计算机组成原理课后答案(第五版_白中英)剖析

第4章习题参考答案1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？答：不合理。

指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。

一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。

2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。

答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。

双操作数指令单操作数指令无操作数指令3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1) 单字长二地址指令。

(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。

(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。

(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。

4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

15 10 9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。

(2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。

(3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。

有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。

5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。

根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；(2)因为OP为4位，所以最多可以有16种操作。

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第1章计算机系统概论
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
第2章运算方法和运算器
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
第3章多层次的存储器
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
第4章指令系统
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
第5章中央处理器
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
第6章总线系统
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
第7章外存与I/O设备
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
第8章输入输出系统
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
第9章并行组织与结构
9.1复习笔记
9.2课后习题详解
第10章课程教学实验设计
第11章课程综合设计。

计算机组成原理课后答案白中英主编第五版计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要基础课程，它涵盖了计算机硬件系统的基本组成、工作原理和设计方法。

白中英主编的第五版教材是许多高校广泛采用的教材之一。

以下是对该教材课后习题的答案解析。

首先，让我们来了解一下计算机系统的层次结构。

从最上层的应用程序，到操作系统、指令系统、微体系结构，再到硬件逻辑层，每一层都有其独特的功能和作用。

在这个层次结构中，上层是通过下层来实现其功能的，而下层则为上层提供服务和支持。

在存储系统方面，我们需要掌握存储器的分类、存储容量的计算、存储速度的衡量指标等。

例如，随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的区别，以及高速缓冲存储器（Cache）在提高计算机性能方面的作用。

Cache 的命中率是一个重要的概念，它直接影响到计算机系统的运行效率。

指令系统是计算机能够执行的操作的集合。

指令的格式、寻址方式以及指令的分类都是需要重点掌握的内容。

不同的寻址方式，如立即寻址、直接寻址、间接寻址等，为程序设计提供了丰富的手段。

中央处理器（CPU）是计算机的核心部件。

它的功能包括指令控制、操作控制、时间控制和数据加工。

CPU 的结构包括控制器和运算器两大部分。

控制器负责指令的读取、译码和执行的控制，而运算器则负责数据的运算和处理。

总线是计算机各部件之间传输信息的公共通路。

总线的分类、总线的性能指标以及总线的仲裁方式等都是需要了解的知识点。

例如，总线带宽的计算、同步总线和异步总线的区别等。

输入输出系统也是计算机组成原理中的重要部分。

包括输入输出设备的分类、接口的功能和组成、数据传输的控制方式等。

中断方式和DMA 方式在提高输入输出效率方面发挥了重要作用。

在课后习题中，可能会有一些关于上述知识点的理论性问题，要求我们对概念进行准确的阐述和理解。

例如，“请简述计算机存储系统的层次结构及其特点”，对于这样的问题，我们要清晰地回答出各个层次的名称、特点以及它们之间的关系。

计算机组成原理 第五版 习题答案第一章 (1)第二章 (3)第三章 (14)第四章 (19)第五章 (21)第六章 (27)第七章 (31)第八章 (34)第九章 (36)第一章1．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．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．主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。

主要组成部分有：:运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。

5．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．计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。

