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计算机组成原理与系统结构课后作业答案(包健 冯建文版)

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《运算器》

P101 3.3写出下列各数的原码、反码和补码，机器数长度为8位：

真值 二进制真值 原码 反码 补码

（1）0 0000000 0，0000000 0，0000000 0，0000000 1，0000000 1，1111111

（2）-127 －1111111 1，1111111 1，0000000 1，0000001

（3）-0.5 －0.1000000 1.1000000 1.0111111 1.1000000

（4）-19/128 －0.0010011 1.0010011 1.1101100 1.1101101

（5）100 1100100 0，1100100 0，1100100 0，1100100

（6）23/64 0.010111 0.0101110 0.0101110 0.0101110

P101 3.4写出下列各机器数的二进制真值X：

（1）[X]补=0,1001 X=1001

（2）[X]补=1,1001 X=－111

（3）[X]原=0,1101 X=1101

（4）[X]原=1,1101 X=－1101

（5）[X]反=0,1011 X=1011

（6）[X]反=1,1011 X=－100

（7）[X]移=0,1001 X=－111

（8）[X]移=1,1001 X=＋1001

（9）[X]补=1,0000000 X=－10000000B，X＝－128

（10）[X]反=1,0000000 X＝－1111111B，X＝－127

（11）[X]原=1,0000000 X＝－0

（12）[X]移=1,0000000 X＝0

P156 4.1 X＝0.1101 Y＝－0.0110（设机器数长度为8位）

[X]补=0.1101000

[－X]补=1.0011000

[2X]补=溢出

[－2X]补=溢出

[X/2]补=0.0110100

[-X/2]补=1.1001100

[Y]补=1.1010000

[－Y]补=0.0110000

[2Y]补=1.0100000

[－2Y]补=0.1100000

[Y/2]补=1.1101000

[-Y/2]补=0.0011000

[-Y/4] 补=0.0001100

P102：3.8、

阶码（6位移码） 尾数（6位原码）

（1） X=-25/64=-0.011001B，Y=2.875=10.111B

[X]浮=0，11111 1.11001=7F9H [Y]浮=1,00010 0.10111=897H

（2） [Z]浮=9F4H=1,00111 1.10100=-80

P102：9、机器数字长16位

（1） 无符号整数：12~016

（2） 原码表示的定点整数：1，111…11~0，111…11即12~)12(1515

（3） 补码表示的定点整数：1，00…000~0，111…11即12~21515

（4） 补码表示的定点小数：1.00…000~0.111…11即1521~1

（5） 非规格化浮点数：ERMN

阶码（8位移码） 尾数（8位补码）

最大数=12772)21(

阶码=1，1111111 尾数=0.1111111

最小数=12721

阶码=1，1111111 尾数=1.0000000

最大负数=72722

阶码=0，0000000 尾数=1.1111111

最小正数=72722

阶码=0，0000000 尾数=0.0000001

（6） 规格化浮点数：

最大数=12772)21(

阶码=1，1111111 尾数=0.1111111

最小数=12721

阶码=1，1111111 尾数=1.0000000

最大负数=72712)22(

阶码=0，0000000 尾数=1.0111111

最小正数=72122

阶码=0，0000000 尾数=0.1000000

P156：2、

（1） （2）

P156：4－1

4－2

P156：5

5－1补码BOOTH算法

5－2补码BOOTH算法

P156：6、

6－1原码恢复余数算法

6－1原码加减交替算法

6－2原码恢复余数算法

6－2原码加减交替算法

P156 7－1补码加减交替算法

7－2补码加减交替算法

P156：4.8

阶码（5位补码） 尾数（6位补码）

（1）X=-1.625=-1.101B Y=5.25=101.01B X+Y

X－Y:

