组成原理课后习题答案.pdf

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1、授 课 教 材 课 后 习 题 答 案 第 一 章 计 算 机 系 统 概 论 1.比 较 数 字 计 算 机 和 模 拟 计 算 机 的 特 点。答：模 拟 计 算 机 的 特 点 是 数 值 由 连 续 量 来 表 示，运 算 过 程 也 是 连 续 的，它 用 电 压 表 示 数 据，采 用 电 压 组 合 和 测 量 值 的 计 算 方 式，盘 上 连 线 的 控 制 方 式。数 字 计 算 机 的 主 要 特 点 是 按 位 运 算，并 且 不 连 续 地 跳 动 计 算，它 用 数 字 0和 1表 示 数 据，采 用 数 字 计 数 的 计 算 方 式，程 序 控 制 的 控 制

2、方 式。数 字 计 算 机 与 模 拟 计 算 机 相 比，精 度 高，数 据 存 储 量 大，逻 辑 判 断 能 力 强。2.数 字 计 算 机 如 何 分 类？分 类 的 依 据 是 什 么？答：数 字 计 算 机 可 分 为 专 用 计 算 机 和 通 用 计 算 机，是 根 据 计 算 机 的 效 率、速 度、价 格、运 行 的 经 济 性 和 适 应 性 来 划 分 的。通 用 计 算 机 又 可 分 为 巨 型 机、大 型 机、中 型 机、小 型 机、微 型 机、单 片 机。3.数 字 计 算 机 有 哪 些 主 要 应 用？答：数 字 计 算 机 的 主 要 应 用 有：科 学

3、计 算、自 动 控 制、测 量 和 测 试、信 息 处 理（事 务 处 理、管 理 应 用）、教 育 和 卫 生、家 用 电 器、人 工 智 能 等。4.冯 诺 依 曼 型 计 算 机 的 主 要 设 计 思 想 是 什 么？它 由 哪 些 主 要 组 成 部 分？答：将 解 题 的 程 序（指 令 序 列）存 放 在 存 储 器 中 称 为 存 储 程 序，而 控 制 器 依 据 存 储 的 程 序 来 控 制 全 机 协 调 地 完 成 计 算 机 任 务 叫 做 程 序 控 制，存 储 程 序 并 按 地 址 顺 序 执 行 是 冯.诺 依 曼 型 计 算 机 的 主 要 设 计 思 想

4、，也 是 机 器 自 动 工 作 的 关 键。它 由 运 算 器，控 制 器，存 储 器，接 口 及 I/O设 备 组 成。5.什 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？答：存 储 器 所 有 存 储 单 元 的 总 数 称 为 存 储 器 的 存 储 容 量。存 储 器 是 由 许 多 存 储 单 元 组 成 的，每 个 存 储 单 元 都 有 编 号，称 为 单 元 地 址。由 于 计 算 机 使 用 的 信 息 既 有 指 令 又 有 数 据，如 果 某 字 代 表 要 处 理 的 数 据，称 为 数 据 字。如 果 某 字

5、为 一 条 指 令，称 为 指 令 字。6.什 么 是 指 令？什 么 是 程 序？答：每 一 个 基 本 操 作 称 为 一 条 指 令，而 解 算 某 一 问 题 的 一 串 有 序 指 令 序 列，称 为 程 序。7.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？答：计 算 机 可 以 从 时 间 和 空 间 两 方 面 来 区 分 指 令 和 数 据，在 时 间 上，取 指 周 期 从 内 存 中 取 出 的 是 指 令，而 执 行 周 期 从 内 存 取 出 或 往 内 存 中 写 入 的 是 数 据，在 空 间 上，

6、从 内 存 中 取 出 指 令 送 控 制 器，而 执 行 周 期 从 内 存 从 取 的 数 据 送 运 算 器、往 内 存 写 入 的 数 据 也 是 来 自 于 运 算 器。8.什 么 是 内 存？什 么 是 外 存？什 么 是 C P U?什 么 是 适 配 器？简 述 其 功 能。答：内 存 是 指 计 算 机 内 的 半 导 体 存 储 器，包 括 R O M 和 R A M。R O M 用 来 存 放 监 控 程 序 和 一 些 不 变 的 数 据 表 格，R A M 存 放 正 在 运 算 的 程 序 和 正 在 处 理 的 数 据，外 存 通 常 指 的 是 硬 盘、磁 盘、

