計(jì)算機(jī)組成原理習(xí)題答案

第一章

1.電子數(shù)字計(jì)算機(jī)和電子模擬計(jì)算機(jī)的區(qū)別在哪里？

解：電子數(shù)字計(jì)算機(jī)中處理的信息是在時(shí)間上離散的數(shù)字量，運(yùn)算的過程是不連續(xù)的；電子模擬計(jì)算

機(jī)中處理的信息是連續(xù)變化的物理量，運(yùn)算的過程是連續(xù)的。

2.馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？其中最主要的-?點(diǎn)是什么？

解：馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)如卜.：

①計(jì)算機(jī)（指硬件）應(yīng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成；

②計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)；

③將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，然后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作。

第③點(diǎn)是最主要的一點(diǎn)。

3.計(jì)算機(jī)的硬件是由哪些部件組成的？它們各有哪些功能？

解：計(jì)算機(jī)的硬件應(yīng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成。它們各自

的功能是：

①輸入設(shè)備：把人們編好的程序和原始數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)中去，并且將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部所能識(shí)別和接

受的信息方式。

②輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以人或其他設(shè)備所能接受的形式送出計(jì)算機(jī)。

③存儲(chǔ)器：用來存放程序和數(shù)據(jù)。

④運(yùn)算器：對(duì)信息進(jìn)行處理和運(yùn)算。

⑤控制器：按照人們預(yù)先確定的操作步驟，控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的各部件有條不紊地自動(dòng)工作。

4.什么叫總線？簡(jiǎn)述單總線結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

解：總線是一組能為多個(gè)部件服務(wù)的公共信息傳送線路，它能分時(shí)地發(fā)送與接收各部件的信息。單總

線結(jié)構(gòu)即各大部件都連接在單一的一組總線上，這個(gè)總線被稱為系統(tǒng)總線。CPU與主存、CPU與外設(shè)之

間可以直接進(jìn)行信息交換，主存與外設(shè)、外設(shè)與外設(shè)之間也可以直接進(jìn)行信息交換，而無須經(jīng)過CPU的

干預(yù)。

5.簡(jiǎn)單描述計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)，說明各層次的主要特點(diǎn)。

解：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)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(jí)層次結(jié)構(gòu)。

第0級(jí)為硬件組成的實(shí)體。

第1級(jí)是微程序級(jí)。這級(jí)的機(jī)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(jí)是傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)。這級(jí)的機(jī)器語言是該機(jī)的指令集，程序員用機(jī)器指令編寫的程序可以由微程序進(jìn)行

解釋。

第3級(jí)是操作系統(tǒng)級(jí)。從操作系統(tǒng)的基本功能來看，?方面它要直接管理傳統(tǒng)機(jī)器中的軟硬件資源，另?

方面它又是傳統(tǒng)機(jī)器的延伸。

第4級(jí)是匯編語言級(jí)。這級(jí)的機(jī)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(jí)是高級(jí)語言級(jí)。這級(jí)的機(jī)器語言就是各種高級(jí)語言，通常用編譯程序來完成高級(jí)語言翻譯的工作。

第6級(jí)是應(yīng)用語言級(jí)。這?級(jí)是為了使計(jì)算機(jī)滿足某種用途而專門設(shè)計(jì)的，因此這?級(jí)語言就是各種面向

問題的應(yīng)用語言。

6.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？

解：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有：機(jī)器字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)通路寬度、主存容量和運(yùn)算速度等。

機(jī)器字長(zhǎng)是指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù)，它是由加法器、寄存器的位數(shù)決定的。

數(shù)據(jù)通路寬度是指數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送信息的位數(shù)。

