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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 对数据进行算术运算和逻辑运算，给出结果某些特征； 暂存参加运算的数据和中间结果； 可用硬件完成乘除运算； 接受外部数据的输入，送出运算结果； 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？,例如，Am2901芯片，其组成部分包括一个算术逻辑运算部件，完成
2、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？,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。 运算器内的通用寄存器与乘商寄存器的差异表现在：通用寄存器是暂存将参加运算的数据和中间结果，这些
3、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？,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步骤和必须提供的信号：把100送入R0，R0的内
4、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。,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； 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、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
5、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？,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
6、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。,解答：（1）绝对值最大： 1 111 0 1111111、1 111 1 1111111； 绝对值最小： 0 001 0 0000000、0 001 1 00000
7、00 （2）X： 1 011 0 0110011、Y： 0 110 0 1101101,4.13.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。,（3）计算X+Y A：求阶差：|E|=|1011-0110|=0101 B：对阶：Y变为 1 011 0 00000 1101101 C：尾数相加：00 0110011 00000+
8、00 00000 1101101=00 0110110 01101 D：规格化：左规：尾数为0 1101100 1101，阶码为1010 F：舍入处理：采用0舍1入法处理，则有00 1101100+1=00 1101101 E：不溢出 所以，X+Y最终浮点数格式的结果： 1 010 0 1101101，即0.1101101*210,4.13.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。,4）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*21,