7、磁 带、光 盘 存 储 器 等，用 于 存 放 暂 不 运 行 的 程 序 和 暂 不 处 理 的 数 据。C P U 是 运 算 器 和 控 制 器 的 合 称，适 配 器 是 指 连 接 主 机 与 外 设 一 个 中 间 电 路，也 叫 接 口，其 作 用 相 当 于 一 个 转 换 器，保 证 外 设 与 主 机 要 求 的 相 适 应 的 形 式 发 送 和 接 收 信 息。9.计 算 机 的 系 统 软 件 包 括 哪 几 类？说 明 它 们 的 用 途。答：计 算 机 的 软 件 包 括 系 统 软 件 和 应 用 软 件。系 统 软 件 用 来 简 化 程 序 设 计，简 化

8、使 用 方 法，提 高 计 算 机 的 使 用 效 率，发 挥 和 扩 大 计 算 机 的 功 能 及 用 途。它 可 分 为 四 类：（1）各 种 服 务 性 程 序，如 诊 数 据 程 序、排 错 程 序、练 习 程 序 等；（2）语 言 程 序，如 汇 编 程 序、编 译 程 序、解 释 程 序 等；（3）操 作 系 统：（4）数 据 库 管 理 系 统（D B M S）。而 应 用 软 件 是 用 户 利 用 计 算 机 来 解 决 某 些 问 题 而 编 制 的 程 序，如 工 程 设 计 程 序，数 据 加 工 程 序，自 动 控 制 程 序，企 业 管 理 程 序、情 报 检 索

9、 程 序、科 学 计 算 程 序 等。10.说 明 软 件 发 展 的 演 变 过 程。答：在 早 期 的 计 算 机 中，人 们 是 直 接 用 机 器 语 言 来 编 写 程 序 的，这 种 程 序 称 为 手 编 程 序 或 目 的 程 序；后 来，为 了 编 写 程 序 方 便 和 提 高 使 用 效 率，人 们 使 用 助 记 符 来 编 写 程 序，称 为 汇 编 程 序；为 了 进 一 步 实 现 程 序 自 动 化 和 便 于 程 序 交 流，使 不 熟 悉 具 体 计 算 机 的 人 也 能 很 方 便 地 使 用 计 算 机，人 们 又 创 造 了 算 法 语 言，用 算

10、法 语 言 编 写 的 程 序 称 为 源 程 序，源 程 序 通 过 编 译 系 统 产 生 编 译 程 序，也 可 通 过 解 释 系 统 进 行 解 释 执 行；随 着 计 算 机 技 术 的 I I益 发 展，人 们 又 创 造 出 操 作 系 统；随 着 计 算 机 在 信 息 处 理、情 报 检 索 及 各 种 管 理 系 统 中 应 用 的 发 展，要 求 大 量 处 理 某 些 数 据，建 立 和 检 索 大 量 的 表 格，于 是 产 生 了 数 据 库 管 理 系 统。11.现 代 计 算 机 系 统 如 何 进 行 多 级 划 分？这 种 分 级 观 点 对 计 算 机

11、设 计 会 产 生 什 么 影 响？答：现 代 计 算 机 系 统 可 分 为 五 个 层 次，第 一 级 是 微 程 序 设 计 级；第 二 级 是 一 般 机 器 级；第 三 级 是 操 作 系 统 级；第 四 级 是 汇 编 语 言 级；第 五 级 是 高 级 语 言 级。其 中 前 二 级 是 硬 件 系 统、后 两 级 是 软 件 系 统 对 硬 件 系 统 的 功 能 扩 展，第 三 级 是 可 以 说 是 软 件 与 硬 件 的 一 个 交 界 面。这 种 分 级 不 是 绝 对 的，也 不 是 惟 一 的，比 如 随 着 大 规 模 集 成 电 路 和 固 件 的 发 展，硬

12、件 的 功 能 在 不 断 往 上 层 延 伸。而 且，不 同 的 硬 件 结 构，其 层 次 也 不 同，如 硬 布 线 控 制 器 的 计 算 机，就 没 有 微 程 序 级。12.为 什 么 软 件 能 够 转 化 为 硬 件？硬 件 能 够 转 化 为 软 件？实 现 这 种 转 化 的 媒 介 是 什 么？答：随 着 大 规 模 集 成 电 路 和 计 算 机 系 统 结 构 的 发 展，实 体 硬 件 机 的 功 能 范 围 不 断 从 一、二 级 向 三、四 级 扩 展，原 因 有：(1)容 量 大、价 格 低、体 积 小、可 改 写 的 只 读 存 储 器 提 供 了 软 件

