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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。
第1章计算机系统概述信息化是当今社会发展的主流，信息技术是当今世界崭新的生产力，信息产业也已成为当今全球第一大产业，计算机技术则是重要支柱。
随着计算机科学技术的发展和应用，以及它对人类社会产生的巨大影响，“掌握和应用计算机”的能力已成为当今衡量个人素质高低的重要标志。
通过本章的学习，除对计算机有基本的认识外，也为后面了解计算机的相关知识打下良好基础。
1.1 计算机的基本知识1.1.1 计算机的发展历程1．第一台电子计算机第一台电子计算机于1946年2月在美国诞生，称为“埃尼阿克”（Electronic Numerical Integrator and Calculator，ENIAC），即电子数值积分计算机。
它具有计算速度快、精度高、能按给定的程序自动计算等特点。
ENIAC共用了18 000多只电子管，重量达30吨，占地170平方米，每小时耗电150千瓦，真可谓“庞然大物”，它不仅存储容量小，而且全部指令还没有存放在存储器中；它的操作相当复杂，稳定性差，它采用线路连接的方法编排程序，每次解题都要靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。
但在当时，这台计算机的运算速度是惊人的，每秒钟能做5000次加法运算，3毫秒便可进行一次乘法运算，与手工计算相比大大加快了，60秒钟射程的导弹弹道计算时间由手工计算的20分钟缩短到30秒，它开创了计算机的新纪元，把人们从奴隶般的计算中解放出来了。
2．冯·诺依曼结构计算机针对ENIAC在存储程序方面存在的致命弱点，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（John V on Neumann）于1946年6月提出了一个“存储程序”的计算机方案。
这个方案包含三个要点：•采用二进制数的形式表示数据和指令。
•将指令和数据按执行顺序都存放在存储器中。
•由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机。
其工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”，就是通常所说的“顺序存储程序”的概念。
一、系统概述（一）计算机发展历程（二）计算机系统层次结构1.计算机硬件的基本组成2.计算机软件的分类3.计算机的工作过程（三）性能指标1.吞吐量对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量(以比特、字节、分组等测量)。
2.响应时间3.CPU时钟周期（Clock Cycle）：又称节拍没冲或T周期，是处理操作的最基本单位，是计算机中最基本的、最小的时间单位。
主频的倒数4.主频: 即CPU内核工作的时钟频率（CPU ClockSpeed）。
CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。
5.CPI （Clock cycle Per Instruction）表示每条计算机指令执行所需的时钟周期。
6.CPU执行时间7.MIPS(Million Instruction per second)每秒执行百万条指令某机器每秒执行300万条指令，则记作3 MIPS8.MFLOPS (Million Floationg-point Operations perSecond，每秒百万个浮点操作)衡量计算机系统的主要技术指标之一。
对于一给定的程序，MFLOPS的定义为：MFLOPS=操作浮点数/（执行时间*10E6）（10E6位10的6次方）。
1.指令周期：执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。
2.机器周期：（又称cpu周期）在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定因而又称总线周期3.在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。
脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。
