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1、 1计算机组成原理 蒋本珊编著 教材习题解答 第1章 概论 电子数字计算机和电子模拟计算机的区别在哪里？解：电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算的过程是不连续的；电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量，运算的过程是连续的。 冯 诺依曼计算机的特点是什么？ 其中最主要的一点是什么？解：冯 诺依曼计算机的特点如下： 计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成； 计算机内部采用二进制来表示指令和数据； 将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。第 点是最主要的一点。 计算机的硬件是由哪些部件组成的？ 它们各有哪些功能？解
2、：计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。它们各自的功能是： 输入设备：把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。 输出设备：将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。 存储器：用来存放程序和数据。 运算器：对信息进行处理和运算。 控制器：按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。 什么叫总线？ 简述单总线结构的特点。解：总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。单总线结构即各大部件都连接在单一的一组总线上，这个总线被称为系统
3、总线。CPU 与主存、CPU 与外设之间可以直接进行信息交换，主存与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而无须经过CPU 的干预。9 简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。解：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。第 级为硬件组成的实体。第 级是微程序级。这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。第 级是传统机器级。这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。第 级是操作系统级。从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统
4、机器的延伸。第 级是汇编语言级。这级的机器语言是汇编语言，完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。第 级是高级语言级。这级的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完成高级语言翻译的工作。 2第 级是应用语言级。这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这一级语言就是各种面向问题的应用语言。 计算机系统的主要技术指标有哪些？解：计算机系统的主要技术指标有：机器字长、数据通路宽度、主存容量和运算速度等。机器字长是指参与运算的数的基本位数，它是由加法器、寄存器的位数决定的。数据通路宽度是指数据总线一次所能并行传送信息的位数。主存容量是指主存储器所能存储的全部信息量。运算速度与机器的主频、执行
5、什么样的操作、主存本身的速度等许多因素有关。第2章 数据的机器层次表示2-1 设机器数的字长为 8 位（含 1 位符号位） ，分别写出下列各二进制数的原码、补码和反码。 0， -0，0.1000，-0.1000，0.1111，-0.1111,1101，-11010 原码：00000000 补码：00000000 反码：00000000-0 原码：10000000 补码：00000000 反码：111111110.1000 原码：0.1000000 补码：0.1000000 反码：0.1000000-0.1000 原码：1.1000000 补码：1.1000000 反码：1.01111110.1
6、111 原码：0.1111000 补码：0.1111000 反码：0.1111000-0.1111 原码：1.1111000 补码：1.0001000 反码：1.00001111101 原码：00001101 补码：00001101 反码：00001101-1101 原码：10001101 补码：11110011 反码：111100102-2 写出下列各数的原码、补码和反码 167-4-01647， 01.2160.2,.2 4-4- ，原码： 0.0111 补码：0.0111 反码：0.0111原码： 0.0100 补码：0.0100 反码：0.0100164原码： 0.0001 补码: 0
7、.0001 反码：0.0001原码： 00000 补码：00000 反码：000000原码：10000 补码：00000 反码：11111-原码：1.0001 补码：1.1111 反码：1.111016原码：1.0100 补码：1.1100 反码：1.10114-原码：1.0111 补码：1.0100 反码：1.100072-3 已知下列数的原码表示，分别写出它们的补码表示。X原=0.10100，X原=1.10111 3x补=0.10100，x补=1.010012-4 已知下列数的补码表示，分别写出它们的真值。=0.10100,补X10.补X,10.xx2- 一个 n 位字长的二进制定点整数，
