计算机组成原理第一次作业前三周

羅1.7解：?主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。

薅?CPU：处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运

算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。

羂?主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，

可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。

羈?存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。

蚂?存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。

蒀?存储字长：一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。

螇?存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。

膅?机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。

1

肃?指令字长：机器指令中二进制代码的总位数。

膂1.8解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。

螀CPU：CentralProcessing Unit，处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要

由运算器和控制器组成。

芅PC：ProgramCounter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自

动计数形成下一条指令地址。

蒄IR：InstructionRegister，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。
令序列。

薈ALU：ArithmeticLogic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是

进行算术、逻辑运算。

莅ACC：Accumulator，累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算

结果的寄存器。

袄MQ：Multiplier-QuotientRegister，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存

2

放商的寄存器。

莁X：此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运

算器中工作寄存器之一，用来存放操作数；

芇MAR：MemoryAddress Register，存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的

存储单元的地址。

莅MDR：MemoryData Register，存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放从某单

元读出、或要写入某存储单元的数据。

蝿MIPS：MillionInstruction Per Second，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度

指标的一种计量单位。

莀1.9解：主机框图如P13图1.11所示。

蒅（1）STAM 指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR，MDR→IR，

蒂OP(IR)→CU，Ad(IR)→MAR，ACC→MDR，MAR→MM，WR

3

蒁（2）ADDM 指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR，MDR→IR，

聿 OP(IR)→CU，Ad(IR)→MAR，RD，MM→MDR，MDR→X，

ADD，ALU→ACC，ACC→MDR，WR

薄假设主存容量256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下，ACC、X、

IR、MDR寄存器均为32位，PC和MAR寄存器均为28位。

袃1.11解：计算机区分指令和数据有以下2种方法：

袈通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码

部分提供存储单元地址的取出的是操作数。

蚄6.4 解：真值与不同机器码对应关系如下：

芄[-13/]=-0.001101

4

蚇[29/128]=0.0011101

螄原码: 0.001 1101

补码: 0.001 1101

反码: 0.001 1101

蚅[100]=1100100

莃原码: 0110 0100

补码: 0110 0100

反码: 0110 0100

蚀[-87]=-1010111

螂6.5 解：[x]补与[x]原、x的对应关系如下：

5

芄6.9解：真值和机器数的对应关系如下：

肂9BH	荿原码	螇补码	蚅反码	蕿移码	膈无符号数
袇对应十进制数	袂-27	芁-101	袆-100	羇+27	节155
虿FFH	罿原码	肇补码	蚃反码	蒁移码	蚈无符号数
膇对应十进制	肄-128	淘	豆	网	蒅256

薁6. 10.

蒀解：0的机器数形式如下：（假定机器数共8位，含1位符号位在内）

6

袀结论：0的原码和反码分别有+0和-0两种形式，补码和移码只有一种形式，

且补码和移码数值位相同，符号位相反。

蚆6.12意画出该浮点数的格式：

羁阶符1位

蚂阶码4 位

薈数符1位

螆尾数10 位

莇 x3=7.375=111.011B=23*0.111011B

螆x4=-86.5=-1010110.1B=27*(-0.B)

