計算機組成原理答案

計算機組成原理答案

1.4教材習題解答

1.電子數字計算機和電子模擬計算機的區(qū)別在哪里？

解：電子數字計算機中處理的信息是在時間上離散的數字量，運算的

過程是不連續(xù)

的；電子模擬計算機中處理的信息是連續(xù)變化的物理量，運算的過程

是連續(xù)的。

2.馮？諾依曼計算機的特點是什么？其中最主要的一點是什么？

解：馮？諾依曼計算機的特點如下：

①計算機（指硬件）應由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸

出設備五大基本部件

組成；

②計算機內部采用二進制來表示指令和數據；

③將編好的程序和原始數據事先存入存儲器中，然后再啟動計算機

工作。

第③點是最主要的一點。

3.計算機的硬件是由哪些部件組成的？它們各有哪些功能？

解：計算機的硬件應由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設

備五大基本部件

組成。它們各自的功能是：

①輸入設備：把人們編好的程序和原始數據送到計算機中去，并且

將它們轉換成計

算機內部所能識別和接受的信息方式。

②輸出設備：將計算機的處理結果以人或其他設備所能接受的形式

送出計算機。

③存儲器：用來存放程序和數據。

④運算器：對信息進行處理和運算。

⑤控制器：按照人們預先確定的操作步驟，控制整個計算機的各部

件有條不紊地自

動工作。

4.什么叫總線？簡述單總線結構的特點。

解：總線是一組能為多個部件服務的公共信息傳送線路，它能分時地

發(fā)送與接收各

部件的信息。單總線結構即各大部件都連接在單一的一組總線上，這

個總線被稱為系統(tǒng)