7．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数据流。

8．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系统程序和应用程序。

（ 2= ==（ 2= = =（ 2===第二章1．（1） 35 =−100011）[ 35]原 10100011[ 35]补 11011100 [ 35]反 11011101（2）[127]原＝01111111[127]反＝01111111[127]补＝01111111（3） 127 =−1111111）[ 127]原 11111111[ 127]补 10000001[ 127]反 10000000（4） 1 =−00000001）[ 1]原 10000001[ 1]补 11111111 [ 1]反 111111102．[x]补 = a 0. a 1a 2…a 6解法一、（1） 若 a 0 = 0, 则 x > 0, 也满足 x > -0.5此时 a 1→a 6 可任意（2） 若 a 0 = 1, 则 x <= 0, 要满足 x > -0.5, 需 a 1 = 1 即 a 0 = 1, a 1 = 1, a 2→a 6 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, a 1→a 6 任意即可；（2） [x]补= x = a 0. a 1a 2…a 6（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 < 01000000a 0 * a 1 * a 2 a 6 + 1 < 01000000⋅ (1 2 ) 即： 2 2 ⋅ 2（最接近 0 的负数）即： 2 2 ⋅ (2 + 2[ 2 2 ⋅ 2 ⋅ (1 2 ) ] [ 22 1 ⋅ ( 1) , 2 2 ⋅ (2 1 + 2 ) ]a 0 a 1a 2 a 6 > 11000000即 a 0a 1 = 11, a 2→a 6 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 8 位，用移码表示，尾数 23 位，用补码表示，基为 2EsE 1→E 8MsM 21M 0（1） 最大的数的二进制表示E = 11111111Ms = 0, M = 11…1（全 1）1 11111111 01111111111111111111111（2） 最小的二进制数E = 11111111Ms = 1, M = 00…0（全 0） 1 11111111 1000000000000000000000（3） 规格化范围正最大E = 11…1， M = 11…1， Ms = 08 个22 个即： 227 122正最小E = 00…0， M = 100…0， Ms = 08 个7121 个负最大E = 00…0， M = 011…1， Ms = 18 个 21 个负最小7 1E = 11…1， M = 00…0， Ms =18 个22 个22 )即： 22⋅ ( 1) 规格化所表示的范围用集合表示为：71, 227122 7 7 2244．在 IEEE754 标准中，一个规格化的 32 位浮点数 x 的真值表示为：X=( 1)s ×（1.M ）× 2 E 127（1）27/64=0.011011=1.1011× 22E= -2+127 = 125= 0111 1101 S= 0M= 1011 0000 0000 0000 0000 000最后表示为：0 01111101 10110000000000000000000 （2）-27/64=-0.011011=1.1011× 22E= -2+127 = 125= 0111 1101 S= 1M= 1011 0000 0000 0000 0000 000最后表示为：1 01111101 10110000000000000000000 5．（1）用变形补码进行计算：[x]补=00 11011 [y]补=00 00011[x]补 = [y]补 = [x+y]补00 11011 + 00 00011 00 11110结果没有溢出，x+y=11110(2) [x]补=00 11011 [y]补=11 01011[x]补 = [y]补 = [x+y]补=00 11011 + 11 01011 00 00110结果没有溢出，x+y=00110（3）[x]补=11 01010 [y]补=11 111111[x]补 = [y]补 = [x+y]补=00 01010 + 00 11111 11 01001结果没有溢出，x+y=−101116．[x-y]补=[x]补+[-y]补 （1）[x]补=00 11011[-y]补=00 11111[x]补 =00 11011 [-y]补 = + 00 11111 [x-y]补= 01 11010结果有正溢出，x−y=11010（2）[x]补=00 10111[-y]补=11 00101[x]补 =00 10111 [-y]补 = + 11 00101 [x-y]补结果没有溢出，x−y=−00100（3）[x]补=00 11011 [-y]补=00 10011[x]补= 00 11011[-y]补= + 00 10011[x-y]补= 01 01110结果有正溢出，x−y=100107．（1）用原码阵列乘法器：[x]原=0 11011 [y]原=1 11111因符号位单独考虑，|x|=11011 |y|=111111 1 0 1 1×) 1 1 1 1 1——————————————————————————1 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1[x×y]原=1 1101000101用补码阵列乘法器：[x]补=0 11011 [y]补=1 00001乘积符号位为：1|x|=11011 |y|=111111 1 0 1 1×) 1 1 1 1 1——————————————————————————1 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1[x×y]补=1 0010111011(2) 用原码阵列乘法器：[x]原=1 11111 [y]原=1 11011因符号位单独考虑，|x|=11111 |y|=110111 1 1 1 1×) 1 1 0 1 1——————————————————————————1 1 1 1 11 1 1 1 10 0 0 0 01 1 1 1 11 1 1 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1[x×y]原=0 1101000101用补码阵列乘法器：[x]补=1 00001 [y]补=1 00101乘积符号位为：1|x|=11111 |y|=110111 1 1 1 1×) 1 1 0 1 1——————————————————————————1 1 1 1 11 1 1 1 10 0 0 0 01 1 1 1 111111[x×y]补=0 11010001018．