13、固 化 的 良 好 物 质 基 础，固 件 即 固 化 的 软 件，从 功 能 上 讲 是 软 件，从 形 态 上 看 又 是 硬 件。(2)在 一 片 硅 单 晶 芯 片 上 制 作 复 杂 的 逻 辑 电 路 已 实 际 可 行，这 又 为 扩 大 指 令 功 能 提 供 了 相 应 的 技 术 手 段，而 且 成 本 降 低 使 实 用 成 为 可 能。因 此，传 统 的 软 件 今 后 有 可 能“固 化”甚 至“硬 化”而 变 成 硬 件，而 在 不 追 求 高 速 处 理 时 为 了 降 低 硬 件 成 本，也 可 以 用 软 件 来 模 拟 硬 件 的 功 能。13.“计 算 机

14、 应 用”与“应 用 计 算 机”在 概 念 上 等 价 吗？用 学 科 角 度 和 计 算 机 系 统 的 层 次 结 构 来 说 明 你 的 观 点。答：计 算 机 应 用 是 一 个 学 科 的 名 词，它 包 含 计 算 机 网 络、信 息 管 理、数 据 库 技 术、人 工 智 能、计 算 机 辅 助 设 计 等 多 个 领 域，而 应 用 计 算 机，是 从 计 算 机 层 次 结 构 的 角 度 来 看，不 同 的 应 用 者，应 用 的 方 法 和 目 标 是 不 同 的，如 C P U 的 设 计 者 是 在 微 程 序 级 应 用 计 算 机，目 的 是 为 后 面 的 应

15、 用 者 提 供 功 能 强 大 的 指 令 系 统、而 操 作 系 统 的 设 计 者 是 在 汇 编 语 言 级 应 用 计 算 机，目 的 是 扩 展 硬 件 功 能，为 后 面 的 应 用 者 提 供 良 好 的 操 作 环 境 和 手 段。第 二 章 运 算 方 法 和 运 算 器 1.写 出 下 列 各 数 的 原 码、反 码、补 码 表 示(用 8 位 二 进 制 数)，其 中 MSB是 最 高 位(又 是 符 号 位)，LSB是 最 高 位。如 果 是 小 数，小 数 点 在 MSB之 后；如 果 是 整 数，小 数 点 在 LSB之 后。-35/64(2)23/128(3)-

16、127(4)用 小 数 表 示 T(5)用 整 数 表 示 T解：(1)-35/64=-0.100011原 码 1.1000110 反 码 1.0111001 补 码 1.0111010(2)23/128=0.0010111原 码 0.0010111 反 码 0.0010111 补 码 0.0010111(3)-127=1111111原 码 i m m i 反 码 looooooo 补 码 IOOOOOOI(4)用 小 数 表 示 T补 码 1.0000000(原 码 和 反 码 不 存 在)(5)用 整 数 表 示 T原 码 10000001 反 码 11111110 补 码 1111111

17、112.设 x#=a.a 1 a2.心 6其 中 出 取 0 或 1,若 要 x-0.5,求 a0,a i,a 2,，a6的 取 值。解：x 补=ao.a a 6解 法 一：(1)(1)若 ao=0,则 x 0,也 满 足 x-0.5此 时 ai-*a6可 任 意(2)(2)若 a0=1,则 x-0.5,需 ai=1即 加 二 1,ai=1,a2f班 有 一 个 不 为 0解 法 二：-0.5=-0.1=-0.100000=1,100000(1)(1)若 x=0,见 I a0=0,a1fa6任 意 即 可 x补=:X=Ho.313.2,*cl6(2)(2)若 x-0.5只 需-x 0-x 补=

18、-x,0.5 补=01000000即 Lx 补 01000000a0*al*a2.a6+l 01000000a0*1*a2.a6 11000000即 aoai=11,azf a不 全 为 0 或 至 少 有 一 个 为 1（但 不 是 其 余 取 0）3.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 数 的 范 围。解：用 IEEE754格 式（E 的 取

