计算机组成原理 第四版 白中英主编

第一章

1． 比较数字计算机和模拟计算机的特点；

模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。 2． 数字计算机如何分类？分类的依据是什么？

数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。 3． 数字计算机有哪些主要作用？

科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。

4． 冯诺依曼型计算机的主要涉及思想是什么？它包括哪些主要组成部分？

主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备

5． 什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？

存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字。

6． 什么是指令？什么是程序？

每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。 7． 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分他们是指令还是数据？

取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。

8． 什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能.

半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU，它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。

9． 计算机的系统软件包括哪几类？说明他们的用途。

计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。 10． 说明团建发展的演变过程。 在早期的计算机中，人们是直接用机器语言来编写程序的，这种程序称为手编程序或目的程序；后来，为了编写程序方便和提高使用效率，人们使用汇编语言来

编写程序，称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了算法语言，用算法语言编写的程序称为源程序，源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释执行；随着计算机技术的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。

11． 现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？

从第一至五级分别为微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。采用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术，对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制。而且用这种分级的观点来设计计算机，对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。

12． 为什么软件能够转化为硬件？硬件能够转化为软件？实现这种转化的媒介是什么？

因为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。

13． （ 略 ）

第二章

1．（1）?35 6435???0.43(8)??0.100011 6435[?]原?11000110 6435[?]补?10111010 6435[?]反?10111001 6435[?]移?00111010 6423?0.134(8)?0.001011100 （2）128

23]原?00010111 12823]补?00010111 [12823]反?00010111 [128 [ [23]移?10010111 128（3）-127

-127 = -7F = -1111111 [-127]原 = 11111111 [-127]补 = 10000001 [-127]反 = 10000000 [-127]移 = 00000001 （4）[-1]原 = 1000 0000 [-1]补 = 1000 0000 [-1]反 = 1111 1111 [-1]移 = 0000 0000 （5）-1 = -00000001 [-1]原 = 1000 0001 [-1]补 = 1111 1111 [-1]反 = 1111 1110

[-1]移 = 0111 1111

2．[x]补 = a0. a1a2…a6 解法一、

（1） 若a0 = 0, 则x > 0, 也满足x > -0.5

此时a1→a6可任意

（2） 若a0 = 1, 则x <= 0, 要满足x > -0.5, 需a1 = 1

即a0 = 1, a1 = 1, a2→a6有一个不为0

解法二、

-0.5 = -0.1(2) = -0.100000 = 1, 100000

（1） 若x >= 0, 则a0 = 0, a1→a6任意即可

[x]补 = x = a0. a1a2…a6

（2） 若x < 0, 则x > -0.5

只需-x < 0.5, -x > 0

[x]补 = -x, [0.5]补 = 01000000 即[-x]补 < 01000000

a0*a1*a2?a6?1?01000000 a0*a1*a2?a6?00111111

a0a1a2?a6?11000000

即a0a1 = 11, a2→a6不全为0或至少有一个为1（但不是“其余取0”）

3．字长32位浮点数，阶码10位，用移码表示，尾数22位，用补码表示，基为2

Es E1→E9 Ms M20 M0

（1） 最大的数的二进制表示

E = 111111111

Ms = 0, M = 11…1（全1）

表示为： 11…1 011…1 10个 21个

即：229?1?(1?2?21)

（2） 最小的二进制数

E = 111111111

Ms = 1, M = 00…0（全0）（注意：用10….0来表示尾数－1） 表示为： 11…1 100…0 10个 21个

即：229?1?(?1)

（3） 规格化范围

正最大 E = 11…1， M = 11…1， Ms = 0 10个 21个

即：22?1?(1?2?21)

正最小 E = 00…0， M = 100…0， Ms = 0 10个 20个

即：2?2?2

9?19 负最大 E = 00…0， M = 011…1， Ms = 1 10个 20个

?1?21（最接近0的负数）即：?2?2?(2?2)

9负最小 E = 11…1， M = 00…0， Ms =1 10个 21个

即：229?1?(?1)??2511

规格化所表示的范围用集合表示为： [2?2999?2?1 , 22?1?(1?2?21)]?[22?1?(?1)??2511,?2?2?(2?1?2?21)]

9（4） 最接近于0的正规格化数、负规格化数（由上题可得出）

正规格化数 E = 00…0， M = 100…0， Ms = 0 10个 20个

?12?2?2 9