(1) [x]原=[x]补=0 11000[-∣y ∣]补=1 00001被除数 X 0 11000 +[-|y|]补 1 00001----------------------------------------------------余数为负 1 11001 →q0=0左移 1 10010 +[|y|]补0 11111----------------------------------------------------余数为正 0 10001 →q1=1左移 1 00010 +[-|y|]补1 00001----------------------------------------------------余数为正 0 00011 →q2=1左移 0 00110 +[-|y|]补1 00001----------------------------------------------------余数为负 1 00111 →q3=0左移 0 01110 +[|y|]补0 11111----------------------------------------------------余数为负 1 01101 →q4=0左移 0 11010 +[|y|]补0 11111----------------------------------------------------余数为负 1 11001 →q5=0+[|y|]补0 11111 ----------------------------------------------------余数 0 11000故 [x÷y]原=1.11000 即 x÷y= −0.11000 余数为 0 11000(2)[∣x ∣]补=0 01011[-∣y ∣]补=1 00111被除数 X 0 01011 +[-|y|]补 1 00111----------------------------------------------------余数为负 1 10010 →q0=0x+y= 1.010010*2 = 2 *-0.101110左移 1 00100 +[|y|]补 0 11001----------------------------------------------------余数为负 1 11101 →q1=0左移 1 11010 +[|y|]补0 11001----------------------------------------------------余数为正 0 10011 →q2=1左移 1 00110 +[-|y|]补1 00111----------------------------------------------------余数为正 0 01101 →q3=1左移 0 11010 +[-|y|]补1 00111----------------------------------------------------余数为正 0 00001 →q4=1左移 0 00010 +[-|y|]补1 00111----------------------------------------------------余数为负 1 01001 →q5=0 +[|y|]补0 11001----------------------------------------------------余数 0 00010x÷y= −0.01110余数为 0 000109．(1) x = 2-011*0.100101, y = 2-010*(-0.011110)[x]浮 = 11101,0.100101 [y]浮 = 11110,-0.011110 Ex-Ey = 11101+00010=11111 [x]浮 = 11110,0.010010(1)x+y 0 0. 0 1 0 0 1 0 (1)+ 1 1. 1 0 0 0 1 01 1. 1 1 0 1 0 0 (1)规格化处理: 1.010010 阶码11100-4 -4x-y0 0. 0 1 0 0 1 0 (1) + 0 0. 0 1 1 1 1 00 0 1 1 0 0 0 0 (1) 规格化处理:0.110000阶码11110x-y=2-2*0.110001(2) x = 2-101*(-0.010110), y = 2-100*0.010110[x]浮= 11011,-0.010110 [y]浮= 11100,0.0101109Ex-Ey = 11011+00100 = 11111 [x]浮= 11100,1.110101(0) x+y 1 1. 1 1 0 1 0 1+ 0 0. 0 1 0 1 1 00 0. 0 0 1 0 1 1规格化处理: 0.101100 x+y= 0.101100*2阶码-611010x-y1 1.1 1 0 1 0 1 + 1 1.1 0 1 0 1 01 1.0 1 1 1 1 1规格化处理: 1.011111 阶码11100x-y=-0.100001*2-410．(1) Ex = 0011, Mx = 0.110100Ey = 0100, My = 0.100100 Ez = Ex+Ey = 0111 Mx*My 0. 1 1 0 1* 0.1 0 0 101101 00000 00000 01101 00000 001110101规格化：26*0.111011(2) Ex = 1110, Mx = 0.011010Ey = 0011, My = 0.111100 Ez = Ex-Ey = 1110+1101 = 1011 [Mx]补 = 00.011010[My]补 = 00.111100, [-My]补 = 11.00010010计算机组成原理第五版习题答案00011010 +[-My]11000100 11011110 10111100+[My]00111100 11111000 111100000.0 +[My]00111100 00101100 010110000.01 +[-My]11000100 00011100 001110000.011 +[-My]11000100 11111100 111110000.0110 +[My]00111100 00110100 011010000.01101 +[-My]1 1 0 00 1 0 0 0 0 1 0 1 10 00.01101 商 = 0.110110*2-6, 11．4 位加法器如上图，C i = A i B i + A i C i 1 + B i C i 1 = A i B i + ( A i + B i )C i 1 = A i B i + ( A i B i )C i 1(1)串行进位方式余数=0.101100*2-6C 1 = G 1+P 1C 0 C 2 = G 2+P 2C 1 C 3 = G 3+P 3C 2 C 4 = G 4+P 4C 3 其中：G 1 = A 1B 1G 2 = A 2B 2G 3 = A 3B 3 G 4 = A 4B 4P1 = A 1⊕B 1（A 1＋B 1 也对） P 2 = A 2⊕B 2 P 3 = A 3⊕B 3 P 4 = A 4⊕B 4(2)并行进位方式 C 1 = G 1+P 1C 0C 2 = G 2+P 2G 1+P 2P 1C 0C 3 = G 3+P 3G 2+P 3P 2G 1+P 3P 2P 1C 0C 4 = G 4+P 4G 3+P 4P 3G 2+P 4P 3P 2G 1+P 4P 3P 2P 1C 0“计算机组成原理第五版习题答案12．(1)组成最低四位的74181 进位输出为：C4 = C n+4 = G+PC n = G+PC0，C0为向第0 位进位其中，G = y3+y2x3+y1x2x3+y0x1x2x3，P = x0x1x2x3，所以C5 = y4+x4C4C6 = y5+x5C5 = y5+x5y4+x5x4C4(2)设标准门延迟时间为T，与或非”门延迟时间为1.5T，则进位信号C0，由最低位传送至C6需经一个反相器、两级“与或非”门，故产生C0的最长延迟时间为T+2*1.5T = 4T(3)最长求和时间应从施加操作数到ALU 算起：第一片74181 有3 级“与或非”门（产生控制参数x0, y0, C n+4），第二、三片74181 共 2 级反相器和 2 级“与或非”门（进位链），第四片74181 求和逻辑（1 级与或非门和 1 级半加器，设其延迟时间为3T），故总的加法时间为：t0 = 3*1.5T+2T+2*1.5T+1.5T+3T = 14T13．设余三码编码的两个运算数为X i和Y i，第一次用二进制加法求和运算的和数为S i’，进位为C i+1’，校正后所得的余三码和数为S i，进位为C i+1，则有：X i = X i3X i2X i1X i0Y i = Y i3Y i2Y i1Y i0S i’ = S i3’S i2’S i1’S i0’s i3 s i2 s i1 s i0Ci+1FA FA FA FA十进校正+3VFA s i3'FAs i2'FAs i1'FAs i0'二进加法X i3 Y i3 X i2 Y i2 X i1 Y i1 X i0 Y i0当C i+1’ = 1时，S i = S i’+0011并产生C i+1当C i+1’ = 0时，S i = S i’+1101根据以上分析，可画出余三码编码的十进制加法器单元电路如图所示。