19、 值 范 围：广 254,留 出 全 0 和 全 1分 别 表 示 0 和 无 穷 大）31 30 23 22 20 0(1)最 大 数 的 二 进 制 表 示：s E Mo UU1110 mmiiuiiiiiiiiiiiii 即 2(2-2F)(2)最 小 数 的 二 进 制 表 示：1 11111110 11111111111111111111111 即 2(2-2与(3)规 格 化 数 所 能 表 示 数 的 范 围：最 小 的 正 数：0 00000001 00000000000000000000001 即 2 侬(1+2多)绝 对 最 小 的 负 数：1 00000001 00000

20、000000000000000001 即-2*6(1+2多 的“一 国 曰-2%2-2 个 至-2 3(1+2-),2皿(1+20 至 2弋 2-2-所 以 范 围 是：4.将 下 列 十 进 制 数 表 示 成 IEEE754标 准 的 32位 浮 点 规 格 化 数。(1)27/64(2)-27/64解：27/64=0.011011=1.1011*27(1)0 01111101 10110000000000000000000=3ED80000H(2)1 01111101 10110000000000000000000=BEC80000H5.已 知 x 和 y,用 变 形 补 码 计 算 x

21、+y,同 时 指 出 结 果 是 否 溢 出。(1)x=0.11011 y=0.00011(2)x=0.11011 y=-0.10101(3)x=-0.10110 y=-0.00001解：(1)X=0.11011,y=0.000110 0.1 1 0 1 1+0。0 1 10 0.1 1 1 1 0 x+y=0.11110无 溢 出(2)x=0.11011,y=-0.10101x补=0 0.1 1 0 1 1切 补=+11.0 10110 0.0 0 1 1 0 x+y=0.00110无 溢 出(3)x=-0.10110y=-0.00001x补=1 1.0 1 0 1 0%补=+1 1.1 1

22、 1 1 1 1 1.0 1 0 0 1x+y=-0.10111无 溢 出 6.已 知 x 和 y,用 变 形 补 码 计 算 x-y,同 时 指 出 运 算 结 果 是 否 溢 出。(1)x=0.11011 y=-0.11111(2)x=0.10111 y=0.11011(3)x=0.11011 y=-0.10011解：(1)x=0.11011y=-0.11111x补=0 0.1 1 0 1 1y补=+00.1111101,11010溢 出(2)x=0.10111y=0.11011x补=0 0.1 0 1 1 1切 补=+i i.o o i Q i1 1.f 1 1 0 0 x-y=-0.0

23、0100无 溢 出(3)x=0.11011y=-0.10011x补=0 0.1 1 0 1 1%补=+0。.1。0 1 10 1.01 110溢 出 7.用 原 码 阵 列 乘 法 器、补 码 阵 列 乘 法 器 分 别 计 算 x*y。(1)x=0.11011 y=-0.11111(2)x=-0.11111 y=-0.11011解：(1)A.原 码 阵 列 x=0.11011,y=-0.11111符 号 位：xoyo=Ol=lxK=11011,yK=11111x*y/=1,11 0100 0101x*y=-0.11010001011 1 0 1 1*1 1 1 1 111 11 1 01 1

24、 0 11 1 0 1 11 0 1 10 1 11 111 1 0 1 0 0 0 1 0 1B.直 接 补 码 阵 列 x补(O)11011,y补=(1)00001(0)(1)-(0)(0)o(0)0 0(0)0 0 0(0)0 0 0 010T00001 0 1 10 0 0 11 o i F0 0 00 000(1)(1)(0)(1)(1)o(1)(l)(0)(l)(D 1 1 0 1 11,0 0 1 0 1,1 1 0 1 1x*yH=1,00101,11011x*y=-0.1101000101C.带 求 补 器 的 补 码 阵 列 x补=0 11011,y补=1 00001乘 积

25、 符 号 位 单 独 运 算 06 1=1尾 数 部 分 售 前 求 补 输 出 I X|=11011,|y|=111111 1 0 1 1*1 1 1 1 111 11 1 01 1 0 11 1 0 1 11 0 1 10 1 11 111 1 U 1 0 0 0 1 0 1X*Y=-0.1101000101(2)A.原 码 阵 列X=-o.11111,y=-o.11011符 号 位：xo yo=1 1=0 x 原=11111,y 原=110111 1 1 1 11 1 0 1 11 1 1 1 11 1 1 1 10 0 0 0 011IF1lrr 0 1 0 1x*y原=0,1 1 0