總線。CPU與主存、CPU與外設之間可以直接進行信息交換，主存與

外設、外設與外設

之間也可以直接進行信息交換，而無須經過CPU的干預。

概論

第1

早

95.簡單描述計算機的層次結構，說明各層次的主要特點。

解：現代計算機系統(tǒng)是一個硬件與軟件組成的綜合體，可以把它看成

是按功能劃分

的多級層次結構。

第0級為硬件組成的實體。

第1級是微程序級。這級的機器語言是微指令集，程序員用微指令

編寫的微程序一

般是直接由硬件執(zhí)行的。

第2級是傳統(tǒng)機器級。這級的機器語言是該機的指令集，程序員用

機器指令編寫的

程序可以由微程序進行解釋。

第3級是操作系統(tǒng)級。從操作系統(tǒng)的基本功能來看，一方面它要直

接管理傳統(tǒng)機器

中的軟硬件資源，另一方面它又是傳統(tǒng)機器的延伸。

第4級是匯編語言級。這級的機器語言是匯編語言，完成匯編語言

翻譯的程序叫做

匯編程序。

第5級是高級語言級。這級的機器語言就是各種高級語言，通常用

編譯程序來完成

高級語言翻譯的工作。

第6級是應用語言級。這一級是為了使計算機滿足某種用途而專門

設計的，因此這

一級語言就是各種面向問題的應用語言。

6.計算機系統(tǒng)的主要技術指標有哪些？

解：計算機系統(tǒng)的主要技術指標有：機器字長、數據通路寬度、主存

容量和運算速

度等。

機器字長是指參與運算的數的基本位數，它是由加法器、寄存器的位

數決定的。

數據通路寬度是指數據總線一次所能并行傳送信息的位數。

主存容量是指主存儲器所能存儲的全部信息量。

運算速度與機器的主頻、執(zhí)行什么樣的操作、主存本身的速度等許多

因素有關?！?/p>

2.4教材習題解答

1.設機器數的字長8位（含1位符號位），分別寫出下列各二

進制數的原碼、補碼和

反碼：0,—0,0.1000,—0.1000,0.1

111,-0.1111,1101,-1101o

解：

真值原碼補碼反碼

0

-0

0.1000

-0.1000

0.1111

-0.1111

1101

-1101

00000000

10000000

0.10000001.1000000

0.1111000

1.1111000

00001101

10001101

00000000

00000000

0.10000001.1000000

0.1111000

1.0001000

00001101

11110011

00000000

11111111

0.10000001.0111111

0.1111000

1.0000111

00001101

11110010

2.寫出下列各數的原碼、補碼和反碼：7

16,4

16,1

16,±0,—1

16,—4

16,-7

16o

解：7

16=7X2-4=0.0111

4

16=4X2-4=0.0100

1

16=1X2-4=0.0001

數據的機器層次表示

第2

,zCzi

早

33真值原碼補碼反碼

7160.01110.01110.0111416

0.01000.01000.01001160.00

010.00010.000100.00000.00

000.0000-01.00000.00(01.1

111-1161.00011.11111.1110-

41610100111001.1011-716

1.01111.10011.10003.已知下列

數的原碼表示,分別寫出它們的補碼表示：［XI］0.10

100,［X2］原=

1.101110

解：［XI］補=0.10100,［X2］補=1.0100

1O

4.已知下列數的補碼表示，分別寫出它們的真值：［X1］補=

0.10100,［X2］補=

1.10111O

解：XI=0.10100,X2=-0.01001o

5.設一個二進制小數XN0,表示成X=0.a1a2a3a

4a5a6,其中al?a6取“1”或“0”：

(1)若要X>12

,al?a6要滿足什么條件？

(2)若要X218

,al?a6要滿足什么條件？

(3)若要

14

NX>1

16,al?a6要滿足什么條件?

解：(1)X>12

的代碼為：0.100001—0.111111。

a1=1,a2+a3+a4+a5+a6=1。

(2)X218

的代碼為：

0.00100018

0.11111163

64

a1+a2=0,a3=1或al=0,a2=1或

a1=1o

計算機組成原理教師用書

34(3)14

2X>1

16的代碼為：

0.0001015

64

0.01000014

al+a2+a3=0,a4=1,a5+a6=1或

a1+a2=0,a3=1或a2=1,a1+a3+a

4+a5+

a6=0o

6.設［X］原=1.a1a2a3a4a5a6,

(1)若要X>-12

,al?a6要滿足什么條件？

(2)若要一18

NXN—14

,al?a6要滿足什么條件？

解：(1)X>-12

的代碼為：

1.000001-1

64

1.011111-31

64

al=0,a2+a3+a4+a5+a6=1o

(2)-18

2X2—14

的代碼為：

1.001000-18

1.001001-9

64

1.001111-15

64

1.010000-14

a1+a2=0,a3=1或a21,a1+a3+

a4+a5+a6=0。

7.若上題中［X］原改為［X］補，結果如何？

解：設［X］補=1.a1a2a3a4a5a6,

(1)X>-12

的代碼為：

數據的機器層次表示

第2

351.100001-31

64

1.111111-1

64

a11,a2+a3+a4+a5+a61

(2)-18

2X2—14

的代碼為：

1.110000-14

1.110001-15

64

1.110111-9

64

1.111000-18

a1?a2=1,a3=0或al?a2?a3=1,a

4+a5+a6=0。

8.一個n位字長的二進制定點整數，其中1位為符號位，分別

寫出在補碼和反碼兩

種情況下：

(1)模數；(2)最大的正數；

(3)最負的數；(4)符號位的權；

(5)-1的表示形式；(6)0的表示形式。

解：

項目補碼反碼

模數Mod2nMod(2n-1)

最大的正數2n—1—12n—1—1最負的數一2n—

1—(2n—1—1)

符號位的權2n—12n—1

-1的表示形式11111111111111100的表示

形式0000000000000000

111111119.某機字長16位，問在下列幾種情況

下所能表示數值的范圍：

計算機組成原理教師用書

36(1)無符號整數；

(2)用原碼表示定點小數;

(3)用補碼表示定點小數；

(4)用原碼表示定點整數；

(5)用補碼表示定點整數。

解：(1)OWXW(216-1)

(2)-(1-2-15)WXW(1-2-15)

(3)—1WXW(1-2-15)

(4)-(215-1)WXW(215-1)

(5)—215WXW(215-1)

