第二章 计算机组成原理(2)

第二章计算机组成原理1. 一台计算机只能有一个处理器。

2. 计算机有很多分类方法，按其内部逻辑结构目前可分为______________ 。

A.服务器/工作站B. 16位132位/64位计算机C.小型机/大型机/巨型机D.专用机/通用机3. 下列不属于个人计算机范围的是___________ 。

A. 台式计算机B.便携计算机C.工作站D.刀片式服务器4. 由于计算机网络的普及，许多计算机系统都设计成基于计算机网络的客户/服务器工作模式。

巨型机、大型机和小型机一般都作为系统的服务器使用，个人计算机则用作客户机。

5. 下列关于个人计算机的叙述中，错误的是____________ 。

A. 个人计算机中的微处理器就是CPUB.个人计算机的性能在很大程度上取决于CPU的性能C. 一台个人计算机中通常包含多个微处理器D.个人计算机通常不会由多人同时使用6. 下列关于计算机组成及工作原理的叙述中，正确的是________________ 。

A. 一台计算机内只有一个微处理器B. 多数输出设备能将计算机中用“ 0”和“ 1”表示的信息转换成人可识别和感知的形式，如文字、图形、声音等C. 外存储器中的数据是直接传送给CPU处理的D. I/O控制器都做成扩充卡的形式插在PCI扩充槽内7. 下列关于计算机硬件组成的描述中，错误的是____________ 。

A. 计算机硬件包括主机与外设B. 上面选项中的主机指的就是CPUC. 外设通常指的是外部存储设备和输入/输出设备D. 一台计算机中可能有多个处理器，它们都能执行指令8. CPU中的运算器也称为执行单元，它是CPU的控制中心。

9. 个人计算机是由于单片微处理器的出现而开发成功的，价格便宜、使用方便、软件丰富，它们都运行Windows操作系统。

10. 在带电脑控制的家用电器中，有一块用于控制家用电器工作流程的大规模集成电路芯片，它把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在一起，这块芯片称为___________ 。

第二章运算方法和运算器练习一、填空题1. 补码加减法中，（符号位）作为数的一部分参加运算，（符号位产生的进位）要丢掉。

2. 为判断溢出，可采用双符号位补码，此时正数的符号用（00）表示，负数的符号用（11）表示。

3. 采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位（不相同），则表明发生了溢出。

若结果的符号位为（01），表示发生正溢出；若为（10），表示发生负溢出。

4. 采用单符号位进行溢出检测时，若加数与被加数符号相同，而运算结果的符号与操作数的符号（不一致），则表示溢出；当加数与被加数符号不同时，相加运算的结果（不会产生溢出）。

5. 利用数据的数值位最高位进位C和符号位进位Cf的状况来判断溢出，则其表达式为over=（C⊕Cf）。

6. 在减法运算中，正数减（负数）可能产生溢出，此时的溢出为（正）溢出；负数减（正数）可能产生溢出，此时的溢出为（负）溢出。

7. 补码一位乘法运算法则通过判断乘数最末位Yi和Yi-1的值决定下步操作，当YiYi-1=（10）时，执行部分积加【-x】补，再右移一位；当YiYi-1=（01）时，执行部分积加【x】补，再右移一位。