计算机组成原理课后答案中英主编第五版计算机组成原理课后答案第一章：计算机系统概述1. 数据是计算机系统处理的基本对象，其形式包括数字、文本、图像、音频等多种类型。

2. 信息是对数据进行加工处理后得到的有用结果，例如计算、存储、传输等操作。

3. 计算机系统组成包括硬件和软件两个部分。

硬件包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备等；软件包括系统软件和应用软件两部分。

4. 计算机系统的层次结构包括硬件层、指令系统层、操作系统层和应用层等，每一层都在上层的基础上提供更高级的功能，为上层提供服务。

第二章：数字系统1. 数制是一种用来表示数字的符号体系，常见的数制包括二进制、八进制、十进制和十六进制。

2. 在二进制系统中，每一位上的数值称为位权，位权的值是2的幂次方。

3. 二进制转换为十进制可以使用位置权重法，将二进制数每一位与对应的位权相乘，然后求和即可。

4. 十进制转换为二进制可以使用短除法，不断将十进制数除以2取余数，直到商为0为止，将余数按倒序排列即为二进制数。

第三章：汇编语言1. 汇编语言是一种与机器语言直接对应的低级语言，使用助记符来表示机器指令。

2. 汇编语言的指令包括数据传输指令、运算指令、逻辑指令、控制转移指令等，用于完成各种计算机操作。

3. 汇编程序是由一系列汇编语句组成的程序，需要经过汇编器的处理转换为机器语言程序，再由计算机执行。

4. 汇编语言相对于机器语言具有可读性强、编写方便的优点，但是移植性较差，需要根据不同的硬件平台进行适配。

第四章：总线1. 总线是计算机各部件之间传输数据和信号的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线等。

2. 数据总线用于传输数据，地址总线用于指定操作的存储单元或者IO设备，控制总线用于传递控制信息。

3. 总线的性能指标包括宽度（数据位宽）、带宽（传输速率）和周期（传输时间）等。

第五章：存储器1. 存储器是计算机中用于存储指令和数据的设备，包括主存储器和辅助存储器两部分。

计算机组成原理课后答案第一章1 •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.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.主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示，指令在存储器中按执行顺序存放。