26、 1 0,0 0 1 0 1x*y=+0.11010,00101B.直 接 补 码 阵 列 x H=(1)00001,y H=(1)00101(1)0 0 0 0 1(1)0 0 1 0 11(0)(0)(0)(0)(1)(1)0 0 0 0(0)0 0 0 0 0(1)0 0 0 0 1(0)0 0 0 0 0(0)0 0 0 0 01 0 0(1)(1)0 0 0 1 0 10 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1x*yH=0,11010,00101x*y=+0.11010,00101C.带 求 补 器 的 补 码 阵 列 x祚=1 00001,y补=1 00101乘 积 符 号 位 单

27、 独 运 算 1 1=0尾 数 部 分 算 前 求 补 输 出|X|=11111,|y|=110111 1 1 1 11 1 0 1 111 10 0 01 1 1 11 1 1 11 1 10 011 1 1 1 11 1 0 1 0 0 0 1 0 1X*Y=O.11010001018.用 原 码 阵 列 除 法 器 计 算 x+y。(1)x=0.11000 y=-0.11111(2)x=-0.01011 y=-0.11001解：(1)符 号 位 Sf=01=1去 掉 符 号 位 后：y 补=00.11111O y 补=11.00001 x 补=0 0.110000 0 1 1 0 0 0

28、 补 _ i i o o o o i _1 1 1 1 0 0 1 o1 1 1 0 0 1 0+/补 0 0 1 I 1 1 10 0 1 0 0 0 1*0 1 0 0 0 1 0卜-1 1 0 0 0 0 10 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0b 一/补 1 1 0 0 0 0 11 1 0 0 1 1 1*1 0 0 1 1 1 0U y，4h 0 0 1 1 1 1 11 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 补 0 0 1 1 1 1 11 1 1 1 0 0 1+3 补 0.10.1 10.1100.11000.110000 0 1 1 1 1 1

29、0 0 1 1 0 0 0上=-0.1 1 0 0 0,余 数=0.11000*2-Jy(2)符 号 位 Sf=1 0=1去 掉 符 号 位 后：y 补=0 0.11001=-0.0 1 1 1。,余 数=-0.0 0 0 1 0*2-3yL y 补=+-/1 1.0 0 1 1 1 补=0 0.补 0 1 0 1 10 0 01 1 0100111111 1 1 0 0 1 0 0*1 1 0 0 1 0 0补 0 0 1 1 0 0 11 1 1 1 1 0 1 0.0*1 1 1 1 0 1 0+H”卜 0 0 1 1 0 0 10 0 1 0 0 1 1 0.010 1 0 0 1 1

30、 0+-y 补 1 1 0 0 1 1 10 0 0 1 1 0 1 0.0110 0 1 1 0 1 0+-/补 1 1 0 0 1 1 10 0 0 0 0 0 1 0.01110 0 0 0 0 1 0+-Yf补 1 1 0 0 1 1 11 1 0 1 0 0 1 0.011 10+y：1补 0 0 1 1 0 0 10 0 0 0 0 1 09.设 阶 码 3位，尾 数 6 位，按 浮 点 运 算 方 法，完 成 下 列 取 值 的 x+y,x-y运 算。(1)x=2.*0.100101 y=2-010*(-0.011110)(2)x=2-101*(-0.010110)y=2-100

31、*(0.010110)解：设 两 数 均 以 补 码 表 示，阶 码 采 用 双 符 号 位，尾 数 采 用 单 符 号 位，则 它 们 的 浮 点 表 示 分 别 为：题(1)x浮=11 101,0.100101 yff=ll 110,1.100010求 和(1)(1)求 阶 差 并 对 阶 E=Ex-Ey=腹 林-Ey?=Ex补+-Ey?=101+00 010=11 111即 E 为-1,x 阶 码 小，应 使 Mx右 移 1位，Ex加 1x9=ll 110,0.010010(1)(2)(2)尾 数 求 和 0.010010(1)+1.100010-1.110100(1)(3)(3)规 格

32、 化 可 见 尾 数 运 算 结 果 的 符 号 位 与 最 高 位 相 同，应 执 行 左 规 格 化 处 理，每 左 移 尾 数 一 次，相 应 阶 码 减 1,所 以 结 果 尾 数 为 1.010010,阶 码 为 11 100(4)(4)舍 入 处 理 对 本 题 不 需 要。判 溢 出 阶 码 两 符 号 位 为 11,不 溢 出，故 最 后 结 果 为 x河+y滓=11 100,1.010010真 值 为 2 1M*(-0.101110)求 差(2)尾 数 求 差 0.010010(1)+0.011110 0.110000(1)100,0.110001真 值 为 2 IM*0.1