螃则以上各数的浮点规格化数为：

蒀 [x2]浮=1，0101；1.110110 000 0

袅 [x3]浮=0，0011；0.111011 000 0

膄 [x4]浮=0，0111；1.101011 010 0

芀（2）[x1]浮=1，1111；0.110011 000 0

腿 [x2]浮=1，1011；1.001010 000 0

羅 [x3]浮=0，0011；0.111011 000 0

羂（3）[x1]浮=0，1111；0.110011 000 0

8

蒀6.16解：（1）无符号整数：0~ 216- 1，即：0~65535；

螇? ?无符号小数：0~ 1 - 2-16，即：0~ 0.99998；

膅（2）原码定点小数：-1+ 2-15~1- 2-15，即：-0.99997~0.99997

肃（3）补码定点小数：-1~1 - 2-15 ，即：-1~0.99997

膂（4）补码定点整数：-215~215- 1 ，即：-32768~32767

螀（5）原码定点整数：-215+ 1~215 - 1，即：-32767~32767
时：

蒄最大负数=1，11111；1.000000 001 ，即-2-9?2-31

虿最小负数=0，11111；1.111111 111，即-（1-2-9）?231

薈则负数表示范围为：-（1-2-9）?231——-2-9?2-31

莅最大正数=0，11111；0.111111 111，即（1-2-9）?231

9

袄最小正数=1，11111；0.000000 001，即2-9?2-31

莁则正数表示范围为：2-9?2-31——（1-2-9）?231

芇（7）当机器数采用补码规格化形式时，若不考虑隐藏位，则

莅最大负数=1，00000；1.011111 111，即-2-1?2-32

芅最小负数=0，11111；1.000000 000，即-1?231

莀最大正数=0，11111；0.111 111 111，即（1-2-9）?231

蒅最小正数=1，00000；0.100000 000，即 2-1?2-32

蒂则正数表示范围为：2-1?2-32——（1-2-9）?231

蒁6.17解：算术左移一位：

10

薄[x2]原=1.1010000；溢出（丢1）出错

袃[x3]原=1.0110010；正确

芃[y1]补=0.0101000；溢出（丢1）出错

袈[y2]补=1.1010000；正确

蚄[y3]补=1.0110010；溢出（丢0）出错

蚁[z2]反=1.1010001；正确

蚇[z3]反=1.0110011；溢出（丢0）出错

螄算术左移两位：

蚅[x1]原=0.1101000；正确

蚀[x3]原=1.1100100；正确

袄[y1]补=0.1010000；溢出（丢10）出错

螂[y2]补=1.0100000；正确

袁[y3]补=1.1100100；溢出（丢00）出错

葿[z1]反=1.0111111；溢出（丢01）出错

膃[z3]反=1.1100111；溢出（丢00）出错

薂算术右移一位：

膇[x1]原=0.0001101；正确

芈[x2]原=1.0110100；正确

肀[y1]补=0.0101010；正确

芀[y2]补=1.1110100；正确

莈[y3]补=1.1001100(1)；丢1，产生误差

羄[z1]反=1.1010111；正确

螂[z2]反=1.1110100(0)；丢0，产生误差

蒈算术右移两位：

莅[x1]原=0.0000110（10）；产生误差

膀[x2]原=1.0011010；正确

螈[x3]原=1.0000110（01）；产生误差

13

蒂[y2]补=1.1111010；正确

袂[y3]补=1.1100110（01）；产生误差

薇[z1]反=1.1101011；正确

薇[z2]反=1.1111010（00）；产生误差

袃[z3]反=1.1100110（01）；产生误差

6.19 解：（1）A=9/=0.001 0010B, B= -13/32= -0.011 0100B
薀[A+B]补=0.0010010 + 1.1001100 = 1.1011110 ——无溢出

蚇A+B=-0.010 0010B = -17/

芄?（2）A=19/32=0.100 1100B, B= -17/128= -0.001 0001B

肂?? ? ? [A]补=0.1001100, [B]补=1.1101111 , [-B]补=0.0010001

14

荿[A-B]补=0.1001100 + 0.0010001= 0.1011101 ——无溢出

螇A-B=0.101 1101B = 93/128B

蚅（3）A=-3/16= -0.001 1000B, B=9/32= 0.010 0100B

蕿?? [A]补=1.1101000, [B]补=0.010 0100

膈[A+B]补=1.1101000 + 0.0100100 = 0.0001100 —— 无溢出

袇A+B= 0.000 1100B = 3/32
芁?? ? [A]补=1 010 1001, [B]补=0011 0101, [-B]补=1 100 1011

袆[A-B]补=1 0101001 + 1 1001011 = 0 1110100 —— 溢出

羇（5）A=115=111 0011B, B= -24= -11 000B

虿[A+B]补=0 1110011 + 1 1101000 = 0 1011011——无溢出

罿A+B=101 1011B = 91

肇6.20解：先将数据转换成所需的机器数，然后计算，最后结果转换成真值。

蚃（1）[x]原=0.110111，[y]原=1.101110，x*=0.110111，y*=0.101110

蒁原码一位乘：

16

17

即x*×y*=0.100111 100 010，z0=x0?y0=0 ?1=1，

[x×y]原=1.100111 100 010，x·y=-0. 100 111 100 010

原码两位乘：[-x*]补=1.001001，2x*=1.101110

即x*×y*=0.100 111 100 010，z0=x0? y0=0 ?1=1，

18

[x×y]原=1.100111 100 010，x·y=-0. 100 111 100 010
补码一位乘：[x]补=0.110111，[-x]补=1.001001，[y]补=1.010010

19

即 [x×y]补=1.011000 011 110，x·y= -0.100 111 100010
补码两位乘：
2[x]补=001.101110，2[-x]补=1.001001
结果同补码一位乘，x·y= -0. 100 111 100 010 00
6.26 解：先将x、y转换成机器数形式：
（1）x=2-011×0.101 100，y=2-010×（-0.011100）
[x]补=1，101；0.101100, [y]补=1，110；1.100100
[Ex]补=1,101,[y]补=1,110, [Mx]补=0.101100, [My]补=1.100 100 ? ? 1）对阶：
[?E]补=[Ex]补+[-Ey]补= 11,101+ 00,010=11,111 < 0，

[Ey]补 [x]补=1，110；0.010110
2）尾数运算：
? [Mx]补+[My]补=0.010 110 + 11.100 100=11.111010
[Mx]补+[-My]补=0.010110 + 00.011100= 00.110 010
3）结果规格化：
? [x+y]补=11，110；11.111010 = 11，011；11.010000 （尾数左
规3次，阶码减3）
? [x-y]补=11，110；00.110010, 已是规格化数。

4）舍入：无
20

5）溢出：无
则：x+y=2-101×（-0.110000）
? ? x-y =2-010×0.110010
（2）x=2-011×（-0.100010）,y=2-010×（-0.011111）
? ? [x]补=1，101；1.011110, [y]补=1，110；1.100001
1）对阶：过程同(1)的1），则
[x]补=1，110；1.101111
? 2）尾数运算：
? ? [Mx]补+[My]补=11.101111 + 11. 100001 = 11.010000
? ? [Mx]补+[-My]补=11.101111 + 00.011111 = 00.001110
3）结果规格化：
2 次，阶码减2）
4）舍入：无
5）溢出：无
则：x+y=2-010×（-0.110000）
? ? x-y=2-100×0.111 000
（3）x=2101×（-0.100101）,y=2100×（-0.001111）
? ? [x]补=0，101；1.011011, [y]补=0，100；1.110001
1）对阶：

[?E]补=00，101+11，100=00，001>0，应Ey 向Ex对齐，则：

21

[Ey]补+1=00，100+00，001=00，101=[Ex]补
[y]补=0，101；1.111000（1）
2）尾数运算：
?[Mx]补+[My]补=11.011011+ 11.111000（1）=11.010011（1）
?[Mx]补+[-My]补=11.011011+ 00.000111（1）=11.100010（1）
3）结果规格化：
? [x+y]补=00，101；11.010011（1），已是规格化数
? [x-y]补=00，101；11.100010（1）=00，100；11.000101 （尾
数左规1次，阶码减1）
4）舍入：
[x+y]补=00，101；11.010011（舍）
则：x+y=2101×（-0.101101）
x-y =2100×（-0.111011）

22