主要组成部分有：：运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。

5.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 •计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，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数据流。

8.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夕卜存，内存和夕卜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。

计算机组成原理第五版习题答案计算机组成原理第五版习题答案第一章 (1)第二章 (3)第三章 (14)第四章 (19)第五章 (21)第六章 (27)第七章 (31)第八章 (34)第九章 (36)1计算机组成原理第五版习题答案第一章1．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．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．主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。

主要组成部分有：:运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。

5．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．计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。

7．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数据流。

8．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。

计算机组成原理答案白中英计算机组成原理答案-白中英计算机组成原理（答案）第一章答案1.比较数字计算机和模拟计算机的特点。

解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。

两者主要区别见p1表1.1。

2.数字计算机是如何分类的？分类的依据是什么？解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。

通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。

分类依据：根据计算机操作的效率、速度、价格、经济性和适应性，分为专用和通用。

通用机器的分类主要基于体积、简单性、功耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。

3．数字计算机有那些主要应用？4.冯：诺依曼电脑的主要设计理念是什么？主要成分是什么？解：冯.诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。

存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器按顺序执行存储的程序，并根据命令功能控制整机协同完成操作任务。

主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、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？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位kb、mb、gb来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。

单位地址：单位地址缩写为地址。

内存中的每个存储单元都有一个唯一的地址号，称为单元地址。

数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。

指令字：如果计算机字代表指令或指令的一部分，则称为指令字。

6.什么是指令？什么是程序？解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。

指令序列的计算称为程序的求解。

7.指令和数据存储在内存中。

计算机如何将它们与指令或数据区分开来？解决方案：一般来说，在取指周期中从存储器中读出的信息是指令信息；并在执行周期中从内存中读取信息即为数据信息。

白中英《计算机组成原理》（第5版）笔记和课后习题详解
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第1章计算机系统概论
1.1复习笔记
一、计算机的分类
1电子模拟计算机
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。

2电子数字计算机
（1）概述
电子数字计算机是用数字来表示数量的大小，其特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。

（2）分类
①专用计算机
专用计算机是针对某一任务设计的计算机。

②通用计算机
通用计算机分类及区别如图1-1所示。

图1-1多核机、单片机、PC机、服务器、大型机、超级计算机之间的区别
3电子模拟计算机与电子数字计算机的区别
电子模拟计算机与电子数字计算机的主要区别如表1-1所示。

表1-1电子数字计算机与电子模拟计算机的主要区别
二、计算机的发展简史
1计算机的五代变化
①电子管计算机
②晶体管计算机
③中小规模集成电路计算机
④大规模和超大规模集成电路计算机
⑤巨大规模集成电路计算机
2计算机的性能指标
描述计算机性能的指标如表1-2所示
表1-2计算机性能指标
三、计算机的硬件
1硬件组成要素
数字计算机的主要组成部分可以表示为如图1-2所示。