33、10001题 xff=ll Oil,1.101010 yi?=ll 100,0.010110求 和(1)(1)求 阶 差 并 对 阶 A E=Ex-Ey=Extt-E yH=Ex+-E y 1 011+00 100=11 111即 A E为 T,x 阶 码 小，应 使 Mx右 移 1位，E x加 1W i?=H 100,1.110101(0)(2)(2)尾 数 求 和 1.110101(0)+0.010110-0.001011(0)规 格 化 可 见 尾 数 运 算 结 果 的 符 号 位 与 最 高 位 相 同，应 执 行 左 规 格 化 处 理，每 左 移 尾 数 次，相 应 阶 码 减

34、1,所 以 结 果 尾 数 为 0.1 0 1 1 0 0,阶 码 为 11 010(4)(4)舍 入 处 理 对 本 题 不 需 要。(5)判 溢 出 阶 码 两 符 号 位 为 1 1,不 溢 出，故 最 后 结 果 为 x浮+y=ll 010,0.101100真 值 为 2*(0.101100)求 差(2)尾 数 求 差 1.110101(0)+1.1010101.011111(0)xf f-y i7=ll 100,1.011111真 值 为 2 10000110.设 数 的 阶 码 为 3 位，尾 数 6 位，用 浮 点 运 算 方 法，计 算 下 列 各 式(1)(23 X 13/1

35、6)X 24 X(-9/1 6)(2)(2-2 X 13/32)-r(23 X 15/16)解:(1)Ex=0011,M x=0.110100Ey=0100,M y=0.100100Ez=Ex+Ey=0111规 格 化：=2fi*0.1110101Mx*My 0.1 1 0 1*0.100 10 110 10 0 0 0 00 0 0 0 00 110 10 0 0 0 0 _0 0 1 1 1 0 1 0 1(2)(2)Ex=1110,M x=0.011010Ey=0011,M y=0.111100Ez=Ex-Ey=1110+1101=1011Mx补=00.011010My补=0 0.111

36、100,-My补=11.0001000 0 0 1 10 10+-My 1 1 0 0 0 1001 1 0 1 1 1 1 01 0 1 1 1 1 0 00+My 0 0 1 1 1 1 0 01111 1 0 0 01111 0 0 0 00.0+My _ 0 0 1 1 1 1 0 00 0 1 0 1 1 0 00 1 0 1 1 0 0 00.01+-My 1 1 0 0 0 1 000 0 0 1 1 1 000 0 1 1 1 0 0 00.011+-My _ 1 1 0 0 0 1 0 01 1 1 1 1 1 0 01111 100 00.0110+My 0 0 1 1 1

37、 1 0 00 0 1 1 0 1 0 0-0 110 1 0 0 0-0.01101+-My 1 1 0 00 1 0 0商 二 0 0 1 0 1 100 0.011011 1.某 加*:位 信 号 为 Co,请 分 另 按 下 述 两 种 方 法 写 出 a c3 c2 3 逻 辑 表 达 式：(i)串 行 进 位 方 式 解：(2)并 行 进 位 方 式 4 位 加 法 器 如 上 图，G=4 与+A,G I+8 c-i=4+(4+月)。一=4 瓦+(A。)C i(i)串 行 进 位 方 式(2)并 行 进 位 方 式 G=Gi+PiCo 其 中：Gi=A1B1 Pl=A,Bi(A1+

38、B1 也 对)C2=G2+P2C1 G2=A2B2 P2 A2 B2C3=G3+P3c2 G3=A3B3 P3=A3 B3C.i=G.1+P4C3 G4=A4B1 P.i=Ai BiCi=Gi+PiCoC 2=G2+P2G1+P 2Ple0C 3-G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C|=G4+P 4G3+P4P 3G2+P4P 3P2G1+P4P3P 2P 1C 012.某 机 字 长 16位，使 用 四 位 74181组 成 ALU,设 最 低 位 序 号 标 注 为 第 0 位，要 求：（1）写 出 第 5位 的 进 位 信 号 C5的 逻 辑 表 达 式。（2）若 用 一 片

