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《计算机组成原理》习题集2015-2016学年第2学期作业汇总1/33北理珠本末终始201603目录第1部分概述.........................................................................................................................2第２部分硬件基础(不考).......................................................................................................5第3部分数据表示和运算.....................................................................................................7第4部分存储体系...............................................................................................................17第5部分指令系统...............................................................................................................24第6部分中央处理器(CPU)..................................................................................................28第7部分总线.......................................................................................................................30第8部分输入输出系统.......................................................................................................32《计算机组成原理》习题集2015-2016学年第2学期作业汇总2/33北理珠本末终始201603第1部分概述**********作业2：第1部分概述********1.5计算机硬件系统的主要指标有哪些？【＊，★，包捷１.５，编号1.3】1.6什么是存储容量？它对计算机性能有何影响？【＊，★，包捷１.６，编号1.２】1.7什么是存储容量？什么是主存储器？什么是辅助存储器？【＊，包捷１.7，编号1.2】1.8根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。【＊，★，包捷１.8，编号1.2】（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。参考答案：1)机器字长2)存储容量3)运算速度4)可配置的外设5)性能价格比、可靠性、可维修性和可用性参考答案：机器字长是指CPU一次能处理的数据位数，它决定了寄存器、运算部件、数据总线的位数。它对计算机性能有很大影响：机器字长越长，数的表示范围也越大，精度也越高，但其相应的硬件成本也越高；机器字长还会影响机器的运算速度；它和机器指令存在着密切的关系，指令长度受到机器字长的限制，机器字长对指令系统的功能也有着影响。参考答案：存储容量是指存储器能存储的最大二进制信息量，一般以位（bit）或者字节（1Bytes=8bits）为单位。存储器容量应包括主存储器容量和辅助存储器容量。主存储器指CPU能通过地址线直接访问的存储器，如RAM、ROM等，用于存放CPU正在执行或要执行的程序和数据；辅助存储器是主存储器以外的存储器，如磁盘、U盘等，用于存放备用的程序和数据。《计算机组成原理》习题集2015-2016学年第2学期作业汇总3/33北理珠本末终始201603（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。（8）将高级语言翻译成机器语言的程序。（9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。（10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。供选择的词或短语：（1）汇编器（2）嵌入式系统（3）中央处理器（CPU）（4）编译器（5）操作系统（6）控制器（7）机器指令（8）台式机或个人计算机（9）主存储器（10）VLSI1.9计算机系统由哪些部分组成？硬件由哪些构成？【＊，★，包捷１.９，编号1.2】1.10冯·诺伊曼VonNeumann计算机的主要设计思想是什么？【＊，★，包捷１.１０，编号1.2】1.13简述计算机系统的多级层次结构的分层理由及各层的功能。参考答案：1-(8)，2-(3)，3-(9)，4-(6)，5-(2)，6-(10)，7-(5)，8-(4)，9-(1)，10-(7)参考答案：（1）计算机系统由硬件系统和软件系统组成。（2）硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入部件和输出部件构成。参考答案：（1）采用二进制表示数据和指令；指令由操作码和地址码组成。（2）采用存储程序：把编好的程序和原始数据预先存入计算机主存中，使计算机工作时能连续、自动、高速地从存储器中取出一条条指令并执行，从而自动完成预定的任务；即“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。