图1-2数字计算机的主要组成结构
2运算器
运算器示意图如图1-3所示。

运算器的主要功能是进行加、减、乘、除等算术运算，也可以进行逻辑运算，因此通常称为ALU（算术逻辑运算部件），其运算方式为二进制。

图1-3运算器结构示意图。

第二章1．（1） 35 =−100011）[ 35]原10100011[ 35]补11011100[ 35]反11011101 （2）[127]原＝01111111[127]反＝01111111[127]补＝01111111 （3） 127 =−1111111）[ 127]原11111111[ 127]补10000001[ 127]反10000000 （4） 1 =−00000001）[ 1]原10000001（ 2= ==（ 2===（ 2===[ 1]补 11111111[ 1]反 111111102．[x]补 = a 0. a 1a 2…a 6 解法一、（1） 若 a 0 = 0, 则 x > 0, 也满足 x > -0.5此时 a 1→a 6 可任意（2） 若 a 0 = 1, 则 x <= 0, 要满足 x > -0.5, 需 a 1 = 1即 a 0 = 1, a 1 = 1, a 2→a 6 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, a 1→a 6 任意即可；（2） [x]补= x = a 0. a 1a 2…a 6（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 < 01000000a 0 * a 1 * a 2 a 6 + 1 < 01000000a 0 * a 1 * a 2 a 6 < 00111111a 0 a 1a 2 a 6 > 11000000即 a 0a 1 = 11, a 2→a 6 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 8 位，用移码表示，尾数 23 位，用补码表示，基为 2EsE 1→E 8MsM 21M 0（1） 最大的数的二进制表示E = 11111111Ms = 0, M = 11…1（全 1）⋅ (1 2 )即： 2 2 ⋅ 2 （最接近 0 的负数）即： 2 2 ⋅ (2 + 2[ 2 2 ⋅ 2⋅ (1 2 ) ] [ 22 1 ⋅ ( 1) , 2 2 ⋅ (2 1 + 2 ) ]1 11111111 01111111111111111111111（2） 最小的二进制数E = 11111111Ms = 1, M = 00…0（全 0） 1 11111111 1000000000000000000000（3） 规格化范围正最大E = 11…1， M = 11…1， Ms = 08 个22 个即： 227122正最小E = 00…0， M = 100…0， Ms = 08 个7121 个负最大E = 00…0， M = 011…1， Ms = 18 个21 个负最小7 1E = 11…1， M = 00…0， Ms =18 个22 个22 )即： 22⋅ ( 1)规格化所表示的范围用集合表示为：71, 227122 7 7 224计算机组成原理第五版习题答案4．在IEEE754 标准中，一个规格化的32 位浮点数x 的真值表示为：X=( 1)s ×（1.M）× 2 E 127（1）27/64=0.011011=1.1011× 22E= -2+127 = 125= 0111 1101 S= 0 M= 1011 0000 0000 0000 0000 000最后表示为：0 01111101 10110000000000000000000（2）-27/64=-0.011011=1.1011× 22E= -2+127 = 125= 0111 1101 S= 1 M= 1011 0000 0000 0000 0000 000最后表示为：1 01111101 101100000000000000000005．（1）用变形补码进行计算：[x]补=00 11011 [y]补=00 00011[x]补= [y]补= [x+y]补=00 11011 + 00 0001100 11110结果没有溢出，x+y=11110 (2) [x]补=00 11011 [y]补=11 01011[x]补= [y]补= [x+y]补=00 11011 + 11 0101100 00110结果没有溢出，x+y=00110（3）[x]补=11 01010 [y]补=11 111111[x]补= [y]补= [x+y]补=00 01010 + 00 1111111 01001结果没有溢出，x+y=−101116．[x-y]补=[x]补+[-y]补（1）[x]补=00 11011 [-y]补=00 11111[x]补= 00 11011[-y]补= + 00 11111[x-y]补= 01 11010结果有正溢出，x−y=11010（2）[x]补=00 10111 [-y]补=11 00101[x]补= 00 10111[-y]补= + 11 00101[x-y]补= 11 11100结果没有溢出，x−y=−001005计算机组成原理第五版习题答案（3）[x]补=00 11011 [-y]补=00 10011[x]补= 00 11011[-y]补= + 00 10011[x-y]补= 01 01110结果有正溢出，x−y=100107．（1）用原码阵列乘法器：[x]原=0 11011 [y]原=1 11111因符号位单独考虑，|x|=11011 |y|=111111 1 0 1 1×) 1 1 1 1 1——————————————————————————1 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1[x×y]原=1 1101000101用补码阵列乘法器：[x]补=0 11011 [y]补=1 00001乘积符号位为：1|x|=11011 |y|=111111 1 0 1 1×) 1 1 1 1 1——————————————————————————1 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 11 1 0 1 16计算机组成原理第五版习题答案1 1 0 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1[x×y]补=1 0010111011(2) 用原码阵列乘法器：[x]原=1 11111 [y]原=1 11011因符号位单独考虑，|x|=11111 |y|=110111 1 1 1 1×) 1 1 0 1 1——————————————————————————1 1 1 1 11 1 1 1 10 0 0 0 01 1 1 1 11 1 1 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1[x×y]原=0 1101000101用补码阵列乘法器：[x]补=1 00001 [y]补=1 00101乘积符号位为：1|x|=11111 |y|=110111 1 1 1 1×) 1 1 0 1 1——————————————————————————1 1 1 1 11 1 1 1 10 0 0 0 01 1 1 1 17计算机组成原理第五版习题答案1 1 1 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1[x×y]补=0 11010001018．