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第1章计算机系统概论2015年3月25日星期三24.冯诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？冯诺依曼计算机的主要设计思想存储程序并按地址顺序执行冯诺依曼计算机主要包括存储器、运算器、控制器、输入和输出五部分组成2015年3月25日星期三35.什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？存储容量存储器所能保存二进制数据的总数;常用单位为KB、MB等。单元地址用于识别存储器中每个存储单元的编号，即单元地址。数据字表示计算机所要处理数据的计算机字，称为数据字。指令字表示一条指令的计算机字，称为指令字。2015年3月25日星期三46.什么是指令？什么是程序？指令由操作码和操作数两部分构成能够表示计算机中的一个基本操作的代码或二进制串。程序用于求解某一问题的一串指令序列，称为该问题的计算程序，简称为程序。2015年3月25日星期三57.指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？计算机对指令和数据的区分是依靠指令的执行阶段来决定的；在取指阶段，从存储器中读取的均是CPU要执行的指令；在执行阶段，从存储器中读取的一定是指令执行所需要的操作数；2015年3月25日星期三68.什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。内存：用于存放系统当前运行所需要的程序和数据的半导体存储器，称为内存储器，简称内存；外存用于存放程序和数据，但不能被CPU直接访问的大容量存储器，称为外存储器，简称为外存；外存一般包括磁盘存储器和光盘存储器。CPU运算器和控制器合称为中央处理器，简称CPU。适配器主机和不同速度的外设之间的一种部件，用于主机和外设之间的信息转换。第2章运算方法和运算器2015年3月25日星期三81.用8位编码表示下列各整数的原码、反码、补码。-1-127127-35111111111111111010000001-0000001100000011000000011111111-1111111011111110111111101111111+1111111110111011101110010100011-0100011补码反码原码真值2015年3月25日星期三9若a7＝0，则X为正数，显然a0···a6取任何值均可。若a7＝1，则X为负数，[X]移＝0.a6a5···a0∵－0.5D=－0.100000B，则[－0.5D]移＝0.100000∴若要X－0.5，即等价于[X]移[－0.5D]移即0.a6a5···a00.100000，因此必须是a5···a0不全为0。结论：如果a7＝0，a6···a0取任何值均可；如果a7＝1，必须满足a6=1且a5···a0不全为0。2.设[X]补＝a7.a6a5···a0，其中ai取0或1，若要X-0.5，求a0a1a2···a7的取值。2015年3月25日星期三103.有一个字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为2。请写出：(1)最大数的二进制表示，(2)最小数的二进制表示，(3)规格化数所能表示的数的范围。设移码采用移128码，且机器数格式如右：①最大值（最大正数）01111111111111111111111111111111即x=(1-2-23)*2127二进制表示：x=(1-0.00000000000000000000001)*21111111②最小值（最小负数）①11111111100000000000000000000000即x=－1*2127二进制表示：x=-1*21111111尾数M(23位)阶码E(8位)符号位S(1位)2015年3月25日星期三113.有一个字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为2。请写出：(1)最大数的二进制表示，(2)最小数的二进制表示，(3)规格化数所能表示的数的范围。设移码采用移128码，且机器数格式如右：③规格化数表示范围最大正数：01111111111111111111111111111111即x=(1-2-23)*2127最小正数：00000000010000000000000000000000即x=2-1*2-128最大负数：10000000001111111111111111111111即x=-(2-1+2-23)*2-128最小负数：11111111100000000000000000000000即x=－1*2127规格化的正数范围2-129～(1-2-23)*2127负数范围－2127～－(2-1+2-23)*2-128尾数M(23位)阶码E(8位)符号位S(1位)2015年3月25日星期三124、将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。27/6427/64=0.011011B=1.1011*2-2e=－2，则E＝e＋127＝125∴规格化数－27/64－27/64=－0.011011B=－1.1011*2-2∴规格化数符号位阶码(8)尾数(23)00111110110110000000000000000000符号位阶码(8)尾数(23)101111101101100000000000000000002015年3月25日星期三13＋[y]补00.000115、已知x和y，用变形补码计算x＋y，同时指出结果是否溢出。①x=0.11011y=0.00011[x]补＝00.11011，[y]补＝00.00011∴[x+y]补＝00.11110，未溢出x+y=+0.11110[x]补00.1101100.111102015年3月25日星期三14②x=0.11011y=－0.10101[x]补＝00.11011，[y]补＝11.01011∴[x+y]补＝00.00110，未溢出x+y=+0.00110＋[y]补11.010115、已知x和y，用变形补码计算x＋y，同时指出结果是否溢出。