10.某機字長32位，試分別寫出無符號整數和帶符號整數(補

碼)的表示范圍(用十

進制數表示)。

解：無符號整數：OWXW(232-1)o

補碼：一231WXW(231-1)o

11.某浮點數字長12位，其中階符1位，階碼數值3位，數

符1位，尾數數值7位，階

碼以2為底，階碼和尾數均用補碼表示。它所能表示的最大正數是

多少？最小規(guī)格化正

數是多少？絕對值最大的負數是多少？

解：最大正數=(1—2—7)X223—1=11—

2-7)X27=127o

最小規(guī)格化正數=2-1X2—23=2—1X2

-8=2-9=1

512o

絕對值最大的負數=-1X223-1=-1X27

=—128o

12.某浮點數字長16位，其中階碼部分6位(含1位階符)，

移碼表示，以2為底；尾

數部分10位(含1位數符，位于尾數最高位)，補碼表示，規(guī)

格化。分別寫出下列各題的二

進制代碼與十進制真值。

(1)非零最小正數；

(2)最大正數；

(3)絕對值最小負數；

(4)絕對值最大負數。

解：(1)非零最小正數：000000,0,10000000

0；2-lX2-25=2-33o

(2)最大正數：111111,0,111111111；(1

-2-9)X225-1=(1-2-9)X2

31o

(3)絕對值最小負數：000000,1,01111111

1；-(2-1+2-9)X2-25o

(4)絕對值最大負數：111111,1,00000000

0；-lX225-l=-231o

13.一浮點數，其階碼部分為p位，尾數部分為q位，各包含1

位符號位，均用補碼表

示；尾數基數r=2,該浮點數格式所能表示數的上限、下限及

非零的最小正數是多少？寫

數據的機器層次表示

第2

早

37出表達式。

解：上限(最大正數)=(1-2-(q-1))X2

2(p—1)—1o

下限(絕對值最大負數)=-1X22(p-1)-1o

最小正數=2—(q—1)X2—2(p—1)o

最小規(guī)格化正數=2-1X2-2(p-1)o

14.若上題尾數基數r=16,按上述要求寫出表達式。

解：上限(最大正數)=(1-2-(q-1))X1

62(p—1)—1o

下限(絕對值最大負數)=-lX162(p-l)-lo

最小正數=2—(q—1)X16—2(p—1)o

最小規(guī)格化正數=16—1X16—2(p—1)o

15.某浮點數字長32位，格式如下。其中階碼部分8位，以

2為底，移碼表示；尾數

部分一共24位(含1位數符)，補碼表示?，F有一浮點代碼為

(8C5A3E00)16,試寫出它所

表示的十進制真值。

0789

3

階碼數符尾數

解：(8C5A3E00)16=1000110001011

010001111100000000OB,

0.10110100011111X212=(10110

1000111.11)2=(2887.75)10o

16.試將(一0.1101)2用IEEE短浮點數格式表示

出來。

解：0.1101=1.101X2—1。

符號位=1。

階碼=127-1=126o

1,01111110,101000000000000000

000000

結果=BF500000Ho

17.將下列十進制數轉換為IEEE短浮點數：

(1)28.75；

(2)624；

(3)-0.625；

(4)+0.0；

(5)-1000.5o

解：(1)28.75=11100.11=1.1100

11X24o

符號位=0o

階碼=127+4=131o

0,10000011,110011000000000000

00000o

計算機組成原理教師用書

38結果=41E60000Ho

(2)624=1001110000=1.0011100

00X29o

符號位=0。

階碼=127+9=136。

0,10001000,001110000000000000

00000o

結果=441C0000Ho

(3)-0.625=-0.101=-1.01X2

—1O

符號位=1O

階碼=127-1=126o

1,01111110,010000000000000000

00000O

結果=BF200000Ho

(4)+0.0o

結果=0000000OHo

(5)-1000.5=1111101000.1=1.1

111010001X29o

符號位=1。

階碼=127+9=136o

1,10001000,111101000100000000

000000

結果=C47A200OHo

18.將下列IEEE短浮點數轉換為十進制數:

(1)1100000011110000000000000

0000000；

(2)0011111100010000000000000

0000000；

(3)0100001110011001000000000

0000000

(4)0100000000000000000000000

0000000

(5)0100000100100000000000000

0000000

(6)0000000000000000000000000

0000000o

解：（1）1,10000001,1110000000000

0000000000

符號位=1o

階碼=1291272o

1111X221111B7.5o

所以結果=7.5o

(2)0,01111110,00100000000000

000000000

符號位=0。

階碼=1261271

1.001X210.1001B=05625o

數據的機器層次表示

第2

早

39所以，結果=0.5625o

(3)0,10000111,00110010000000

000000000

符號位=0O

階碼=13512780

1.0011001X28100110010B30

6o

所以，結果=306o

(4)0,10000000,00000000000000

000000000

符號位=0o

階碼=128-127=1o

1.0X21=1OB=2o

所以，結果=2o

(5)0,10000010,01000000000000

000000000

符號位=0o

階碼=130-127=3o

1.01X23=1010B=10o

所以，結果=10o

(6)0,00000000,00000000000000

000000000

階碼和尾數都等于全0,結果=0o

19.對下列ASCH碼進行譯碼：

1001001,0100001,1100001,1110

111

1000101,1010000,1010111,0100

100

解：以上ASCII碼分別為I,!,a,w,E,P,W,$。

20.以下列形式表示(5382)10o

(1)8421碼;(2)余3碼；

(3)2421碼;(4)二進制數。

解：(1)0101001110000010o

(2)1000011010110101

(3)1011001111100010o

(4)1010100000110O

21.填寫下列代碼的奇偶校驗位，現設為奇校驗:

10100001

00011001

01001110

解：3個代碼的校驗位分別是0,0,1°

計算機組成原理教師用書

4022.已知下面數據塊約定：橫向校驗、縱向校驗均為奇校驗,

請指出至少有多少位

出錯。

a7a6a5a4a3a2a1a0校驗位

10011011-0

00110101—1

11010000-0

11100000-0

01001111f0

校驗位10101111

解：經檢測a7和a0列出錯，所以至少有兩位出錯。

23.求有效信息位為01101110的海明校驗碼。

解:P5D8D7D6D5P4D4D3D2P3

D1P2P1

P1=D1十D2十D4十D5?D70十1十1十

0十1=1

P2=D1十ID3十D4十D6十D70十1十1十

1十1：0

P3=D2十?D3D4十D81十1?1?0

1

P4=D5十D6?D7D80十1?1十0

0

P5=D1十D2十D3十D5十D6十D8=0十1十

1十0十1十01

所以，海明校驗碼=1011001111001o

24.設計算機準備傳送的信息是：1010110010001

111,生成多項式是X5+X2+1,計

算校驗位，寫出CRC碼。

解：生成多項式X5+X2+1=100101o

首先將準備傳送的信息左移5位：10101100100011

1100000o

然后1010110010001111000004-1001

01,余數=10011O

所以，CRC碼=101011001000111110011o_、

3.4教材習題解答

1.指令長度和機器字長有什么關系？半字長指令、單字長指令、

雙字長指令分別表

示什么意思？

解：指令長度與機器字長沒有固定的關系，指令長度可以等于機器字

長，也可以大于

或小于機器字長。通常，把指令長度等于機器字長的指令稱為單字長

指令；指令長度等于

半個機器字長的指令稱為半字長指令；指令長度等于兩個機器字長的

指令稱為雙字長

指令。

2.零地址指令的操作數來自哪里？一地址指令中，另一個操作數

的地址通常可采用

什么尋址方式獲得？各舉一例說明。

解：雙操作數的零地址指令的操作數來自堆棧的棧頂和次棧頂。雙操

作數的一地址

指令的另一個操作數通常可采用隱含尋址方式獲得，即將另一操作數

預先存放在累加器

中。例如，前述零地址和一地址的加法指令。

3.某機為定長指令字結構，指令長度16位；每個操作數的地址

碼長6位，指令分為

無操作數、單操作數和雙操作數三類。若雙操作數指令已有K種，

無操作數指令已有L

種，問單操作數指令最多可能有多少種？上述三類指令各自允許的

最大指令條數是多少？

指令系統(tǒng)