主:存容量是指生存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的全部信息量。

運(yùn)算速度與機(jī)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(guān)。

第二章

1.設(shè)機(jī)器數(shù)的字長(zhǎng)8位（含1位符號(hào)位），分別寫出卜列各二進(jìn)制數(shù)的原碼、補(bǔ)碼和

反碼：0,一0,0.1000,一0.1000,0.1111,-0.1111,11

01,-1101o

解：

真值原碼補(bǔ)碼反碼

0000000000000000000000000

-0100000000000000011111111

0.10000.10000000.10000000.1000000

-0.10001.10000001.10000001.0111111

0.11110.11110000.11110000.1111000

-0.11111.11110001.00010001.0000111

1101000011010000110100001101

—1101100011011111001111110010

2?寫出下列各數(shù)的原碼、補(bǔ)碼和反碼545,士。V

7

解-

?=7X21=0.0山

16

J,

16=4X2-4=0.0100

_Z,0.01110.01110.0111

16

JLO.O1OO0.01000.0100

16

,1,O.OOO10.00010.0001

16O

0.00000.00000.0000

-O1.00000.00001.1111

二

161.00011.11111.1110

，

1G

工1.01001.11001.1011

一

161.01111.10011.1000

3.已知下列數(shù)的原碼表示，分別寫出它們的補(bǔ)碼表示：

［X1］原=0.10100,［X2］原=1.10111?

解：［XI］補(bǔ)=0.10100,［X2］補(bǔ)=1.01001。

4.已知下列數(shù)的補(bǔ)碼表示，分別寫出它們的真值：

[XI]補(bǔ)=0.10100,[X2]補(bǔ)=1.10111

解：Xl=0.10100,X2=-0.01001o

5.設(shè)一個(gè)二進(jìn)制小數(shù)，表不成.其中。~&取“JL”或“0”：

(1)若要X〉方i?a要滿足什么條件？

(2)若要.Q?a要滿足什么條件？

(3)若要?a要滿足什么條件？

解：(1)r-+的代碼為：o/ooooi~o」iuu。

Q=I,CK,-3-。+3+丁=1.0

⑶尤>^的代碼為：

0.001000X

8

0.111111￡3

64

Q+Q=0?Q=1或。=0,。=1或0=1。

(3)十音X>土的代碼為：

0.000101工

64

0.010000,r

ai+a+g=0.ai=l,a+?>=l或。-a=0,a=l或a=l,o-a+,4+0+

=

?0o

6.rX3^X.rnctzeaG6,

Cl>若要AO—=要滿足什么條f牛？

<2>若要一方'X-—七，s饕?滿足什么條件？

第：(1)—冷白勺fg而嗎為二

1.OOOOO1

64

1.011X11_

64

CH=0.8S5HG-HCJB:=-Lo

C2)一專二X導(dǎo)一十的彳匕四為：

1.OO1OOO__±_

8

1.OO1OO1___9

64

1.OO1111_i5

64

1

1.O1OOOO

o-HaQ,s1s=_L,。-Hs-Hg-He-HsO。

7.若上題中［X上改為TO卜，結(jié)果如何?

解：設(shè)［X%=1.a。缶@s律.

(1)、＞一」的代碼為：

1.100001_1L

64

1.111111_-L

64

。=1,a+o+。+。+s=lo

(2)一方二4—十的代碼為：

1.110000__L

4

1.110001_15

64

1.110111__9-

64

1.111000_±

8

a?a=l,g=O或Q?a?a=l,a+笛一a=0

8.一個(gè)n位字長(zhǎng)的二進(jìn)制定點(diǎn)整數(shù)，其中1位為符號(hào)位，分別寫出在補(bǔ)碼和反碼兩

種情況下：

(1)模數(shù)；(2)最大的正數(shù)；

(3)最負(fù)的數(shù)；(4)符號(hào)位的權(quán)；

(5)-1的表示形式；(6)0的表示形式。

解：

項(xiàng)目補(bǔ)碼反碼

模數(shù)Mod2"Mod(2--1)

最大的正數(shù)2**-12*7-1

最負(fù)的數(shù)—2-1-(2**-1)

符號(hào)位的權(quán)2-1AM1

-1的裹示形式1111111111111110

00000000

0的裊示形式00000000

11111111

9.某機(jī)字長(zhǎng)16位，問在下列幾種情況下所能表示數(shù)值的范圍：

(1)無符號(hào)整數(shù)；(2)用原碼表示定點(diǎn)小數(shù)；

<3)用補(bǔ)碼表示定點(diǎn)小數(shù)；(4)用原碼表示定點(diǎn)整數(shù)：

(5)用補(bǔ)碼表示定點(diǎn)整數(shù)。

解：(1)O<X<(216-1)