（3）计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成，并规定了五大部件的基本功能。《计算机组成原理》习题集2015-2016学年第2学期作业汇总4/33北理珠本末终始201603参考答案：（1）计算机系统的层次结构分层理由：计算机是一个很复杂的软、硬件结合而成的整体，计算机的软硬件在逻辑上具有一定的等价性；从计算机操作人员、程序设计人员和硬件工程师的不同角度，所看到的计算机系统具有不同的属性，他们设计或者使用计算机的方法也有所不同。这样，将计算机划分为几个层次结构，从不同层次设计计算机的软件和硬件、理解软件和硬件之间的关系。（2）计算机系统分为五个层次：第一层是微程序设计级：这是计算机的最底层硬件层，使用微程序或者硬布线来实现机器指令的功能。第二层是机器指令系统级。它所提供的是那些计算机硬件可以读懂的，并可以直接操纵计算机硬件工作的二进制信息，即机器指令。它是计算机软硬件的分界面：硬件设计者依据它来设计硬件，软件设计者使用它来控制计算机硬件工作。第三层是操作系统级即虚拟机，它由操作系统程序实现，用于管理、统一调度硬件资源、支撑其他系统软件和应用软件，使计算机能够自动运行，发挥高效率的作用。第四层是语言处理程序及其他系统软件级，语言处理程序功能是将程序员编写的高级语言源程序翻译成机器语言程序。第五层是面向用户应用程序级，它是针对计算机用户在某一应用领域、某些专门问题而设计开发的应用软件。这一层次上的计算机，实际上是建立在大量系统软件及硬件基础上的虚拟机系统，这些应用程序设计人员甚至可以不完全了解计算机系统软件和硬件，但只要知道各种软件的使用方法和一些软硬件接口的定义就可以方便地使用计算机来进行编程。《计算机组成原理》习题集2015-2016学年第2学期作业汇总5/33北理珠本末终始201603第２部分硬件基础(不考)3.7请用代数化简法将下列各逻辑表达式化成最简式。【＊＊，★，包捷2.7，编号1.2】（1）F=AB̅+BC̅+B̅C+A̅B（2）F=AD+AD̅+AB+A̅C+BD+ACEF+B̅EF+DEFG2.10试用卡诺图法将下列各逻辑表达式化成最简式。参考答案：（1）方法一：F=AB̅(C+C̅)+(A+A̅)BC̅+B̅C+A̅B=AB̅C+AB̅C̅+ABC̅+A̅BC̅+B̅C+A̅B=(AB̅C+B̅C)+(AB̅C̅+ABC̅)+(A̅BC̅+A̅B)=B̅C+AC̅+A̅B方法二：说明：化简结果不唯一．但均是３项，且对应每项的变量一样多．（2）F=(AD+AD̅+AB+ACEF)+A̅C+(BD+B̅EF+DEFG)=A+A̅C+BD+B̅EF=(A+A̅C)+BD+B̅EF=A+C+BD+B̅EF《计算机组成原理》习题集2015-2016学年第2学期作业汇总6/33北理珠本末终始201603参考答案：《计算机组成原理》习题集2015-2016学年第2学期作业汇总7/33北理珠本末终始201603第3部分数据表示和运算3.1求下列各数的十进制数值【＊，★，包捷3.1，编号2.1】1)(267.3)82)(BD.C)163)(1011011.101)23.2将下列十进制数转化为二进制、八进制和十六进制数据（小数取四位二进制有效数据）：【＊，★，包捷3.2，编号2.1】1)-282.752)123.463)-115/5124)44.9375附1．分别写出二进制数1001101001的十进制值、八进制值和十六进制值。【＊，★，ASTA.2，编号2.1】附2.用2~9这8种不同的符号分别表示十进制数100。【＊＊，★，ASTA.4，编号2.1】参考答案：1)(267.3)8=(010110111.011)2=128+32+16+4+2+1+1/4+1/8=183.375=2*82+6*8+7+3*8-1=183.3752)(BD.C)16=(10111101.1100)2=128+32+16+8+4+1+1/2+1/4=189.75=11*16+13+12/16=189.753)(1011011.101)2=64+16+8+2+1+1/2+1/8=91.625参考答案：1)-282.75=-100011010.11B=-432.6Q=-11A.CH2)123.46=1111011.0111B=173.34Q3)-115/512=-0.001110011B=-0.163Q=-0.398H4)44.9375=101100.1111B=54.74Q=2C.FH参考答案：1001101001B=512+64+32+8+1=617D=1151Q=269H《计算机组成原理》习题集2015-2016学年第2学期作业汇总8/33北理珠本末终始201603附3.使用r作为基数的k位数串一共可以表示多少个不同的正数？【＊，ASTA.5，编号2.1】3.3写出下列各数的原码、反码和补码，机器数长度为8位：【＊，★，包捷3.3，编号2.2】1)02)-1273)-0.54)-19/1285)1006)23/643.4写出下列各机器数的二进制真值X。【＊，★，包捷3.4，编号2.2】1)[X]补=0.10012)[X]补=1.10013)[X]原=0.11014)[X]原=1.11015)[X]反=0.10116)[X]反=1.10117)[X]移=0,10018)[X]移=1,10019)[X]补=1,000000010)[X]反=1,000000011)[X]原=1,0000000参考答案：1)原码：00000000（10000000），反码：00000000（11111111），补码：000000002)原码：11111111，反码：10000000，补码：100000013)原码：1.1000000，反码：1.0111111，补码：1.10000004)-19的原码：10010011，128=27－19/128的原码：1.0010011，反码：1.1101100，补码：1.11011015)原码：01100100，反码：01100100，补码：011001006)23的