第3

.zCzL

早

65解：X=(24-K)X26-jL

26k

雙操作數指令的最大指令數：24—1o

單操作數指令的最大指令數：15X26-1（假設雙操作數

指令僅1條，為無操作數指

令留出1個擴展窗口)。

無操作數指令的最大指令數：216-212-26o其中2

12為表示某條二地址指令占用的

編碼數，26為表示某條單地址指令占用的編碼數。此時雙操作數

和單操作數指令各僅有

1條。

4.設某機為定長指令字結構，指令長度12位，每個地址碼占3

位，試提出一種分配

方案，使該指令系統(tǒng)包含：4條三地址指令，8條二地址指令，1

80條單地址指令。

解：4條三地址指令

000XXXYYYZZZ

011XXXYYYZZZ

8條二地址指令

100000XXXYYY

100111XXXYYY

180條單地址指令

101000000XXX

111110011XXX

5.指令格式同上題，能否構成：

三地址指令4條，單地址指令255條，零地址指令64條？為

什么？

解：三地址指令4條

000XXXYYYZZZ

011XXXYYYZZZ

單地址指令255條

100000000XXX

111111110YYY

只能再擴展出零地址指令8條，所以不能構成這樣的指令系統(tǒng)。

6.指令中地址碼的位數與直接訪問的主存容量和最小尋址單位有

什么關系？

計算機組成原理教師用書

66解：主存容量越大，所需的地址碼位數就越長。對于相同容量

來說，最小尋址單位越

小，地址碼的位數就越長。

7.試比較間接尋址和寄存器間址。

解：間接尋址方式的有效地址在主存中，操作數也在主存中；寄存器

間址方式的有效

地址在寄存器中，操作數在主存中。所以間接尋址比較慢。

8.試比較基址尋址和變址尋址。

解：基址尋址和變址尋址在形成有效地址時所用的算法是相同的，但

是它們兩者實

際上是有區(qū)別的。一般來說，變址尋址中變址寄存器提供修改量（可

變的），而指令中提供

基準值（固定的）；基址尋址中基址寄存器提供基準值（固定的），

而指令中提供位移量（可

變的）。這兩種尋址方式應用的場合也不同，變址尋址是面向用戶

的，用于訪問字符串、向

量和數組等成批數據；而基址尋址面向系統(tǒng)，主要用于邏輯地址和物

理地址的變換，用以

解決程序在主存中的再定位和擴大尋址空間等問題。在某些大型機

中，基址寄存器只能

由特權指令來管理，用戶指令無權操作和修改。

9.某機字長為16位，主存容量為64K字，米用單字長單地址

指令，共有50條指令。

若有直接尋址、間接尋址、變址尋址、相對尋址四種尋址方式，試設

計其指令格式。

解：操作碼6位，尋址方式2位，地址碼8位。

10.某機字長為16位，主存容量為64K字，指令格式為單字

長單地址，共有64條指

令。試說明：

(1)若只采用直接尋址方式，指令能訪問多少主存單元？

(2)為擴充指令的尋址范圍，可采用直接/間接尋址方式，若只

增加一位直接/間接標

志，指令可尋址范圍為多少？指令直接尋址的范圍為多少？

(3)采用頁面尋址方式，若只增加一位Z/C(零頁/現行頁)標

志，指令尋址范圍為多

少？指令直接尋址范圍為多少？

(4)采用(2)、(3)兩種方式結合，指令的尋址范圍為多少？

指令直接尋址范圍為

多少？

解：因為計算機中共有64條指令，所以操作碼占6位，其余部分

為地址碼或標志位。

(1)若只采用直接尋址方式，地址碼部分為10位，指令能訪問

的主存單元數為210=

1K字。

(2)若采用直接/間接尋址方式，將增加了一位直接/間接標志,

地址碼部分為9位，

指令直接尋址的范圍為29=0.5K字，指令可尋址范圍為整

個主存空間216=64K字。

(3)若采用頁面尋址方式，將增加一位Z/C(零頁/現行頁)標

志，所以指令直接尋址

范圍仍為29=0.5K字，指令尋址范圍仍為216=64K

字。

(4)此時將需要@和Z/C兩個標志位，所以指令直接尋址范圍

為28=0.25K字，指

令的可尋址范圍仍為216=64K字。

指令系統(tǒng)