(2)-(l-2-15XX<(l-2-15)

(3)-KX?l-2-15)

(4)-(215-1)<X<(215-1)

(5)-2,5<X<(2,5-1)

10.某機(jī)字長(zhǎng)32位，試分別寫出無符號(hào)整數(shù)和帶符號(hào)整數(shù)(補(bǔ)碼)的表示范圍(用十

進(jìn)制數(shù)表示)。

解：無符號(hào)整數(shù)：0&'&(2婪-l)o

補(bǔ)碼：一2”《刀《(2”-1)。

11.某浮點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)12位，其中階符1位，階碼數(shù)值3位，數(shù)符1位，尾數(shù)數(shù)值7位，階碼以2為

底，階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示。它所能表示的最大正數(shù)是多少？最小規(guī)格化正數(shù)是多少？絕對(duì)值最大的

負(fù)數(shù)是多少？

解：最大正數(shù)=(1-2T)X二T=(1-2-7)X2'=127。

最小規(guī)格化正數(shù)=2一】義2-=2TX2T=2-9=+.

7

絕對(duì)值最大的負(fù)數(shù)=一lx/'=-1X2=-1286

12.某浮點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)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(shù)部分10位(含1位數(shù)符，位于尾數(shù)最高位)，補(bǔ)碼表示，規(guī)格化。分別寫出下列各題的二

進(jìn)制代碼與十進(jìn)制真值。

(1)非零最小正數(shù)；

(2)最大正數(shù)；

(3)絕對(duì)值最小負(fù)數(shù)；

(4)絕對(duì)值最大負(fù)數(shù)。

_J-H

解：(1)非零最小正數(shù);000000,0,100000000；2TX2=2o

(2)最大正數(shù)：lllUl,0」UUUU：(l-2T)X2?T=(l-2-9)X2s，

(3)絕對(duì)值最小負(fù)數(shù):000000,1,011111111；-(2-1+2-*)X2-#。

(4)絕對(duì)值最大負(fù)數(shù),000000000=-2”。

13.一浮點(diǎn)數(shù)，其階碼部分為p位，尾數(shù)部分為q位，各包含1位符號(hào)位，均用補(bǔ)碼表

示；尾數(shù)基數(shù)r=2,該浮點(diǎn)數(shù)格式所能表示數(shù)的上限、下限及非零的最小正數(shù)是多少？寫

數(shù)據(jù)的機(jī)器層次表示出表達(dá)式。

解：上限(最大正數(shù)1>-\

下限(絕對(duì)值最大負(fù)數(shù))=-1X22"”一，

最小1E數(shù)=2，T>X2T”,

最小規(guī)格化正數(shù)=27X2-1'二

14.若上題尾數(shù)基數(shù)r=16,按上述要求寫出表達(dá)式。

解：上限（最大正數(shù)）=（1-2-“f）X16?“"一，

下限（絕對(duì)值最大負(fù)數(shù)）=一義0-1

116"'o

最小正數(shù)=2，T>XI6T'

最小規(guī)格化正數(shù)=16一|X16-"“0

15.某浮點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)32位，格式如下。其中階碼部分8位，以2為底，移碼表示；尾數(shù)部分一共2

4位（含1位數(shù)符），補(bǔ)碼表示?，F(xiàn)有一浮點(diǎn)代碼為（8C5A3E00）16,試寫出它所表示的十

進(jìn)制真值。

07893

階碼數(shù)符尾數(shù)

解：(8C5A3E00)i6=10001100010110100011111000000000B.

:

0.i0110100011111X2-=(101101000111.11)2=(2887.75>oo

16.試將(一0.1101)2用IEEE短浮點(diǎn)數(shù)格式表示出來。

解：0.1101=1.101X2-1

符號(hào)位=1。

階碼=127—1=126。

1,01111110.10100000000000000000000o

結(jié)果=BF500000H。

17.將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為IEEE短浮點(diǎn)數(shù)：

解：(1)28.75=11100.11=1.110011X24.