1、对阶同上

2、尾数相减： 11.1100110

+ 11.01011

[EX-Y]补 = 11.0010010

3、结果不需规格化

4、舍入处理：[EX-Y]补 ＝ 1.00101

[X-Y] = 0,0011 1,00101

P108：8－2

X=0.2344 = 0.00111 Y= -0.1133=-0.00011

X－Y:

1、对阶同上

2、尾数相减： 00.11100

+ 00.01100

[EX-Y]补 = 01.01000 发生正溢

尾数右移，阶码加1

[EX-Y]补 = 0.10100

[Mx-y] = 1.1111

3、结果不需规格化

4、舍入处理：[EX-Y]补 ＝ 0.10100

[X-Y] = 1,1111 0,10100 P108：9-1

阶码（5位移码） 尾数（6位补码）

（1）X=5.25=101.01B Y=-1.625=-1.101B X*Y

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(完整版)计算机系统结构(课后习题答案)

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计算机系统结构课后习题答案

第1 页共68 页

第一章 计算机系统结构的基本概念

1. 有一个计算机系统可按功能分成 4 级，每级的指令互不相同， 每一级的指令都比其下一级的指令 在效能上强 M 倍，即第 i 级的一条指令能完成第 i-1 级的 M 条指令的计算量。现若需第 i 级的 N 条指令解释第 i+1 级的一条指令，而有一段第 1 级的程序需要运行 Ks ，问在第 2 、3 和 4 级上一 段等效程序各需要运行多长时间？

答： 第 2 级上等效程序需运行： (N/M)*Ks 。第 3 级上等效程序需运行： (N/M)*(N/M)*Ks 。 第4 级上等效程序需运行： (N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks 。

note: 由题意可知：第 i 级的一条指令能完成第 i-1 级的 M 条指令的计算量。而现在第 i 级有 N 条指令解释第 i+1 级的一条指令，那么，我们就可以用 N/M 来表示 N/M 表示第 i+1 级需 (N/M) 条指令来完成第 i

级的计算量。所以，当有一段第 1 级的程序需要运行 Ks 时，在第 2 级就 需要 (N/M)Ks ，以此类推

2. 硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。

答： 软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能 也可用软件模拟完成。但是实现的性能价格比，实现的难易程序不同。

在 DOS 操作系统时代，汉字系统是一个重要问题，早期的汉字系统的字库和处理程序都固化 在汉卡(硬件)上，而随着 CPU硬盘、内存技术的不断发展，UCDOS把汉字系统的所有组成部份 做成一个软件。

3. 试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。

答： 计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同，但又相互影响。

(1) 计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。如 IBM370 系列有 115、 125 、 135、

计算机系统结构课后习题答案

计算机系统结构课后习题答案

计算机系统结构课后习题答案

计算机系统结构课后习题答案

计算机系统结构是计算机科学与技术领域中的一门重要课程，它主要研究计算机硬件和软件之间的关系，以及计算机系统的组成和工作原理。在学习这门课程的过程中，我们经常会遇到一些习题，下面我将为大家提供一些计算机系统结构课后习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 什么是计算机系统结构？

计算机系统结构是指计算机硬件和软件之间的关系，以及计算机系统的组成和工作原理。它包括计算机的组成部分、数据的存储和传输方式、指令的执行过程等内容。

2. 计算机系统结构有哪些主要组成部分？

计算机系统结构主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备和总线等组成部分。其中，中央处理器负责执行计算机指令，存储器用于存储程序和数据，输入输出设备用于与外部环境进行信息交换，而总线则负责连接各个组件。

3. 什么是指令集架构？

指令集架构是计算机系统结构中的一个重要概念，它描述了计算机硬件支持的指令集和指令的执行方式。常见的指令集架构有精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）两种。

4. 什么是冯·诺依曼体系结构？

冯·诺依曼体系结构是计算机系统结构的一种经典模型，它由冯·诺依曼于1945年提出。冯·诺依曼体系结构的特点是将存储器和处理器分开，通过总线进行数据传输，程序和数据以二进制形式存储在存储器中，按照顺序执行。 5. 什么是存储器层次结构？