8、其中 位为符号位，分别写出在补码和反码两种情况下：（） 模数； （） 最大的正数；（） 最负的数； （） 符号位的权；（） 的表示形式；（） 的表示形式。解：第 3 章 指令长度和机器字长有什么关系？ 半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表示什么意思？解：指令长度与机器字长没有固定的关系，指令长度可以等于机器字长，也可以大于或小于机器字长。通常，把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。 零地址指令的操作数来自哪里？ 一地址指令中，另一个操作数的地址通常可采用什么寻址方式获得？ 各举一例说明。解：双
9、操作数的零地址指令的操作数来自堆栈的栈顶和次栈顶。双操作数的一地址指令的另一个操作数通常可采用隐含寻址方式获得，即将另一操作数预先存放在累加器中。例如，前述零地址和一地址的加法指令。 某机为定长指令字结构，指令长度 位；每个操作数的地址码长 位，指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。若双操作数指令已有K 种，无操作数指令已有L种，问单操作数指令最多可能有多少种？ 上述三类指令各自允许的最大指令条数是多少？指令系统65 解： X （ K） jL k 4双操作数指令的最大指令数： 。单操作数指令的最大指令数： （假设双操作数指令仅 条，为无操作数指令留出 个扩展窗口） 。无操作数指令的最大指令
10、数： 。其中 为表示某条二地址指令占用的编码数， 为表示某条单地址指令占用的编码数。此时双操作数和单操作数指令各仅有 条。 设某机为定长指令字结构，指令长度 位，每个地址码占 位，试提出一种分配方案，使该指令系统包含： 条三地址指令， 条二地址指令， 条单地址指令。解： 条三地址指令 XXX YYY ZZZ XXX YYY ZZZ 条二地址指令 XXX YYY XXX YYY 条单地址指令 XXX XXX 指令格式同上题，能否构成：三地址指令 条，单地址指令 条，零地址指令 条？ 为什么？解：三地址指令 条 XXX YYY ZZZ XXX YYY ZZZ单地址指令 条 XXX YYY只能再扩展
11、出零地址指令 条，所以不能构成这样的指令系统。 指令中地址码的位数与直接访问的主存容量和最小寻址单位有什么关系？66 解：主存容量越大，所需的地址码位数就越长。对于相同容量来说，最小寻址单位越小，地址码的位数就越长。 设某机字长 位，CPU 有 个 位的通用寄存器，设计一个能容纳 种操作的单字长指令系统。（） 如果是存储器间接寻址方式的寄存器 存储器型指令，能直接寻址的最大主存空间是多少？（） 如果采用通用寄存器作为基址寄存器，能直接寻址的最大主存空间又是多少？ 5解：因为计算机中共有 条指令，所以操作码占 位； 个通用寄存器，寄存器编号占 位；其余部分为地址码或标志位。（） 如果是存储器间接
12、寻址方式的寄存器 存储器型指令，操作码 位，寄存器编号 位，间址标志 位，地址码 位，直接寻址的最大主存空间是 字。（） 如果采用通用寄存器作为基址寄存器，EA （Rb ） A ，能直接寻址的最大主存空间是 字。 已知某小型机字长为 位，其双操作数指令的格式如下： OP R A其中：OP 为操作码，R 为通用寄存器地址。试说明下列各种情况下能访问的最大主存区域有多少机器字？（） A 为立即数。（） A 为直接主存单元地址。（） A 为间接地址（非多重间址） 。（） A 为变址寻址的形式地址，假定变址寄存器为R （字长为 位） 。解：（） 个机器字。（） 个机器字。（） 个机器字。（） 个机器字
13、。14. 假定某机的指令格式如下：11 109 8 7 6 5 0其中：Bit11=1：间接寻址；Bit8 =1：变址寄存器I 1寻址；Bit7 =1：变址寄存器I 2寻址；Bit6（零页现行页寻址）：Z/C=0，表示0页面；Z/C=1，表示现行页面，即指令所在页面。若主存容量为 2 12个存储单元，分为2 6个页面，每个页面有2 6个字。设有关寄存器的内容为（PC）=0340Q （I 1）=1111Q （I 2）=0256Q试计算下列指令的有效地址。（1） 1046Q OP I1 I2 Z/C A 6（2） 2433Q（3） 3215Q（4） 1111Q解：（1）1046Q=001 000
14、100 110 因为4个标志位均为0，故为直接寻址，EA=A=0046Q。（2）2433Q=010 100 011 011因为 Bit8（I 1）=1，故为变址寄存器1寻址，EA=（I 1）+A=1111+33=1144Q。（3）3215Q=011 010 001 101因为 Bit7（I 2）=1，故为变址寄存器2寻址，EA=（I 2）+A=025615=0273Q。（4）1111Q=001 001 001 001因为 Bit6（Z/C ）=1，故为当前页寻址，EA =（PC）HA=0311=0311Q。15. 假定指令格式如下：15 12 11 10 9 8 7 0 O PI1 I2 Z/C D/I A其中：D/I为直接/间接寻址标志，D/I=0表示直接寻址，D/I=1表示间接寻址。Bit11=1：变址寄存器I 1寻址；Bit10=1：变址寄存器I 2寻址；Bit9（零页现行页寻址）：Z/C=0，表示0页面；Z/C=1，表示现行页面，即指令所在页面。若主存容量为2 16个存储单元，分为2 8个页面，每个页面有2 8个字。设有关寄存器的内容为（I 1）=002543Q （I 2）=063215Q （PC）=004350Q试计算下列指令的有效地址 。（1）152301Q（2）074013Q（3）161123Q（4）140011Q解 ：（1）152301