符號(hào)位=0。

階碼=127+4=131。

0,10000011,11001100000000000000000o

結(jié)果=41E60000H。

9

(2)624=1001110000=1.001110000X2O

符號(hào)位=0。

階碼=127+9=136。

0,10001000,00111000000000000000000o

結(jié)果=441C0000H。

-

(3)-0.625=-0.101=—1.01X2'o

符號(hào)位=1。

階碼=127—1=126。

1,01111110,01000000000000000000000o

結(jié)果=BF200000H。

(4)+0.0。

結(jié)果=00000000H。

9

(5)-1000.5=1111101000.1=1.iill010001X2o

符號(hào)位=1。

階碼=127+9=136。

1,10001000,111101000100000000000003

結(jié)果=C47A2000H。

18.將下列IEEE短浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù):

(1)11000000111100000000000000000000；

(2)001111100000000000000000000000；

(3)0100001100110010000000000000000；

(4)01000000000000000000000000000000；

(5)01000001001000000000000000000000；

(6)00000000000000000000000000000000o

解：(1)1,10000001.11100000000000000000000

符號(hào)位=1。

階碼=129—127=2。

2

1.111X2=1H.1B=7.5O

所以結(jié)果=一7.5。

(2)0,01111110,00100000000000000000000

符號(hào)位=0。

階碼=126—127=-1°

1.001X2-1=0.1001B=0.5625。

所以，結(jié)果=0.5625。

(3)0.10000111.00110010000000000000000

符號(hào)位=0。

階碼=135—127=8。

8

1.0011001X2=100110010B=306o

所以，結(jié)果=306。

(4)0.10000000,00000000000000000000000

符號(hào)位=0。

階碼=128—127=1°

1

1.0X2=10B=2o

所以，結(jié)果=2。

(5)040000010,01000000000000000000000

符號(hào)位=0。

階碼=130—127=3。

3

1.01X2=1010B=10o

所以，結(jié)果=10。

(6)0,00000000,00000000000000000000000

階碼和尾數(shù)都等于全0，結(jié)果=0。

19.對(duì)下列ASCH碼進(jìn)行譯碼：

1001001,0100001,1100001,1110111

1000101,1010000,1010111,0100100

解：以上ASCII碼分別為I,!,a,w,E,P,W,$0

20.以下列形式表示(5382)10。

(1)8421碼；(2)余3碼；

(3)2421碼：(4)二進(jìn)制數(shù)。

解：(1)0101001110000010,

(2)1000011010110101。

(3)1011001111100010。

(4)1010100000110o

21.填寫下列代碼的奇偶校驗(yàn)位，現(xiàn)設(shè)為奇校驗(yàn)：

10100001

00011001

01001110

解：3個(gè)代碼的校驗(yàn)位分別是0,0,1。

22.已知下面數(shù)據(jù)塊約定：橫向校驗(yàn)、縱向校驗(yàn)均為奇校驗(yàn)，請(qǐng)指出至少有多少位出錯(cuò)。

aa,a便aaaa校驗(yàn)位

10011011-0

00110101-1

11010000-0

11100000-0

01001111-*0

1

1111VV1

校驗(yàn)位10101111

解：經(jīng)檢測(cè)的和3列出錯(cuò).所以至少有兩位出錯(cuò)。

?.求有效信息位為01101110的海明校驗(yàn)碼。

解：P5D8D7D6D5P4D4D3D2R3DIP2P1

Pi=Dl十D2十D4十D5十D7=0十1十1十0十1=1

P2=D1十D3十D4十D6十D7=0十1十1十1十1=0

P3=D2十D3十D4十D8=1十1十1十0=1

P4=D5十D6十D7十D8=0十1十1十0=0

P5=D1十D2十D3十D5十D6十D8=0十1十1十0十1十0=1

所以.海明校驗(yàn)碼=1011001111001：

24.設(shè)計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備傳送的信息是：1010110010001111,生成多項(xiàng)式是X5+X2+

1,計(jì)算校驗(yàn)位，寫出CRC碼。

52

解：生成多項(xiàng)式X+X+l=1001010

首先將準(zhǔn)備傳送的信息左移5位：101011001000111100000o

然后101011001000111100000100101，余數(shù)=10011。

所以,CRC碼=101011001000111110011。

第三章

1.指令長(zhǎng)度和機(jī)器字長(zhǎng)有什么關(guān)系？半字長(zhǎng)指令、單字長(zhǎng)指令、雙字長(zhǎng)指令分別表示什么意思？