8. 浮点加减运算在（阶码运算溢出）情况下会发生溢出。

9. 原码一位乘法中，符号位与数值位（分开运算），运算结果的符号位等于（两操作数符号的异或值）。

10. 一个浮点数，当其补码尾数右移一位时，为使其值不变，阶码应该（加1）。

11. 左规的规则为：尾数（左移一位），阶码（减1）。

12. 右规的规则是：尾数（右移一位），阶码（加1）。

13. 影响进位加法器速度的关键因素是（进位信号的传递问题）。

14. 当运算结果的补码尾数部分不是（11.0×××××或00.1×××××）的形式时，则应进行规格化处理。

当尾数符号位为（01）或（10）时，需要右规。

第2章习题及解答2-2将下列十进制表示成二进制浮点规格化的数（尾数取12位，包括一位符号位；阶取4位，包括一位符号位），并写出它的原码、反码、补码三和阶移尾补四种码制形式；(1)7.75解：X=7.75=(111.11)2=0.11111×211[X]原=0011×0.11111000000[X]反=0011×0.11111000000[X]补=0011×0.11111000000[X]阶称，尾补=1011×0.11111000000(2) –3/64解：X=-3/64=(-11/26)2=(-0.00001)2=-0.11×2-100[X]原=1100×1.11000000000[X]反=1011×1.00111111111[X]补=1100×1.010********[X]阶称，尾补=0100×1.010********(3) 83.25解：X=-3/64=(1010011.01)2=0.101001101×2111[X]原=0111×0.101001101[X]反=[X]补=[X]原[X]阶称，尾补=1111×0.10100110(4) –0.3125解：X=（–0.3125）10=(-0.0101)2=-0.101×2-1[X]原=1001×1.10100000000[X]反=1110×1.010********[X]补=1111×1.01100000000[X]阶称，尾补=0111×1.011000000002-4 已知x和y，用变形补码计算x+y，并对结果进行讨论。

(2) x=0.11101，y=-0.10100解：[X]补=00.11101, [Y]补=11.01100, [-Y]补=00.10100[X]补+ [Y]补=00.11101+11.01100=00.01001X+Y=0.01001[X]补- [Y]补=[X]补+ [-Y]补=00.11101+00.10100=01.10001X+Y 正溢(3) x=-0.10111，y=-0.11000解: [X]补=11.01001, [Y]补=11.01000, [-Y]补=00.11000[X]补+ [Y]补=11.01001+11.01000=11.10001X+Y=-.011111[X]补- [Y]补=[X]补+ [-Y]补=11.01001+00.11000=00.00001X－Y =0.000012-5 已知x和y，用变形补码计算x-y，并对结果进行讨论。

第2章 参考答案2写出下列十进制数的原码、反码、补码和移码表示（用8位二进制数）。

如果是小数，则用定点小数表示；若为整数，则用定点整数表示。

其中MSB 是最高位（符号位），LSB 是最低位。

(1)－1 (2) －38/64 解：（1）-1=(-0000001)2 原码: 10000001反码: 11111110 补码: 11111111 移码: 01111111（2）-38/64=-0.59375=(-0.1001100)2或-38/64=-（32+4+2）*2-6=-（100110）*2-6=(-0.1001100)2 原码: 1.1001100反码: 1.0110011补码: 1.0110100移码: 0.0110100注：-1如果看成小数，那么只有补码和移码能表示得到，定点小数-1的补码为：1.0000000此例类似于8位定点整数的最小值-128补码为100000003 有一字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为2.请写出：（1）最大数的二进制表示，（2）最小数的二进制表示，（3）规格化数所能表示的数的范围。

解：（题目没有指定格式的情况下，用一般表示法做）（1）最大数的二进制表示：0 11111111 11111111111111111111111 （2）最小数的二进制表示：1 11111111 00000000000000000000000(1) 7232112*2---（） (2) 7211*2--（）（3）规格化最大正数：0 11111111 111111111111111111111117232112*2---（）规格化最小正数：0 00000000 100000000000000000000007122*2--规格化最大负数：1 00000000 011111111111111111111117123222*2----+（）规格化最小负数：1 11111111 000000000000000000000007211*2--（）规格化数的表示的数的范围为：7777211232122321[1*2,22*2][2*2,12)*2]----------+- （）（）（下面补充IEEE 754的规格化浮点数表示范围：IEEE 754的尾数采用1.M 的形式，原码表示；阶e=E-127 （相对于一般表示法的e=E-128，人为的加了1）；并且最大的阶（11111111）和最小的阶（00000000）用去作为特殊用途。

第2章综合应用题参考答案1.在CRC 校验中。

已知生成多项式是 G(x)=x 4+x 3+1。

要求写出信息1011001的CRC 校验码。

解：生成多项式G(x)=11001,为5位，校验余数取4位，按模2除法计算过程如下：110101011110 11001 011110 11001 011100 11001 1010余数 R(x)= 1010 CRC 校验码=1011001 10102. 双方采用CRC 循环校验码进行通信，已知生成多项式为 x 4+x 3+x+1,接收到码字为 10111010011判断该信息有无错误。

