计算机组成与系统结构第二章习题及答案

1、 填空题（20每空2分）1. 计数制中使用的数据个数被称为 。（基）2. 移码常用来表示浮点数的 部分，移码和补码比较，它们除 外，其他各位都相同。（阶码，符号位）3. 码值80H：若表示真值0，则为 ；若表示-128，则为 ；若表示-127，则为 ；若表示-0，则为 。（移码 补码 反码 原码） 4. 在浮点运算过程中，如果运算结果的尾数部分不是 形式，则需要进行规格化处理。设尾数采用补码表示形式，当运算结果 时，需要进行右规操作；当运算结果 时，需要进行左规操作。（ 规格化 溢出 不是规格化数）2、 选择题（20每题2分）1. 以下给出的浮点数，_是规格化浮点数。（B）A2-100.010101 B2-110.101010 C2-1001.010100 D2-10.00101012.常规乘除法器乘、除运算过程采用部分积、余数左移的做法，其好处是_。（C）A提高运算速度 B. 提高运算精度 C. 节省加法器的位数 D. 便于控制3.逻辑异运算10010011和01011101的结果是 。（B）A.01001110 B.11001110 C.11011101 D.100011104.浮点数尾数基值rm=8,尾数数值部分长6位，可表示的规格化最小正尾数为 。（C）1. A.0.5 B.0.25 C.0.125 D.1/645.当浮点数尾数的基值rm=16,除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾数值是 。（D）A.1/2 B.15/16 C.1/256 D.255/2566. 两个补码数相加，采用1位符号位，当 时表示结果溢出。（D）A、符号位有进位 B、符号位进位和最高数位进位异或结果为0C、符号位为1 D、符号位进位和最高数位进位异或结果为17. 运算器的主要功能时进行 。（C）A、 逻辑运算 B、算术运算 C、逻辑运算和算术运算 D、只作加法8.运算器虽有许多部件组成，但核心部件是 。（B） A、数据总线 B、算术逻辑运算单元 C、多路开关 D、累加寄存器 9.在定点二进制运算中，减法运算一般通过 来实现。（D） 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、补码运算的的十进制加法器 D、补码运算的的二进制加法器 10.ALU属于 部件。（A） A、运算器 B、控制器 C、存储器 D、寄存器3、 判断题（10每题2分）1.计算机表示的数发生溢出的根本原因是计算机的字长有限。（错误）2.表示定点数时，若要求数值0在计算机中唯一地表示为全0，应采用补码。 （正确）3.浮点数的取值范围由阶码的位数决定，而精度由尾数的位数决定。（正确）4. 若浮点数的尾数用补码表示，那么规格化的浮点数是指尾数数值位的最高位是0（正数）或是1（负数）。（正确）5. 在实际应用中，奇偶校验多采用奇校验，这是因为奇校验中不存在全“0”代码，在某些场合下更便于判别。（正确）4、 概述题（10每题5分）1. 试比较定点带符号数在计算机内的四种表示方法。答：带符号数在计算机内部的表示方法有原码、反码、补码和移码。原码表示方法简单易懂，实现乘、除运算简单，但用它实现加、减运算比较复杂。 补码的特点是加、减法运算规则简单，正负数的处理方法一致。反码通常只用来计算补码，由于用反码运算不方便，在计算机中没得到实际应用。 移码由于保持了数据原有的大小顺序，便于进行比较操作，常用于浮点数中的阶码，使用比较方便。2.试述浮点数规格化的目的和方法。答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化的数，否则便是非规格化数。通过规格化，可以保证运算数据的精度。通常，采用向左规格化（简称左规），即尾数每左移一位，阶码减1，直至规格化完成。5、 计算题（15每题5分）1.已知：x=0.1011，y= -0.0101，求：x补x补，x补y补,y补,y补解：x补=0.1011，x/2补=0.01011，x/4补=0.001011， -x补=1.0101y补=1.1011，y/2补=1.11011，y/4补=1.111011， -y补=0.01012. 设阶码3位，尾数6位，按浮点运算方法，完成下列取值的x+y,x-y运算：x = 2-101*(-0.010110), y = 2-100*0.010110解：x浮= 11011,-0.010110 y浮= 11100,0.010110Ex-Ey = 11011+00100 = 11111规格化处理: 0.101100 阶码 11010规格化处理: 1.011111 阶码 11100x+y=0.101100*2 x-y=-0.100001*2-43.设机器字长16位，定点表示，尾数15位，字符1位，问（1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？（2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？解: 定点原码整数表示：最大整数=（215-1）10=（+32767)10=（0 111 111 111 111 111)2最小负数值=-（215-1）10=（-32767）10=（1 111 111 111 111 111）2定点原码小数表示：最大正数值=（1-2-15）10=（+0.111 111 111 111 111）2最小负数值=-（1-2-15）10=（-0.111 111 111 111 111）26、 综合题（15）某机字长16位，使用4片74181组成ALU，设最低位序号标注为第0位，要求：（1） 写出第5位的进位信号C6的逻辑表达式。（2） 估算产生C6所需要的最长时间。（3） 估算最长求和时间。解：（1）组成最低四位的 74181 进位输出为： C4 = Cn+4 = G+PCn = G+PC0， C0 为向第 0 位进位 其中，G = y3+y2x3+y1x2x3+y0x1x2x3，P = x0x1x2x3，所以 C5 = y4+x4C4 C6 = 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, Cn+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 = 14T7、 设计题（10）余3码编码的十进制加法规则如下：两个一位十进制数的余3码相加，如结果无进位，则从和数中减去3（加上1101）；如结果有进位，则合数中加上3（加上0011），即得和数的余3码。试设计余3码编码的十进制加法器单元电路。解：设余三码编码的两个运算数为 Xi 和 Yi，第一次用二进制加法求和运算的和数为 Si