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1、计算机组成原理第四章习题4.1解释定点运算器的功能和组成部件？以Am2901芯片为实 例，来介绍定点运算器的有关知识，你的认知程度如何？答：定点运算器的功能与组成 l 对数据进行算术运算和逻辑运算，给出结果某些特征 ； l 暂存参加运算的数据和中间结果； l可用硬件完成乘除运算；l 接受外部数据的输入，送出运算结果；l与计算机其他部件协同工作运算器的组成：算术与 逻辑运算部件；通用寄存器；乘商寄存器；多路 选择器；输入/输出逻辑电路。4.1解释定点运算器的功能和组成部件？以Am2901芯片为实 例，来介绍定点运算器的有关知识，你的认知程度如何？l例如，Am2901芯片，其组成部分包括一个算术逻
2、 辑运算部件，完成对数据的算术运算和逻辑运算 ；一个由16个通用寄存器组成的寄存器组，以暂 存参加运算的数据和中间结果；一个Q寄存器， 实现硬件乘除运算；有5组二选一或三选一器件 ，以选择数据的输入和送出运算结果；有9个控 制信号：其中I5I3选择运算功能，I2I0选择 数据来源，I8I6控制数据处理方式，从而实现 与计算机其它部件协调工作。4.5 在运算器部件中，为什么要设置一个乘商寄存器？它 与运算器部件中的累加器有哪些不同之处？l为了用硬件线路完成乘除指令运算，运算器内一般还有 一个能自行左右移位的专用寄存器，通称乘商寄存器。l运算器内的通用寄存器与乘商寄存器的差异表现在：通 用寄存器是
3、暂存将参加运算的数据和中间结果，这些寄 存器可被汇编程度员直接访问与使用；乘商寄存器由计 算机内部设置，不能为汇编程序员访问。4.6 运算器内的乘商寄存器的移位操作与通用寄存器的移 位操作之间应有什么样的关联关系吗？为什么会是这样？l乘除寄存器的移位操作与通用寄存器的移位操作是联合 移位，没有乘除寄存器单独移位功能。当通用寄存器本 身移位时，乘除寄存器不受影响。4.8.以教学计算机为例，说明应如何控制与操作运算器完成指定的数据运算、 传送功能，为什么必须在Am2901芯片之外解决向运算器提供最低位的进位信 号，最低、最高位的移位输入信号，以及状态位的接受与记忆问题。设计完成 如下操作功能的操作
4、步骤和必须提供的信号：把100送入R0，R0的内容送入R1 ，完成R0-R1并存入R0，R1的内容减1，R1的内容送入Q，R1和Q与C联合右 移一位。 l参考答案：在教学计算机中, 为控制运算器完成指定的数据运算、 传送功能，必须给出要用的数据组合、ALU要完成的运算功能、和 对运算结果的保存及送出办法；l选择送到ALU最低位的进位信号的状态，如何处理最高、最低位的 移位信号的状态，是否保存运算结果的特征位信号等问题，都要依 据指令执行的实际需求来处理，不是运算器内部功能所能包含的， 故只能到Am2901芯片之外来解决。 4.8.以教学计算机为例，说明应如何控制与操作运算器完成指定的数据运算、
5、 传送功能，为什么必须在Am2901芯片之外解决向运算器提供最低位的进位信 号，最低、最高位的移位输入信号，以及状态位的接受与记忆问题。设计完成 如下操作功能的操作步骤和必须提供的信号：把100送入R0，R0的内容送入R1 ，完成R0-R1并存入R0，R1的内容减1，R1的内容送入Q，R1和Q与C联合右 移一位。注意：最后一项操作中，移入通用寄存起R1最高位的不是状态触发器C的值，而是 ALU运算的符号位Cy的值，通用寄存器和Q联合右移时，不能支持与C的循环移位。 4.10 在浮点数中为什么采用隐藏位？在什么时刻处理隐藏 位？l原码尾数中使用隐藏位技术，是指把非“0”值的 规格化浮点数的尾数最
6、高位上的1强行去掉（隐 藏起来），这是通过左移原来的尾数实现的，最 高位上的1看不见了，却可以使结果的表示精度 多出了一个二进制位，考虑到隐藏位和剩余尾数 ，则此时它所代表的实际值在12之间。4.13.假定X=0.0110011*211,Y=0.1101101*2-10(此处的数均为二进制)。 （1）浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表示（含符号位），写出 该浮点数能表示的绝对值最大、最小的（正数和负数）数值； （2）写出X、Y正确的浮点数表示（注意，此处预设了个小陷阱）； （3）计算X+Y； （4）计算X*Y。l解答：（1）绝对值最大： 1 111 0 1111111、1 111 1 11
7、11111；l绝对值最小： 0 001 0 0000000、0 001 1 0000000 l（2）X： 1 011 0 0110011、Y： 0 110 0 11011014.13.假定X=0.0110011*211,Y=0.1101101*2-10(此处的数均为二进制)。 （1）浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表示（含符号位），写出 该浮点数能表示的绝对值最大、最小的（正数和负数）数值； （2）写出X、Y正确的浮点数表示（注意，此处预设了个小陷阱）； （3）计算X+Y； （4）计算X*Y。l（3）计算X+YlA：求阶差：|E|=|1011-0110|=0101lB：对阶：Y变为 1 0
8、11 0 00000 1101101lC：尾数相加：00 0110011 00000+ 00 00000 1101101=00 0110110 01101lD：规格化：左规：尾数为0 1101100 1101，阶码为1010lF：舍入处理：采用0舍1入法处理，则有00 1101100+1=00 1101101lE：不溢出 所以，X+Y最终浮点数格式的结果： 1 010 0 1101101，即 0.1101101*2104.13.假定X=0.0110011*211,Y=0.1101101*2-10(此处的数均为二进制)。 （1）浮点数阶码用4位移码、尾数用8位原码表示（含符号位），写出 该浮点数
9、能表示的绝对值最大、最小的（正数和负数）数值； （2）写出X、Y正确的浮点数表示（注意，此处预设了个小陷阱）； （3）计算X+Y； （4）计算X*Y。l4）计算X*Y A：阶码相加：X+Y移=X移+Y补=01 011+11 110=01 001 （符号位10第1位为0，不溢出；00时上溢，01时下溢） B：尾数相乘结果：0 1010110 110111 C：已满足规格化要求，不需左规，尾数不变，阶码仍为001 D：舍入处理：按0舍1入规则，尾数之后的6位110111舍去，尾数 +1=0 1010111 所以，X*Y最终浮点数格式的结果： 1 001 0 1010111，即 0.1010111*21l