解：依题意，生成多项式G(x)=11011，如果信息正确，则模2除法余数应为0110010111011 1011101001111000 1101111100 11011 11111 11011 100结果余数R(x)= 100不为零所以结果有错。

3. 简述算术移位与逻辑移位的区别算术移位，符号位保持不变，右移用符号位填充，左移用 0填充 逻辑移位，不考虑符号位，左右移位，空出位都用 0填充 4. 已知机器字长n=8位，X=-44,Y=-53，按补码计算X-Y= ？解: ［X ］补=11010100，［Y ］补=11001011，［-Y ］补=00110101［X ］补110101000000100110110010000 11001 [-Y]补+) 00110101[X-Y] # =[X]补+[-Y]补=00001001, 真值X-Y=00001001=+0001001=+95.设机器字长为8位（含1位符号位）设A=9/64, B=-13/32，计算[A ± B]补，并还原成真 值。

解：6 5 A=9/16=1001/2 6=0.0010010 B=-13/32=1101/2 5=-0.0110100 [A]补=0.0010010 [B] 补=1.1001100 [-B] 补=0.0110100[A] 补 0.0010010[B] 补 +)1.1001100 1.1011110[A]补 0.0010010[-B]补 + ) 0.0110100 0.1000110X=-0.1110 , Y=-0.1101,采用原码一位乘法运算求[Z]原=[X X Y]原=?00.111 0 01.000 1|Z|=0.10110110原=Zs.10110110=0.10110110[A+B]补=1.1011110 真值 A+B =-0.0100010=-17/64[A-B]补=0.1000110 真值 A-B =0.1000110=35/646. 解:[X]原=1.1110 [Y] 原=1.1101符号单独处理： 积Z 的符号位Zs=1二1=0被乘数、乘数都取绝对值：即 部分积单元清0 00.0000 1101+X 00.1110[|X|] =00.1110 [|Y|]] 原=0.1101右移 00.0111 0110+0 00.0000 右移 00.011 1位 00.001110 11+X 00.1110右移 00.1000 1101+X 00.1110右移 01.01101位00.1011 0110积的绝对值 [Z]7.若X=-0.1101, Y=-0.1011,用布斯算法求［X.Y］补=?解：对于Both补码乘法，符号参与运算，被乘数采用双符号位，乘数采用单符号，在乘数最末增加一个0,每次看最低两位（式中画底线的数字）：相同（00,或11）则加0, 若为10,则加［-X］补，若为01，则加［X］补［X］补=1.0011 ［-X］补=0.1101 ［Y］补=1.010100.0000 101010+[-X]补00.110100.110 1右移1位00.0110 110101+[X]补11.001111.100 1右移1位11.1100 11 1010+[-X]补00.110100.100 1右移1位00.0100 111101+[X]补11.001111.011 1右移1位11.1011 1111 10+[-X]补00.110100.1000 1111 最后一步不移位积的补码[Z] 补=0.10001111真值Z= 0.100011118.设X=-15,Y=-13,用原码阵列乘法器求乘积Z=X X Y=?并用十进制乘法验证。

例题1写出下列各数的原码、反码、补码、移码(用二进制数表示)。

(4)用小数表示—1(5)用整数表示—1 (6)用整数表示—128 解：-1在定点小数中原码和反码表示不出来，但补码可以表示,— 1在定点整数中华表示最 大的负数，-128在定点整数表示中原码和反码表示不出来，但补码可以。

例题2设机器字长为16位，分别用定点小数和定点整数表示，分析其原码和补码的表示范 围。

解：(1)定点小数表示最小负数最大负数 0 最小正数 最大正数原码表示的范围：-1〜1-2-15第二章数码系统例题及答案(1)— 35/64(2) 23/128(3)— 127二进制原码 1.111...111 1.000...001 0.000 (001)0.111 …111 -(1-215)原码表示的范围：-(1-215)〜1-2-15十进制真值-2152—151-2-15二进制补码 1.000…000 1.111•-1110.000 (001)0.111 (111)十进制真值-1-2152—151-2-15（2）定点整数表示最小负数最大负数 0 最小正数 最大正数、选择题3•在机器数中，（）的零的表示形式是惟一的。