解：指令長(zhǎng)度與機(jī)器字長(zhǎng)沒有固定的關(guān)系，指令長(zhǎng)度可以等于機(jī)器字長(zhǎng)，也可以大于或小于機(jī)器字長(zhǎng)。

通常，把指令長(zhǎng)度等于機(jī)器字長(zhǎng)的指令稱為單字長(zhǎng)指令；指令長(zhǎng)度等于半個(gè)機(jī)器字長(zhǎng)的指令稱為半字長(zhǎng)指

令：指令長(zhǎng)度等于兩個(gè)機(jī)器字長(zhǎng)的指令稱為雙字長(zhǎng)指令。

2.零地址指令的操作數(shù)來自哪里？一地址指令中，另一個(gè)操作數(shù)的地址通?？刹捎檬裁磳ぶ贩绞将@得？

各舉一例說明。

解：雙操作數(shù)的零地址指令的操作數(shù)來自堆棧的棧頂和次棧頂。雙操作數(shù)的一地址指令的另一個(gè)操作

數(shù)通常可采用隱含尋址方式獲得，即將另一操作數(shù)預(yù)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(jī)為定長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，指令長(zhǎng)度16位；每個(gè)操作數(shù)的地址碼長(zhǎng)6位，指令分為無操作數(shù)、單操

作數(shù)和雙操作數(shù)三類。若雙操作數(shù)指令已有K種，無操作數(shù)指令已有L種，問單操作數(shù)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(shù)是多少？

解：X=(2*—K)X2*一步k

4

雙操作數(shù)指令的最大指令數(shù)：2-lo

單操作數(shù)指令的最大指令數(shù)(假設(shè)雙操作數(shù)指令僅1條，為無操作數(shù)指

令留出1個(gè)擴(kuò)展窗口

無操作數(shù)指令的最大指令數(shù)：216-212-2s。其中2U為表示某條二地址指令占用的

編碼數(shù)e為表示某條單地址指令占用的編碼數(shù)。此時(shí)雙操作數(shù)和單操作數(shù)指令各僅有

1條。

4.設(shè)某機(jī)為定長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，指令長(zhǎng)度12位，每個(gè)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，180條單地址指令。

解:4條三地址指令

OOOXXXYYYZZZ

OilXXXYYYZZZ

8條二地址指令

1OOOOOXXXYYY

1OO111XXXYYY

ISO條單地址指令

1O1OOOOOOXXX

111IIO011XXX

5.指令格式同上題，能否構(gòu)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

OilXXXYYYZZZ

單地址指令255條

100000000XXX

ill111110YYY

只能再擴(kuò)展出零地址指令8條.所以不能構(gòu)成這樣的指令系統(tǒng)。

6.指令中地址碼的位數(shù)與直接訪問的主存容量和最小尋址單位有什么關(guān)系？

解：主存容量越大，所需的地址碼位數(shù)就越長(zhǎng)。對(duì)于相同容量來說，最小尋址單位越小，地址碼的位

數(shù)就越長(zhǎng)。

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(shù)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(shù)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(shí)所用的算法是相同的，但是它們兩者實(shí)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(zhǔn)值（固定的）；基址尋址

中基址寄存器提供基準(zhǔn)值（固定的），而指令中提供位移量（可變的）o這兩種尋址方式應(yīng)用的場(chǎng)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(shù)組等成批數(shù)據(jù)；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(kuò)大尋址空間等問題。在某些大型機(jī)中，

基址寄存器只能由特權(quán)指令來管理，用戶指令無權(quán)操作和修改。

9.某機(jī)字長(zhǎng)為16位，主存容量為64K字，采用單字長(zhǎng)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(duì)尋址四種尋址方式，試設(shè)計(jì)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(jī)字長(zhǎng)為16位，主存容量為64K字，指令格式為單字長(zhǎng)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(kuò)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(biāo)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(xiàn)行頁）標(biāo)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(jié)合，指令的尋址范圍為多少？指令直接尋址范圍為多少？

解：因?yàn)橛?jì)算機(jī)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(biāo)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(shù)為2,:=