(1) [x]原=[x]补=0 11000 [-∣y∣]补=1 00001被除数X 0 11000+[-|y|]补 1 00001----------------------------------------------------余数为负 1 11001 →q0=0左移 1 10010+[|y|]补0 11111----------------------------------------------------余数为正0 10001 →q1=1左移 1 00010+[-|y|]补 1 00001----------------------------------------------------余数为正0 00011 →q2=1左移0 00110+[-|y|]补 1 00001----------------------------------------------------余数为负 1 00111 →q3=0左移0 01110+[|y|]补0 11111----------------------------------------------------余数为负 1 01101 →q4=0左移0 11010+[|y|]补0 11111----------------------------------------------------余数为负 1 11001 →q5=0+[|y|]补0 11111----------------------------------------------------余数0 11000故[x÷y]原=1.11000 即x÷y= −0.11000余数为0 11000[∣x∣]补=0 01011 [-∣y∣]补=1 00111(2)被除数X 0 01011+[-|y|]补 1 00111----------------------------------------------------余数为负 1 10010 →q0=08计算机组成原理第五版习题答案左移 1 00100+[|y|]补0 11001----------------------------------------------------余数为负 1 11101 →q1=0左移 1 11010+[|y|]补0 11001----------------------------------------------------余数为正0 10011 →q2=1左移 1 00110+[-|y|]补 1 00111----------------------------------------------------余数为正0 01101 →q3=1左移0 11010+[-|y|]补 1 00111----------------------------------------------------余数为正0 00001 →q4=1左移0 00010+[-|y|]补 1 00111----------------------------------------------------余数为负 1 01001 →q5=0+[|y|]补0 11001----------------------------------------------------余数0 00010x÷y= −0.01110余数为0 000109．(1) x = 2-011*0.100101, y = 2-010*(-0.011110)[x]浮= 11101,0.100101[y]浮= 11110,-0.011110Ex-Ey = 11101+00010=11111[x]浮= 11110,0.010010(1)x+y 0 0. 0 1 0 0 1 0 (1)+ 1 1. 1 0 0 0 1 01 1. 1 1 0 1 0 0 (1)规格化处理: 1.010010 阶码11100-4 -4x-y 0 0. 0 1 0 0 1 0 (1)+ 0 0. 0 1 1 1 1 00 0 1 1 0 0 0 0 (1)规格化处理: 0.110000 阶码11110x-y=2-2*0.110001(2) x = 2-101*(-0.010110), y = 2-100*0.010110[x]浮= 11011,-0.010110[y]浮= 11100,0.0101109 x+y= 1.010010*2 = 2 *-0.101110计算机组成原理第五版习题答案Ex-Ey = 11011+00100 = 11111[x]浮= 11100,1.110101(0)x+y 1 1. 1 1 0 1 0 1+ 0 0. 0 1 0 1 1 00 0. 0 0 1 0 1 1规格化处理: 0.101100x+y= 0.101100*2阶码-611010x-y 1 1.1 1 0 1 0 1+ 1 1.1 0 1 0 1 01 1.0 1 1 1 1 1规格化处理: 1.011111 阶码11100x-y=-0.100001*2 -410．(1) Ex = 0011, Mx = 0.110100Ey = 0100, My = 0.100100Ez = Ex+Ey = 0111Mx*My 0. 1 1 0 1* 0.1 0 0 10110100000000000110100000001110101规格化：26*0.111011(2) Ex = 1110, Mx = 0.011010Ey = 0011, My = 0.111100Ez = Ex-Ey = 1110+1101 = 1011 [Mx]补= 00.011010[My]补= 00.111100,[-My]补= 11.00010010计算机组成原理第五版习题答案00011010+[-My] 110001001101111010111100+[My] 001111000.01111100011110000+[My] 001111000.010010110001011000+[-My] 110001000.0110001110000111000+[-My] 11000100111111000.011011111000+[My] 001111000.011010011010001101000+[-My] 1 1 0 00 1 0 00 0 1 0 1 10 0 0.01101商= 0.110110*2-6,4 位加法器如上图，11．C i = A i B i + A i C i 1 + B i C i 1= A i B i + ( A i + B i )C i 1= A i B i + ( A i  B i )C i 1(1)串行进位方式余数=0.101100*2-6C1 = G1+P1C0 C2 = G2+P2C1 C3 = G3+P3C2 C4 = G4+P4C3 其中：G1 = A1B1G2 = A2B2G3 = A3B3G4 = A4B4P1 = A1⊕B1（A1＋B1也对）P2 = A2⊕B2P3 = A3⊕B3P4 = A4⊕B4(2)并行进位方式C1 = G1+P1C0C2 = G2+P2G1+P2P1C0C3 = G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C4 = G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C011计算机组成原理第五版习题答案12．(1)组成最低四位的 74181 进位输出为：C 4 = C n+4 = G+PC n = G+PC 0， C 0 为向第 0 位进位 其中，G = y 3+y 2x 3+y 1x 2x 3+y 0x 1x 2x 3，P = x 0x 1x 2x 3，所以C 5 = y 4+x 4C 4C 6 = y 5+x 5C 5 = y 5+x 5y 4+x 5x 4C 4(2)设标准门延迟时间为 T ， 与或非”门延迟时间为 1.5T ，则进位信号 C 0，由最低位传 送至 C 6 需经一个反相器、两级“与或非”门，故产生 C 0 的最长延迟时间为T+2*1.5T = 4T(3)最长求和时间应从施加操作数到 ALU 算起：第一片 74181 有 3 级“与或非”门（产 生控制参数 x 0, y 0, C n+4），第二、三片 74181 共 2 级反相器和 2 级“与或非”门（进 位链），第四片 74181 求和逻辑（1 级与或非门和 1 级半加器，设其延迟时间为 3T ）， 故总的加法时间为：t 0 = 3*1.5T+2T+2*1.5T+1.5T+3T = 14T13．设余三码编码的两个运算数为 X i 和 Y i ，第一次用二进制加法求和运算的和数为 S i ’，进位为 C i+1’，校正后所得的余三码和数为 S i ，进位为 C i+1，则有： X i = X i3X i2X i1X i0 Y i = Y i3Y i2Y i1Y i0 S i ’ = S i3’S i2’S i1’S i0’s i3s i2s i1s i0Ci+1FAFAFAFA十进校正+3VF As i3'FA s i2'FA“s i1'FAs i0'二进加法X i3 Y i3 X i2 Y i2X i1 Y i1 X i0 Y i0当 C i+1’ = 1 时，S i = S i ’+0011并产生 C i+1当 C i+1’ = 0 时，S i = S i ’+1101根据以上分析，可画出余三码编码的十进制加法器单元电路如图所示。