39、 74182构 成 二 级 组 间 先 行 进 位，请 画 出 逻 辑 图。解：（1）组 成 最 低 四 位 的 74181进 位 输 出 为：C,=Cm=G+PC=G+PCo,C。为 向 第 0 位 进 位 其 中，G=ys+yzXa+yiX2Xa+yox 1X2X3,P=xox 1X2X3,所 以 Cs=yi+x.iCiG=ys+xsCs=ys+xsyi+xsXiCi（2）设 标 准 门 延 迟 时 间 为 T,“与 或 非”门 延 迟 时 间 为 1.5T,则 进 位 信 号 C。，由 最 低 位 传 送 至 Ce需 经 一 个 反 相 器、两 级“与 或 非”门，故 产 生 C。的 最

40、 长 延 迟 时 间 为 T+2*l.5T=4T（3）最 长 求 和 时 间 应 从 施 加 操 作 数 到 ALU算 起：第 一 片 74181有 3 级“与 或 非”门（产 生 控 制 参 数 xo,yo,CM）,第 二、三 片 74181共 2 级 反 相 器 和 2 级“与 或 非”门（进 位 链），第 四 片 74181求 和 逻 辑（1级 与 或 非 门 和 1级 半 加 器，设 其 延 迟 时 间 为 3T）,故 总 的 加 法 时 间 为：to=3*1.5T+2T+2*1,5T+1,5T+3T=14T13.现 用 通 用 函 数 发 生 器 和 其 他 门 电 路 组 成 一

41、个 32位 字 长 并 采 用 辅 助 函 数 的 三 级 先 进 位 并 行 加 法 器，最 低 位 下 标 为 1,最 高 位 下 标 为 32,要 求：（1）写 出 附 加 进 位 链 的 与 或 逻 辑 表 达 式。（2）设 状 态 寄 存 器 有 4 位：V（溢 出 置 位）、Z（结 果 全 零 置 位）、C（进 位 置 位）、S（结 果 为 负 置 位）、写 出 它 们 的 逻 辑 表 达 式。解：（略）14.余 3 码 编 码 的 十 进 制 加 法 器 规 则 如 下：两 个 一 位 十 进 制 数 的 余 3 码 相 加，如 果 无 进 位,则 从 和 数 中 减 去 3（加

42、 上 1101）；如 结 果 有 进 位，则 得 和 数 和 余 3 码。试 设 计 余 3 码 编 码 的 十 进 制 加 法 器 单 元 电 路。解：设 余 三 码 编 码 的 两 个 运 算 数 为 X：和 Yi,第 一 次 用 二 进 制 加 法 求 和 运 算 的 和 数 为 SJ,进 位 为 C“，校 正 后 所 得 的 余 三 码 和 数 为 S,进 位 为 C”，则 有：X i X is X iz X ilX iOYi=Yl3Yi2YiiYioS i-cD i3,cOi2,cO il,cOiO,二 进 加 法 当 G+=l 时，Si=Si+0011 并 产 生 Ci+I当 Ci

43、+=O 时，Si=Si+1101根 据 以 上 分 析，可 画 出 余 三 码 编 码 的 十 进 制 加 加 法 器 单 元 电 路 如 图 所 示。15.现 给 定 的 芯 片 只 有 与 或 非 门 和 非 门，请 设 计 一 个 行 波 进 位 加 法 器，要 求 进 位 链 传 递 时 间 最 短，逻 辑 图 只 画 出 4 位 即 可。解：(略)16.设 计 一 个 带 有 原 码 阵 列 乘 法(使 用 芯 片)和 原 码 阵 列 除 法(使 用 芯 片)的 定 点 运 算 器。解：(略)第 三 章 存 储 系 统 L设 有 一 个 具 有 20位 地 址 和 32位 字 长 的

44、 存 储 器，问(1)该 存 储 器 能 存 储 多 少 字 节 的 信 息？(2)如 果 存 储 器 由 512K*8位 S R A M 芯 片 组 成，需 要 多 少 片？(3)需 要 多 少 位 地 址 作 芯 片 选 择？22。*%=4初 字 节 解：8 1024K*32512K*8=2*4=8 片(3)只 需 1位 地 址 作 片 选 2.已 知 某 64位 机 主 存 采 用 半 导 体 存 储 器，其 地 址 码 为 26位，若 使 用 256K*16位 的 DRAM芯 片 组 成 该 机 所 允 许 的 最 大 主 存 空 间，并 选 用 模 块 板 结 构 形 式，问；(1)