第3

早

6711.設某機字長32位，CPU有32個32位的通用寄

存器，設計一個能容納64種操作

的單字長指令系統(tǒng)。

(1)如果是存儲器間接尋址方式的寄存器一存儲器型指令，能直

接尋址的最大主存

空間是多少？

(2)如果采用通用寄存器作為基址寄存器，能直接尋址的最大主

存空間又是多少？

解：因為計算機中共有64條指令，所以操作碼占6位；32個

通用寄存器，寄存器編號

占5位；其余部分為地址碼或標志位。

(1)如果是存儲器間接尋址方式的寄存器一存儲器型指令，操作

碼6位，寄存器編號

5位，間址標志1位，地址碼20位，直接尋址的最大主存空間

是220字。

(2)如果采用通用寄存器作為基址寄存器，EA(Rb)+A,

能直接尋址的最大主存

空間是232字。

12.已知某小型機字長為16位，其雙操作數指令的格式如下：

05678

15

OPRA

其中：OP為操作碼，R為通用寄存器地址。試說明下列各種情況下

能訪問的最大主存區(qū)

域有多少機器字？

(1)A為立即數。

(2)A為直接主存單元地址。

(3)A為間接地址（非多重間址）。

(4)A為變址尋址的形式地址，假定變址寄存器為R1（字長為

16位）

解：（1）1個機器字。

(2)256個機器字。

(3)65536個機器字。

(4)65536個機器字。

13.計算下列4條指令的有效地址（指令長度為16位）。

(1)000000Q

(2)100000Q

(3)170710Q

(4)012305Q

假定:上述4條指令均用八進制書寫，指令的最左邊是一位間址指

示位@（@=0，直

接尋址；@=1,間接尋址），且具有多重間訪功能；指令的最

右邊兩位為形式地址；主存容

量215單元，表3唱4為有關主存單元的內容（八進制）。

計算機組成原理教師用書

68表3唱4習題13的表格

地址內容

000001000020000104671000002

054304000031000000000410254

300005100001000060632150000

707771000010100005解：(1)000

000Q

因為指令的最高位為0,故為直接尋址，EA=

A=00000Qo

(2)100000Q

因為指令的最高位為1,故指令為間接尋址。

(00000)=100002,最高位仍為1,繼續(xù)間接尋址。

(00002)=054304,其最高位為0,表示已找到有

效

地址，EA=54304Qo

(3)170710Q

因為指令的最高位為1,故指令為間接尋址。

(00010)=100005,最高位仍為1,繼續(xù)間接尋址。

(00005)=100001,最高位仍為1,繼續(xù)間接

尋址。

(00001)=046710,其最高位為0,表示已找到有

效地址，EA=46710Qo

(4)012305Q

因為指令的最高位為0，故為直接尋址，EA=A=00005Qo

14.假定某機的指令格式如下：

11109876

50

@OPI1I2Z/CA

其中：

Bit11=1：間接尋址；

Bit8=1：變址寄存器II尋址；

Bit7=1：變址寄存器12尋址；

Bit6(零頁/現行頁尋址)：Z/C=0，表示0頁面；

Z/C=1,表示現行頁面，即指令所在頁面。

若主存容量為212個存儲單元，分為26個頁面，每個頁面有2

6個字。

設有關寄存器的內容為

(PC)=0340Q(II)=1111Q(12)=

0256Q

試計算下列指令的有效地址。

(1)1046Q

(2)2433Q

(3)3215Q

指令系統(tǒng)

