〔３B浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的溢出判斷,取決于.A．尾數(shù)是否上溢 B．尾數(shù)是否下溢C．階碼是否上溢 D．階碼是否下溢答：C設(shè)[X]補(bǔ)=X0.X1……Xn,X必須滿足條件時(shí),X左移一位求2X時(shí),才不會(huì)發(fā)生溢出.A．X0.X1=0.0 B．X0.X1=1.1 C．X0.X1=0.1 D．X