45、若 每 个 模 块 板 为 1024K*64位，共 需 几 个 模 块 板？(2)每 个 模 块 板 内 共 有 多 少 DRAM芯 片？(3)主 存 共 需 多 少 DRAM芯 片？CPU如 何 选 择 各 模 块 板？解:226*64-26 22。*64=64个 模 块 22。*64-=1O(2)每 个 模 块 板 共 有*2*16 片 每 个 模 块 要 16个 D R A M 芯 片(3)主 存 共 需 64*16=1024个 芯 片，C P U 可 用 高 6 位 地 址 经 译 码 后 作 为 模 块 板 选 择 信 号 3.用 16K*8位 的 DRAM芯 片 构 成 64K*3

46、2位 存 储 器，要 求：(1)画 出 该 存 储 器 的 组 成 逻 辑 框 图。(2)设 存 储 器 读/写 周 期 为 0.5US,CPU在 1 N S 内 至 少 要 访 问 一 次。试 问 采 用 哪 种 刷 新 方 式 比 较 合 理?两 次 刷 新 的 最 大 时 间 间 隔 是 多 少?对 全 部 存 储 单 元 刷 新 一 遍 所 需 的 实 际 刷 新 时 间 是 多 少？解：(D根 据 题 意，存 储 总 容 量 为 64KB,故 地 址 总 线 需 16位 现 使 用 16K*8位 DRAM芯 片，共 需 16片。芯 片 本 身 地 址 线 占 14位，所 以 采 用

47、位 并 联 与 地 址 串 联 相 结 合 的 方 法 来 组 成 整 个 存 储 器，其 组 成 逻 辑 图 如 图 所 示，其 中 使 用 一 片 2：4 译 码 器。(2)根 据 已 知 条 件，CPU在 lus内 至 少 访 存 一 次，而 整 个 存 储 器 的 平 均 读/写 周 期 为 0.5us,如 果 采 用 集 中 刷 新，有 64us的 死 时 间，肯 定 不 行，如 果 采 用 分 散 刷 新，则 每 lus只 能 访 存 一 次，也 不 行，所 以 采 用 异 步 式 刷 新 方 式。假 定 16K*1位 的 DRAM芯 片 用 128*128矩 阵 存 储 元 构

48、成，刷 新 时 只 对 128行 进 行 异 步 方 式 刷 新，则 刷 新 间 隔 为 2ms/128=15.625us,可 取 刷 新 信 号 周 期 15.5us,刷 新 一 遍 所 用 时 间=15.5usX 128=1.98ms2：4 译 码 器 A14 A154.有 一 个 1024K*32位 的 存 储 器，由 128K*8位 的 D R A M 芯 片 构 成。问：(1)总 共 需 要 多 少 DRAM芯 片？(2)设 计 此 存 储 体 组 成 框 图。(3)采 用 异 步 刷 新 方 式，如 单 元 刷 新 间 隔 不 超 过 8ms,则 刷 新 信 号 周 期 是 多 少

49、?1024K*32=32片 解：128K*8-(2)(3)如 果 选 择 一 个 行 地 址 进 行 刷 新，刷 新 地 址 为 AO-A8,因 此 这 一 行 上 的 2048个 存 储 元 同 时 进 行 刷 新，即 在 8ms内 进 行 512个 周 期。刷 新 方 式 可 采 用：在 8ms中 进 行 512次 刷 新 操 作 的 集 中 刷 新 方 式，或 按 8ms/512=15.5us刷 新 一 次 的 异 步 刷 新 方 式。5.要 求 用 256K*16位 SRAM芯 片 设 计 1024K*32位 的 存 储 器。SRAM芯 片 有 两 个 控 制 端：当 CS有 效 时，

50、该 片 选 中。当 W/R=l时 执 行 读 操 作，当 W/R=0时 执 行 写 操 作。解：所 设 计 的 存 储 器 单 元 数 为 1 M,字 长 为 32,故 地 址 长 度 为 20位(A19A0),所 用 芯 片 存 储 单 元 数 为 256K,字 长 为 16位，故 占 用 的 地 址 长 度 为 18位(A17A0)。由 此 可 用 位 并 联 方 式 与 地 址 串 联 方 式 相 结 合 的 方 法 组 成 组 成 整 个 存 储 器，共 8 片 R A M 芯 片，并 使 用 一 片 2：4 译 码 器。其 存 储 器 结 构 如 图 所 示。6.用 32K*8位 的