存储器层次结构是计算机系统结构中的一个重要概念，它描述了计算机系统中不同层次的存储器之间的关系。存储器层次结构一般由高速缓存、主存和辅助存储器等多级存储器组成，不同级别的存储器速度和容量各不相同。

6. 什么是流水线技术？

流水线技术是一种提高计算机指令执行效率的方法，它将指令执行过程划分为多个子任务，并通过流水线的方式进行并行处理。流水线技术可以提高指令的吞吐量，但也会引入一定的延迟。

7. 什么是指令级并行？

指令级并行是一种提高计算机指令执行效率的方法，它通过同时执行多条指令来提高指令的吞吐量。常见的指令级并行技术包括超标量、动态流水线和乱序执行等。

计算机系统结构(课后习题答案)分解

计算机系统结构(课后习题答案)分解

计算机系统结构课后习题答案

第 1 页 共 68 页 第一章 计算机系统结构的基本概念

1.有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？

答： 第2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。

note: 由题意可知：第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。而现在第i级有N条指令解释第i+1级的一条指令，那么，我们就可以用N/M来表示N/M 表示第i+1级需(N/M)条指令来完成第i级的计算量。所以，当有一段第1级的程序需要运行Ks时，在第2级就需要(N/M)Ks，以此类推

2.硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。

答： 软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成。但是实现的性能价格比，实现的难易程序不同。

在DOS操作系统时代，汉字系统是一个重要问题，早期的汉字系统的字库和处理程序都固化在汉卡（硬件）上，而随着CPU、硬盘、内存技术的不断发展，UCDOS把汉字系统的所有组成部份做成一个软件。

3.试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。

答： 计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同，但又相互影响。

（1）计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。如IBM370系列有115、125、135、158、168等由低档到高档的多种型号机器。从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同，均是由中央处理机/主存，通道、设备控制器，外设4级构成。其中，中央处理机都有相同的机器指令和汇编指令系统，只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行，在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。

0计算机组成与结构课后习题及答案

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1 计算机组成与结构课后习题及部分答案

第1章 计算机系统概述

1. 概述计算机发展经过了哪几代？

2. 计算机由那些部分组成？

3. 计算机有哪些分类方法

4. 计算机硬件系统的性能指标有哪些？

5. 冯诺依曼计算机的主要设计思想是什么？

6. 什么是机器字长？它对计算机性能有何影响？

7. 计算机的工作过程是怎样的？

8. 计算机的应用领域有哪些？

9. 从第三代计算机开始， C 技术出现并得到发展

A.电子管 B.晶体管 C.集成电路 D. CPU

10. 冯诺依曼计算机中指令和数据都采用 D 表示。

A.十进制 B.八进制 C.十六进制 D.二进制

11. 冯·诺依曼计算机工作的基本方式的特点是 B 。

A.多指令流单数据流 B.按地址访问并顺序执行指令

C.堆栈操作 D.存储器按内容选择地址

12. 对于一个给定的程序，IN表示执行程序中的指令总数，tCPU表示执行该程序所需CPU时间，T为时钟周期，f为时钟频率(T的倒数)，Nc为CPU时钟周期数。设CPI表示每条指令的平均时钟周期数，MIPS表示CPU每秒钟执行的百万条指令数，请写出如下四种参数的表达式：

(1) tCPU (2) CPI (3) MIPS (4) Nc

答：(1) tCPU=Nc×T

(2) CPI=Nc/IN

(3) MIPS=IN/ (tCPU×106) = IN/ (Nc×T×106)

第2章 数据的表示和运算

1. 在定点二进制运算器中，减法运算一般是通过 D 来实现。

A.原码运算的二进制减法器 B.补码运算的二进制减法器

C.原码运算的十进制加法器 D.补码运算的二进制加法器

2. 假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是 D