1K字。

（2）若采用直接/間接尋址方式，將增加f位直接/間接標(biāo)志,地址碼部分為9位，

指令直接尋址的范圍為"=0.5K字，指令可尋址范圍為整1、主存*間/=64K字。

（3）若采用頁面尋址方式，將增加一位Z/C（零頁/現(xiàn)行頁）標(biāo)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(shí)將需要@和Z/C兩個(gè)標(biāo)志位，所以指令直接尋址范圍為2#=0.25K字,指

令的可尋址范圍仍為216=64K字。

11.設(shè)某機(jī)字長(zhǎng)32位，CPU有32個(gè)32位的通用寄存器，設(shè)計(jì)一個(gè)能容納64種操作的單字長(zhǎng)

指令系統(tǒng)。

（1）如果是存儲(chǔ)器間接尋址方式的寄存器一存儲(chǔ)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?yàn)橛?jì)算機(jī)中共有64條指令，所以操作碼占6位：32個(gè)通用寄存器，寄存器編號(hào)占5位;

其余部分為地址碼或標(biāo)志位。

（1）如果是存儲(chǔ)器間接尋址方式的寄存器一存儲(chǔ)器型指令，操作碼6位，寄存器編號(hào)5位，間址標(biāo)

志1位，地址碼20位，直接尋址的最大主存空間是片°，字。

（2）如果采用通用寄存器作為基址寄存器，EA=（R，）-A,能直接尋址的最大主存空間是2"字。

12.已知某小型機(jī)字長(zhǎng)為16位，其雙操作數(shù)指令的格式如下:

0567815

OPRA

其中：0P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(jī)器字？

(1)A為立即數(shù)。

(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(zhǎng)為16位)。

解：(1)1個(gè)機(jī)器字。

(2)256個(gè)機(jī)器字。

(3)65536個(gè)機(jī)器字。

(4)65536個(gè)機(jī)器字.

13.計(jì)算下列4條指令的有效地址(指令長(zhǎng)度為16位)。

(1)0000000(2)1000000(3)1707100(4)0123050

假定:上述4條指令均用八進(jìn)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3-4為有關(guān)主存單元的內(nèi)容(八進(jìn)制)。

表X習(xí)題13的表格解：(1)OOOOOOQ

地址內(nèi)行因?yàn)橹噶畹淖罡呶粸?,故為直接尋址.匕\=

00000100002A=OOOOOQ0

00001046710(2)100000Q

00002054304因?yàn)橹噶畹淖罡呶粸?.故指令為間接尋址，

00003100000(00000)=100002.最高位仍為1，繼續(xù)間接尋址，

00004102543(00002)=054304,其最高位為0,表示已找到有效

00005100001地址.EA=54304Q0

00006063215(3)170710Q

00007077710因?yàn)橹噶畹淖罡呶粸長(zhǎng)故指令為間接尋址，

00010100005(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=46710Q。

(4)012305Q

因?yàn)橹噶畹淖罡呶粸?,故為直接尋址,EA=A=00005Qo

14.假定某機(jī)的指令格式如下：

1110987650

OPIILz/cA

其中:

：|HJJ￡中址；

Bit8=1：變址寄存器11尋址；

Bit7=l：變址寄存器L尋址；

Bit6(零頁/現(xiàn)行頁尋址)：Z/C=0,表示0頁面：

Z/C=l，表示現(xiàn)行頁面，即指令所在頁面。

若主存容量為2'2個(gè)存儲(chǔ)單元，分為26個(gè)頁面，每個(gè)頁面有2°個(gè)字。

設(shè)有關(guān)寄存器的內(nèi)容為

(PC)=0340Q(Ii)=1111Q(Is)=0256Q

試計(jì)算下列指令的有效地址。

C1)1046Q

(2)2433Q

(3)3215Q

(4)1111Q

解：(J.)1046Q=001000100110

IM為4個(gè)歷志均為0,故為F討爰己-址.EAA^0046Q。

(2)2433Q=010100OilOil

因?yàn)锽it8(L)=1.故為變址寄存器1尋址，EA=(L)+A=lllH-33=1144Q,

(3)3215Q=011010001101

因?yàn)锽it7(I2)=1，故為變址寄存器2尋址，EA=S)+A=0256+I5=0273Q。

<4>illlQ=001001001001

因?yàn)锽it6(Z/C>=1.故為當(dāng)前貢尋址.EA=(PC〉H〃A=O3〃11=O31，Q。

15.假定指令格式如下：

151211109870

OPIiz/cD/IA

其中：D/I為直接/間接尋址標(biāo)志.D/I=O表示直接尋址.D/I=l表示間接尋址。其

余標(biāo)志位同題14說明。

若主存容量為*個(gè)存儲(chǔ)單元，分為筌個(gè)頁面,每個(gè)頁面有2s個(gè)字。

設(shè)有關(guān)寄存器的內(nèi)容為

(h)=002543Q(L)=O632JL5Q(PC)=004350Q

試計(jì)算下列指令的有效地址。

(1)152301Q

(2)074013Q

(3)161123Q

(4)140011Q

解：(1)152301Q=l101010011000001

因?yàn)锽iilO(L)=i,故為變址寄存器2尋址，EA=(L)+A=063215+

301=063516Q。

(2)074013Q=0111100000001011

因?yàn)锽iill(L)=l.故為變址寄存器1尋址，EA=(h>+A=002543+

013=002556Qo

(3)161123Q=1110001001010011

因?yàn)锽it9(Z/C)=l.故為當(dāng)前頁g■址，EA=(PC)〃A=OO4I23Q。

(4)140011Q=l100000000001001

因?yàn)?個(gè)標(biāo)志位均為0?故為直接寸址，EA=A—OOOOllQa

16.舉例說明哪幾種尋址方式除去取指令以外不訪問存儲(chǔ)器？哪幾種尋址方式除去取指令外只需訪問

一次存儲(chǔ)器？完成什么樣的指令，包括取指令在內(nèi)共訪問4次存儲(chǔ)器？

解：除去取指令以外不訪問存儲(chǔ)器：立即尋址，寄存器尋址。

除去取指令外只需訪問一次存儲(chǔ)器：直接尋址，寄存器間接尋址，變址尋址，基址尋址，相對(duì)尋址，頁面

尋址。

二級(jí)間接尋址包括取指令在內(nèi)共訪問4次存儲(chǔ)器。

17.設(shè)相對(duì)尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是操作碼，第二個(gè)字節(jié)是相對(duì)位移量，用補(bǔ)碼表示。

假設(shè)當(dāng)前轉(zhuǎn)移指令第一字節(jié)所在的地址為2000H,且CPU每取一個(gè)字節(jié)便自動(dòng)完成(PC)+1-PC的

操作。試問當(dāng)執(zhí)行JMP*+8和JMP*-9指令(倡為相對(duì)尋址特征)時(shí)，轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容各

為多少？轉(zhuǎn)移的目的地址各是什么？

解：轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容分別為：00001000(+8),11110111(-9)

轉(zhuǎn)移的目的地址分別為：200AH,1FF9H.

20.什么叫主程序和子程序？調(diào)用子程序時(shí)還可采用哪幾種方法保存返回地址？畫圖說明調(diào)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(diào)用它。

保存返回地址的方法有多種：

(1)用子程序的第一個(gè)字單元存放返回地址。轉(zhuǎn)子指令把返回地址存放在子程序的第一個(gè)字單元中，子

程序從第二個(gè)字單元開始執(zhí)行。返回時(shí)將第一個(gè)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(zhuǎn)子指令先把返回地址放到某一個(gè)寄存器中，再由子程序?qū)⒓拇嫫髦械膬?nèi)

容轉(zhuǎn)移到另一個(gè)安全的地方。

(3)用堆棧保存返回地址。

調(diào)用子程序的過程如圖3唱8所示，此時(shí)返回地址保存在堆棧中。

壬程序子程序

圖3-8主程序調(diào)用于程序的過程

21.在某些計(jì)算機(jī)中，調(diào)用子程序的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的：轉(zhuǎn)子指令將返回地址存入子程序的第一個(gè)字單元,

然后從第二個(gè)字單元開始執(zhí)行子程序，請(qǐng)回答下列問題：

(1)為這種方法設(shè)計(jì)一條從子程序轉(zhuǎn)到主程序的返回指令。

(2)在這種情況下，怎么在主、子程序間進(jìn)行參數(shù)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(gè)子程序自己調(diào)用自己)？

(5)如果改用堆棧方法，是否可實(shí)現(xiàn)(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(shí)自動(dòng)從堆棧中彈出。

而目前返回地址是保存在子程序的第一個(gè)單元中，故此時(shí)返回指令不能再是零地址指令了，而應(yīng)當(dāng)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(zhuǎn)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(jìn)行主、子程序間的參數(shù)傳遞.