[x]补00.1101100.001102015年3月25日星期三15③x=－0.10110y=－0.00001[x]补＝11.01010，[y]补＝11.11111∴[x+y]补＝11.01001，未溢出x+y=-0.10111＋[y]补11.111115、已知x和y，用变形补码计算x＋y，同时指出结果是否溢出。[x]补11.0101011.010012015年3月25日星期三166、已知x和y，用变形补码计算x－y，同时指出结果是否溢出。①x=0.11011y=－0.11111[x]补＝00.11011，[－y]补＝00.11111∴x-y溢出（上溢）[x]补00.11011＋[－y]补00.1111101.110102015年3月25日星期三176、已知x和y，用变形补码计算x－y，同时指出结果是否溢出。②x=0.10111y=0.11011[x]补＝00.10111，[－y]补＝11.00101∴[x-y]补＝11.11100，未溢出x-y=-0.00100[x]补00.10111＋[－y]补11.0010111.111002015年3月25日星期三186、已知x和y，用变形补码计算x－y，同时指出结果是否溢出。③x=0.11011y=－0.10011[x]补＝00.11011，[－y]补＝00.10011∴[x-y]补溢出（上溢）[x]补00.11011＋[－y]补00.1001101.011102015年3月25日星期三197、用原码阵列乘法器计算x×y。①x＝11011y＝－11111机器内部补码数据：[x]补＝011011[y]补＝100001符号位单独运算：0⊕1＝1算前求补器输出：|x|=11011|y|=11111乘法阵列：|x|×|y|＝1101000101算后求补器输出：[x×y]补＝10010111011∴x×y=-110100010111011110111101111011110111101000101×11111110112015年3月25日星期三207、用原码阵列乘法器计算x×y。②x＝－11111y＝－11011机器内部补码数据：[x]补＝100001[y]补＝100101符号位单独考虑：1⊕1＝0算前求补器输出：|x|=11111|y|=11011乘法阵列：|x|×|y|＝1101000101算后求补输出：[x×y]补＝01101000101∴x×y=0110100010111111111110000011111111111101000101×11011111112015年3月25日星期三219-1、x=2-011×0.100101，y=2-010×(-0.011110)，求[x+y]设尾数阶码均使用双符号位的补码表示[x]浮＝11101，00.100101[y]浮＝11110，11.1000101)求阶差并对阶△E＝Ex－Ey＝[Ex]补＋[－Ey]补＝11101＋00010＝11111修改后的x表示为：[x]浮＝11110，0.010010(1)2)尾数求和MS=Mx+My=11.110100(1)3)规格化处理执行2次左规处理，MS=11.010010(0)，ES=111004)舍入处理5)判溢出故得最终结果为x＋y＝2－100×（－0.101110）00.010010＋11.10001011.110100采用0舍1入法处理，则舍去0阶码符号位为11，不溢出2015年3月25日星期三229-1、x=2-011×0.100101，y=2-010×(-0.011110)，求[x-y]设尾数阶码均使用双符号位的补码表示[x]浮＝11101，00.100101[y]浮＝11110，11.1000101)求阶差并对阶△E＝Ex－Ey＝[Ex]补＋[－Ey]补＝11101＋00010＝11111修改后的x表示为：[x]浮＝11110，0.010010(1)2)尾数求差MS=Mx－My=00.110000(1)3)规格化处理4)舍入处理5)判溢出故得最终结果为x＋y＝2－010×0.11000100.010010＋00.01111000.110000采用0舍1入法处理，则进位，MS=00.110001阶码符号位为11，不溢出[－My]补[Mx]补不需规格化2015年3月25日星期三239-2、x=2-101×(-0.010110)、y=2-100×0.010110，求[x+y]设尾数阶码均使用双符号位的补码表示[x]浮＝11011,11.101010[y]浮＝11100,00.0101101)求阶差并对阶△E＝Ex－Ey＝[Ex]补＋[－Ey]补＝11011＋00100＝11111即△E为－1，x的阶码小，应使Mx右移1位，Ex加1，[x]浮＝11100，1.110101（0）2)尾数求和MS=Mx+My=00.001011（0）3)规格化处理执行2次左规处理，MS=00.101000(0)，ES=110104)舍入处理5)判溢出故得最终结果为x＋y＝2－110×（0.101100）11.110101（0）＋00.01011000.001011（0）采用0舍1入法处理，则舍去0阶码符号位为11，不溢出2015年3月25日星期三249-2、x=2-101×(-0.010110)y=2-100×0.010110，求[x-y]设尾数阶码均使用双符号位的补码表示[x]浮＝11011,11.101010[y]浮＝11100,00.0101101)求阶差并对阶△E＝Ex－Ey＝[Ex]补＋[－Ey]补＝11011＋00100＝11111即△E为－1，x的阶码小，应使Mx右移1位，Ex加1，[x]浮＝11100，1.110101（0）2)尾数求差MS=Mx-My=11.011111（0）3)规格化处理4)舍入处理5)判溢出故得最终结果为x＋y＝2－100×（－0.100001）11.110101＋11.10101011.011111[－My]补[Mx]补采用0舍1入法处理，则舍去0阶码符号位为11，不溢出不需规格化第3章内部存储器2015年3月25日星期