第3

早

69(4)1111Q

解：(1)1046Q=001000100110

因為4個標志位均為0,故為直接尋址，EA=A=0046Qo

(2)2433Q=010100011011

因為Bit8(I1)=1,故為變址寄存器1尋址，EA=(I

1)+A=1111+33=1144QO

(3)3215Q=011010001101

因為Bit7(I2)1，故為變址寄存器2尋址，EA=(I

2)+A=0256+15=0273Qo

(4)1111Q=001001001001

因為Bit6(Z/C)=1，故為當前頁尋址，EA=(PC)H〃A

=03//11=0311Qo

15.假定指令格式如下：

151211109

870

OPI1I2Z/CD/IA

其中：D/I為宜接/間接尋址標志，D/I=0表小直.接尋址,

D/I=1表示間接尋址。其

余標志位同題14說明。

若主存容量為216個存儲單元，分為28個頁面，每個頁面有2

8個字。

設有關寄存器的內容為

(I1)=002543Q(12)=063215Q

(PC)=004350Q

試計算下列指令的有效地址。

(1)152301Q

(2)074013Q

(3)161123Q

(4)140011Q

解：(1)152301Q=11010100110000

01

因為Bitl0(I2)=1，故為變址寄存器2尋址，EA=(I

2)+A=063215+

301=063516Qo

(2)074013Q=011110000000101

1

因為Bitl1(I1)=1，故為變址寄存器1尋址，EA=(I

1)+A=002543+

013=002556Qo

(3)161123Q=111000100101001

1

因為Bit9(Z/C)=1,故為當前頁尋址，EA=(PC)//A

=004123Qo

(4)140011Q=110000000000100

1

因為4個標志位均為0,故為直接尋址，EA—A—00001

1Q。

16.舉例說明哪幾種尋址方式除去取指令以外不訪問存儲器？哪

兒種尋址方式除去

計算機組成原理教師用書

7。取指令外只需訪問一次存儲器？完成什么樣的指令，包括取指

令在內共訪問4次存儲器？

解：除去取指令以外不訪問存儲器：立即尋址，寄存器尋址。

除去取指令外只需訪問一次存儲器：直接尋址，寄存器間接尋址，變

址尋址，基址尋

址，相對尋址，頁面尋址。

二級間接尋址包括取指令在內共訪問4次存儲器。

17.設相對尋址的轉移指令占兩個字節(jié)，第一個字節(jié)是操作碼，

第二個字節(jié)是相對位

移量，用補碼表示。假設當前轉移指令第一字節(jié)所在的地址為200

0H,且CPU每取一個

字節(jié)便自動完成(PC)+1-PC的操作。試問當執(zhí)行川P倡+

8和JMP倡一9指令(倡為

相對尋址特征)時，轉移指令第二字節(jié)的內容各為多少？轉移的目

的地址各是什么？

解：轉移指令第二字節(jié)的內容分別為：00001000(+8),

11110111(-9)

轉移的目的地址分別為：200AH,1FF9Ho

18.什么叫主程序和子程序？調用子程序時還可采用哪兒種方法

保存返回地址？畫

圖說明調用子程序的過程。

解：主程序就是指通常的程序，而子程序是一組可以公用的指令序列,

只要知道子程

序的入口地址就能調用它。

保存返回地址的方法有多種：

(1)用子程序的第一個字單元存放返回地址。轉子指令把返回地

址存放在子程序的

第一個字單元中，子程序從第二個字單元開始執(zhí)行。返回時將第一個

字單元地址作為間

接地址，采用間址方式返回主程序。

(2)用寄存器存放返回地址。轉子指令先把返回地址放到某一個

寄存器中，再由子

程序將寄存器中的內容轉移到另一個安全的地方。

(3)用堆棧保存返回地址。

調用子程序的過程如圖3唱8所示，此時返回地址保存在堆棧中。

圖3唱8主程序調用子程序的過程

19.在某些計算機中，調用子程序的方法是這樣實現的：轉子指

令將返回地址存入子

程序的第一個字單元，然后從第二個字單元開始執(zhí)行子程序，請回答

下列問題：

(1)為這種方法設計一條從子程序轉到主程序的返指令。

指令系統(tǒng)

第3

早

71(2)在這種情況下，怎么在主、子程序間進行參數的傳遞？

(3)上述方法是否可用于子程序的嵌套？

(4)上述方法是否可用于子程序的遞歸(即某個子程序自己調用

自己)？

(5)如果改用堆棧方法，是否可實現(4)所提出的問題？

解：(1)返回指令通常為零地址指令。返回地址保存在堆棧中，執(zhí)