计算机组成原理第五版习题答案第一章 (1)第二章 (3)第三章 (14)第四章 (19)第五章 (21)第六章 (27)第七章 (31)第八章 (34)第九章 (36)第一章1．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．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．主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。

主要组成部分有：:运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。

5．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．计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。

7．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数据流。

8．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系统程序和应用程序。

白中英第五版计算机组成原理课后习题参考答案第一章计算机系统概述4、冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？答：冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序和程序控制，其中存储程序是指将程序和数据事先存放到存储器中，而程序控制是指控制器依据存储的程序来控制全机协调地完成计算任务。

总体来讲，存储程序并按地址顺序执行，这就是冯•诺依曼型计算机的主要设计思想。

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？答：见教材P8和P10。

7、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？答：见教材P10。

第二章运算方法和运算器1、写出下列各整数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。

3、有一个字长为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阶码用移码表示，题中并未说明具体偏移量，故此处按照移码的定义，即采用偏移量为27=128，则此时阶码E的表示范围为0000 0000~1111 1111，即0~255，则在上述条件下，浮点数为最大数的条件如下：所以最大数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（2）最小数的二进制表示浮点数为最小数的条件如下：所以最小数的二进制表示为：1 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127（3）规格化数所表示数的范围规格化要求尾数若为补码表示，则符号位和最高有效位符号必须不同。

（A）浮点数为最大正数的条件如下：所以最大正数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（B）浮点数为最小正数的条件如下：所以最小正数的二进制表示为：0 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 000 对应十进制真值为：+2-1×2-128=+2-129（C）浮点数为最大负数的条件如下：所以最大负数的二进制表示为：0 0000 0000 0111 1111 1111 1111 1111 111 对应十进制真值为：-（2-1+2-23）×2-128（D）浮点数为最小负数的条件如下：所以最小负数的二进制表示为：0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000 对应十进制真值为：-1×2127所以，规格化数所表示数的范围如下：正数 +2-129~+（1-2-23）×2127负数 -2127 ~-（2-1+2-23）×2-1284、将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。