A .原码B .补码C .反码D .原码和反码 4•针对8位二进制数，下列说法中正确的是（A . — 127的补码为10000000B .— 127的反码等于0的移码C . +1的移码等于一127的反码D . 0的补码等于一1的反码 5. 一个8位二进制整数，采用补码表示，且由3个“T 和5个“0”组成，则最小值为（）。

A . — 127B . — 32C . — 125D . — 3 6•计算机系统中采用补码运算的目的是为了 （）。

C ,简化计算机的设计D .提高运算的精度7•某机字长32位，采用定点小数表示，符号位为1位,数为（），最小负小数为（）。

A ，+ （231 — 1）B .— （1— 2—32） C . +（1-2—31严 +1 8.某机字长32位，采用定点整数（原码）表示，符号位为大正整数为（），最小负整数为（）。

计算机组成原理第二章参考答案计算机组成原理第二章主要介绍了计算机的层次结构和性能指标。

以下是第二章的参考答案，详细介绍了计算机层次结构的各个层次和性能指标。

第二章：计算机的层次结构和性能指标1. 什么是计算机的层次结构？计算机的层次结构是指计算机系统中各个层次之间的相互关系和功能划分。

计算机的层次结构从上到下分为五个层次：应用层、操作系统层、汇编和机器语言层、微程序层和硬件层。

2. 请介绍计算机的五个层次结构。

- 应用层：计算机的最顶层，负责处理用户的应用程序和数据。

- 操作系统层：负责管理计算机系统的资源和控制计算机的运行。

- 汇编和机器语言层：负责将高级语言转化为机器语言，供计算机硬件执行。

- 微程序层：负责实现计算机指令的具体执行过程。

- 硬件层：计算机的最底层，包括处理器、内存、输入输出设备等硬件组件。

3. 什么是计算机的性能指标？计算机的性能指标是指衡量计算机性能优劣的指标，主要包括速度、存储容量、可靠性和成本四个方面。

4. 请介绍计算机的速度性能指标。

- 响应时间：指从用户发出请求到计算机给出响应的时间。

- 时钟周期：指计算机内部处理器的时钟周期时间。

- 主频：指处理器的时钟频率，单位为赫兹。

- MIPS：指每秒执行百万条指令数，是衡量计算机运算速度的指标。

5. 请介绍计算机的存储容量性能指标。

- 主存容量：指计算机中用于存储程序和数据的主存容量。

- 硬盘容量：指计算机中用于存储大容量数据的硬盘容量。

- 缓存容量：指计算机中用于提高数据访问速度的高速缓存容量。

6. 请介绍计算机的可靠性性能指标。

- 故障率：指计算机发生故障的概率。

- 可用性：指计算机正常工作的时间占总时间的比例。

- 容错能力：指计算机在部分组件故障时仍然可以正常工作的能力。

7. 请介绍计算机的成本性能指标。

- 硬件成本：指计算机硬件的购买和维护成本。

- 能耗成本：指计算机在运行过程中消耗的能源成本。

- 人工成本：指计算机的使用和维护所需的人力成本。

1．设机器数的字长8位(含1位符号位)，分别写出下列各二进制数的原码、补码和反码：0，-0，，，，，1101，-1101。

解：2．写出下列各数的原码、补码和反码：7/16，4/16，1/16，±0，-7/16,-4/16,-1/16。

解：7/16=7*2-4=4/16=4*2-4=1/16=1*2-4=真值原码补码反码7/164/161/16+0-0-1/16-4/16-7/163．已知下列数的原码表示，分别写出它们的补码表示：[X1]原=，[X2]原=。