行返回指令時自

動從堆棧中彈出。而目前返回地址是保存在子程序的第一個單元中，

故此時返回指令不

能再是零地址指令了，而應當是一地址指令。如：

JMP@子程序首地址

間接尋址可找到返回地址，然后無條件轉移到返回的位置。

(2)在這種情況下，可利用寄存器或主存單元進行主、子程序間

的參數傳遞。

(3)可以用于子程序的嵌套(多重轉子)。因為每個返回地址都

放在調用的子程序的

第一個單元中。

(4)不可以用于子程序的遞歸，因為當某個子程序自己調用自己

時、子程序第一個單

元的內容將被破壞。

(5)如果改用堆棧方法，可以實現子程序的遞歸，因堆棧具有后

進先出的功能—

4.4教材習題解答

1.證明在全加器里，進位傳遞函數P=Ai+Bi=Ai十Bi。

解：并行加法器中的每一個全加器都有一個從低位送來的進位和一個

傳送給較高位

的進位。進位表達式為

Ci=AiBi+(Ai十Bi)Ci—1

欲證明Pi=Ai+Bi=Ai十Bi,也就是要證明Ci=AiBi+

(Ai十Bi)Ci—1=AiBi+(Ai

+Bi)Ci-1

用卡諾圖法，圖4唱10(a)和4唱10(b)分別是兩個邏輯表達

式的卡諾圖。兩個卡諾圖相

同，兩個邏輯表達式就相等，則進位傳遞函數的兩種形式相等。

2.某加法器采用組內并行、組間并行的進位鏈，4位一組，寫出

進位信號C6的邏輯表

達式。

解：最低一組的進位輸出C4=6倡

1+P倡

1C0

其中：G倡

1=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1

P倡

1=P4P3P2P1

C5=G5+P5C4

所以C6=G6+P6c5=G6+P6G5+P6P5C4

3.設計一個9位先行進位加法器，每3位為一組，采用兩級先

行進位線路。

解：

C1=G1+PCO

C2=G2+P2G1+P2P1CO

C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0

設：G倡

1=G3+P3G2+P3P2Gl,P倡

1=P3P2P1

則有：

C3=6倡

1+P倡

1C0

C6=6倡

2+P倡

2G倡

1+P倡

2P倡

1C0

C9=6倡

3+P倡

3G倡

2+P倡

3P倡

2G倡

1+P倡

3P倡

2P倡

1CO

9位先行進位加法器如圖4唱11所示。

4.已知X和Y,試用它們的變形補碼計算出X+Y,并指出結

果是否溢出。

(1)X=0.11011,Y=0.11111

(2)X=0.11011,Y=-0.10101

(3)X=-0.10110,Y=—0.00001

數值的機器運算

第4

,zCzi

早

97(4)X=-0.11011,Y=0.11110

圖4唱10全加器的卡諾圖圖4唱119位先行進位加法器

解：（1）[X]補=011011,［Y］補=0.111

11

00.110111X］補

+00.111111Y］補

01.11010［X+Y］補結果正溢

(2)［X］補=0.11011,［Y］補=1.01011

00.110111X］補

+11.010111Y］補

00.00110［X+Y］補

X+Y=0.00110

(3)［X］補=1.01010,［Y］補=1.11111

11.010101X］補

+11.111111Y］補

11.01001［X+Y］補

X+Y=-0.10111

(4)［X］補=1.00101,［Y］補=0.11110

11.001011X］補

+00.11110［Y］補

00.00011［X+Y］補

X+Y=0.00011

5.已知X和Y,試用它們的變形補碼計算出X-Y,并指出結

果是否溢出。

(1)X=0.110110.11111

(2)X=0.101110.11011

(3)X=0.11011,Y=-010011

(4)X=-0.10111),Y=—0.00001

計算機組成原理教師用書

98解：(1)［X］補=0.11011,［Y］補=1.0

0001，［一Y］補=0.11111

00.11011［X］補

+00.11111［一Y］補

01.11010［X-Y］補結果正溢

(2)［X］補=0.10111,［Y］補=0.11011,

［—Y］補=1.0010

00.10111［X］補

+11.00101［一Y］補

11.11100［X-Y］補

X—丫=一0.00100

(3)［X］補=0.11011,［Y］補=1.01101,

［—Y］補=0.1001

00.11011［X］補

+00.10011［—Y］補

］補結果正溢

(4)［X］補=1.01010,［Y］補=1.11111,

［—Y］補=0.0000

11.01010［X］補

+00.00001［—Y］補

11.01011［X-Y］補

X-Y=-0.10101

6.已知：X=0.1011,Y=—0.0101

求：12

X

補

，14

X

補

［一X］補，12

Y

補

,14

Y

補

,［—Y］補。

解：［X］補=0.1011

12

X

補

=0.0101,14

X

補

=0.0010，［一X］補=1.0101

［Y］補=1.