(3)可以用于子程序的嵌套(多重轉(zhuǎn)子)。因?yàn)槊總€(gè)返回地址都放在調(diào)用的子程序的第一個(gè)單元中。

(4)不可以用于子程序的遞歸，因?yàn)楫?dāng)某個(gè)子程序自己調(diào)用自己時(shí)，子程序第一個(gè)單元的內(nèi)容將被破壞。

(5)如果改用堆棧方法，可以實(shí)現(xiàn)子程序的遞歸，因堆棧具有后進(jìn)先出的功能。

第四章

1.證明在全加器里，進(jìn)位傳遞函數(shù)0=丸—8=4十8,。

解：并行加法器中的每一個(gè)全加器都有一個(gè)從低位送來的進(jìn)位和一個(gè)傳送給較高位的進(jìn)位。進(jìn)位表達(dá)

式為匚=.4,B,+(4,十3,)C-】欲證明P=4,+B=A,十B,也就是要證明

C=.4,*+(A,@>8,)CT=/L8,+(A+8)CT

用卡諾圖法，圖4-10(a)和4-10(b)分別是兩個(gè)邏輯表達(dá)式的卡諾圖。兩個(gè)卡諾圖相同，兩個(gè)邏

輯表達(dá)式就相等，則進(jìn)位傳遞函數(shù)的兩種形式相等。

2.某加法器采用組內(nèi)并行、組間并行的進(jìn)位鏈，4位一組，寫出進(jìn)位信號(hào)C6的邏輯表達(dá)式。

解：最低一組的進(jìn)位輸出C=G；+廳a

其中：G；=G+RG+Rna+RAAG

P=RPaeB

G=Go-PbCi

所以C=G+AG=G+AG+A用C

3.設(shè)計(jì)一個(gè)9位先行進(jìn)位加法器，每3位為一組，采用兩級(jí)先行進(jìn)位線路，、

G=G+PG

解：G=G+8G+AAa

a=a+Ra+AAG+RAHG

設(shè)：G：=&+AG+RP：Gi,K=PsRR

a=G；+8a

則有：

C=&+P：G：+百RG

Q=G+K&+百EG'+KPIKa

9位先行進(jìn)位加法器如圖4-11所示。

4.已知X和Y,試用它們的變形補(bǔ)碼計(jì)算出X+Y,并指出結(jié)果是否溢出。

(1)X0.11011011111

(2)0.1011,Y=-0.10101

(3)X010110,Y000001

(4)X0010.

C=4如/,+&)%

4

T0□□

0□□

圖4-10全加器的K諾圖

解：(1)Ex3b=o.lion，EF]H=O.inn

00.11011

00.11111”卜

m..nolo[x+yjn結(jié)果正溢

(2)LA->=O.non，Lr>=i-oioii

00.110111X、

+11.01。1UN

QQ.ooiio[x+yM

x+y=o.oono

(3)Lx>=i.01010，Lr>=i.mu

11.oioio[外

+11-iiu[小

11.oiooi[x+y]卜

x+y=—o.ioiii

(4)LX>=1.00101，Cy>=0.11110

11.00101[xM

—oo」iiiom

QQ.oooii[x+小

x+y=o.oooii

5.已知X和Y,試用它們的變形補(bǔ)碼計(jì)算出X-Y,并指出結(jié)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

(4)X=-0.10110,Y=-0.00001

解：(1)[X、=0.11011，UJ"=1.00001.[一辦=0」1111

00.11011[XK

十oo」1111[—yN

m.iioio[x—y屈結(jié)果正溢

(2)=0.10111，Cy>=o.noil,r—r>=i-ooioi

00.10111匚