解：[X1]补=，[X2]补=。

4．已知下列数的补码表示，分别写出它们的真值：[X1]补=，[X2]补=。

解： X1=， X2=。

5．设一个二进制小数X≥0，表示成X=，其中a1～a6取“1”或“O”：(1)若要X>1/2，a1～a6要满足什么条件?(2)若要X≥1/8，a1～a6要满足什么条件?(3)若要1/4≥X>1/16,a1～a6要满足什么条件?解：(1) X>1/2的代码为：～。

a1=1,a2+a3+a4+a5+a6=1。

(2) X≥1/8的代码为：～(1/8～63/64)a1+a2=0,a3=1或a1=0，a2=1,或a2=1（3）1/4≥X>1/16的代码为：～（5/64～1/4）a1+a2+a3 =0, a4=1,a5+a6=1 或a1+a2=0,a3=1 或a2=1，a1+a3+a4+a5+a6=0 6．设[X]原=(1)若要X>-1/2，a1～a6要满足什么条件?(2)若要-1/8≥X≥-1/4,a1～a6要满足什么条件?解：(1) X>-1/2的代码为：～（-1/64～-31/64）。

a1=0,a2+a3+a4+a5+a6=1。

(2) -1/8≥X≥-1/4的代码为：～(-1/8～-1/4)a1+a2 =0, a3=1或a2=1，a1+a3+a4+a5+a6=07．若上题中[X]原改为[X]补，结果如何?解：(1) X>-1/2的代码为：～（-31/64～-1/64）。

第二章数据表示2.1 机器数及特点随堂测验1、设计算机字长8位，设x = -5, [x]补为( ) (单选）A、FBHB、FDHC、FAHD、05H2、系列关于补码机器数的描述中错误的是（）（单选）A、数的符号用0和1表示B、数值“0”的表示唯一C、加法和减法按模进行运算D、不可能出现一个数的补码与其原码相同3、下列关于移吗的描述中，错误的是（）（单选）A、IEEE754浮点数的阶码用移码表示B、0表示正数的符号，1表示负数的符号C、不可能出现同一个数据的补码与移码相同D、通过对一个真值加一个偏移量得到2.2 定点与浮点数据表示随堂测验1、IEEE754浮点数ｘ的二进制存储格式为(41360000)H，其对应的十进制值为( ) （单选）A、11.5B、11.375C、11.355D、10.3852、某计算机字长8位，机器数11111111 对应的十进制真值不可能是( ).（单选）A、-1B、127C、0D、-1282.3 数据校验的基本原理随堂测验1、下列编码中码距为2的编码是( ) （多选）A、0011, 1100, 0000, 0101B、00 , 11, 01, 10C、000, 101, 110D、00000，11100，00111，101002、下列关于码距与检错与纠错能力的描述中正确的是（）（多选）A、码距为1的编码不具备任何检错能力B、码距为2的编码具有1位检错能力，但无纠错能力C、码距为4的编码可检测出2位错误，并可纠正1位错误D、码距为4的编码可检测出2位错误，并可纠正2位错误3、下列关于校验的描述中，正确的是（) （多选）A、校验码的基本原理就是通过增加校验位提高码距，从而使编码具有检错或纠错能力B、码距越大，对应编码的检错与纠错能力就越强C、码距越大，所需要的校验信息也就多，对应的编码效率就越低D、校验既可采用硬件实现，也可采用软件实现2.4 奇偶校验随堂测验1、假设下列字符中有奇偶校验，但没有发生错误，其中采用的是奇校验的是（）（单选）A、11011001B、11010111C、11010100D、111101102、下列关于奇偶校验的描述中，正确的是（）（多选）A、奇校验和偶校验的码距都为1B、编码时使用的校验位位数与被校验数据的长度无关C、校验时得到的无错结论不可信D、校验时得到的有错结论不可信3、设奇偶校验编码总长度大于3位，下列关于基本奇偶校验检错与纠错能力的描述，正确的是（）（多选）A、可以检测1位错误B、可以检测2位错误C、可以检测3位错误D、不能纠正错误2.5 CRC校验及其实现随堂测验1、假定要传输的数据长度为10位，对每个数据块进行CRC校验，根据CRC校验规则，要能检测并纠正一位错误，对应的CRC码的总位数为（）（单选）A、4B、10C、13D、14参考答案如下：。