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计算机组成与系统结构(第二版)教材习题参考答案(陈书开)

计算机组成与系统结构(第二版)教材课后习题参考答案(陈书开)是陈书开教授编的,华中科技大学出版社出版的
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习题参考答案 1
习题参考答案
习题 1 参考答案
1.6、计算题,解:
假设某机器指令系统按指令周期长短分为 4 种,t
1
=10ns,t
2
=15ns,t
3
=16ns,t
4
=20ns,
这 4 种指令在程序中出现的概率分别为 ƒ
1
=20%,ƒ
2
=16%,ƒ
3
=40%,ƒ
4
=24%,计算出平均
运算速度是多少 MIPS?
解:由式(1.1)先计算出 T
m
。
= =10×0.2+15×0.16+16×0.4+20×0.24=15.6 ns
由式(1.2)求得平均运算速度为
V
m
=1/T
m
=1/(15.6×10
-9
)=64.10(MIPS)
习题 2 参考答案
2、11010111,327,D7
3、12.5,28.875,205.4375
4、原码:-127~+127;补码:-128~+127;反码:-127~+127。
7、0.1110,1.00101,1.01110
8、0.1101,-0.0001,-0.1111
9、10101101,00010011
10、[x]
补
=a
0
.a
1
a
2
…a
6
解法一、
(1)若 a
0
=0, 则 x>0, 满足 x>-0.5,此时 a
1
…a
6
可任意
(2)若 a
0
=1, 则 x<=0,要满足 x>-0.5, 需 a
1
=1
即 a
0
=1, a
1
=1, a
2
…a
6
有一个不为 0
解法二、
-0.5=-0.1
(2)
=-0.100000=1,100000
(1)若 x>=0, 则 a
0
=0, a
1
…a
6
任意即可
[x]
补
=x=a
0
.a
1
a
2
…a
6
(2)若 x<0,则 x>-0.5
只需-x<0.5,-x>0
[x]
补
=-x,[0.5]
补
=01000000
即[-x]
补
<01000000
即 a
0
a
1
=11,a
2
…a
6
不全为 0 或至少有一个为 1(但不是“其余取 0”)
11.字长 32 位浮点数,阶码 10 位,用移码表示,尾数 22 位,用补码表示,基为 2,
(1)最大的二进制数表示
E=111111111
Ms = 0, M = 11…1(全 1)
表示为: 11…1 011…1
10 个 21 个
即:

习题参考答案 2
(2)最小的二进制数
E=111111111
Ms=1,M=00…0(全 0)(注意:用 10….0 来表示尾数-1)
表示为: 11…1 100…0
10 个 21 个
即:
(3)规格化范围
正数最大 E = 11…1,M = 11…1,Ms = 0
10 个 21 个
即:
正数最小 E = 00…0,M=100…0, Ms = 0
10 个 20 个
即:
负数最大 E = 00…0,M = 011…1, Ms = 1
10 个 20 个
(最接近 0 的负数)即:
负数最小 E = 11…1, M = 00…0, Ms =1,即:
10 个 21 个
规格化所表示的范围用集合表示为:
[ , ] [ , ]
(4)最接近于 0 的正规格化数、负规格化数(由上题可得出)
正规格化数 E = 00…0, M = 100…0, Ms = 0,即
10 个 20 个
负规格化数 E = 00…0, M = 011…1, Ms = 1,即
10 个 20 个
12、假设浮点数格式如下:
(1)
阶码补码: 1 11
尾数补码: 0 1101 1000
机器数: 1110 1101 1000
(2)
阶码补码: 1 11
尾数补码: 1 0010 1000
机器数: 1110 0010 1000
13、(1) 1 (2) 0
14、需 5 个检验位。应放在从低到高的第 1、2、4、8、16 位上。
15、1001001 010
习题 3 参考答案
3.2 解:-127 的二进制表示为-01111111
[X]
原
=11111111;[X]
反
=10000000;[X]
补
=10000001;[X]
移
=00000001
3.3 解:[X]
补
=1.10001,[-X]
补
=0.01111,[Y]
补
=0.11001,[-Y]
补
=1.00111
[X+Y]
补
=[X]
补
+[Y]
补
[X-Y]
补
=[X]
补
+[-Y]
补
即
11.10001 11.10001
+ 00.11001 + 11.00111
00.01010 10.11000

习题参考答案 3
X+Y=+0.01010 X-Y 结果发生溢出,因为两位符号位不相同
3.4 解:为了便于直观理解,假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:
[X]
浮
=00010,0.11011011 [Y]
浮
=00100,1.01010100
(1) 求阶差并对阶:
ΔE=E
x
–E
y
=[E
x
]
补
+[-E
y
]
补
=00010+11100=11110
即 ΔE 为–2,x 的阶码小,应使 M
x
右移 2 位,E
x
加 2,
[X]
浮
=00100,0.00110110(11)
其中(11)表示 M
x
右移 2 位后移出的最低两位数。
(2) 尾数和
0. 0 0 1 1 0 1 1 0 (11)
1. 0 1 0 1 0 1 0 0
1. 1 0 0 0 1 0 1 0 (11)
(3) 规格化处理
尾数运算结果的符号位与最高数值位为同值,应执行左规处理,结果为
1.0001010(11),阶码为 00 011 。
(4) 舍入处理
采用 0 舍 1 入法处理,则有
1. 0 0 0 1 0 1 0 1
+ 1
1. 0 0 0 1 0 1 1 0
(5) 判溢出
阶码符号位为 00 ,不溢出,故得最终结果为
x + y = 2
011
× (-0.11101010)
3.5 解:因为 X+Y=2
Ex
×(Sx+Sy) (Ex=Ey),所以求 X+Y 要经过对阶、尾数求和
及规格化等步骤。
(1) 对阶:
△J=Ex- E
Y
=( -10)
2
- ( +10)
2
=( -100)
2
所 以 Ex<E
Y
, 则 Sx 右 移 4 位 ,
Ex+(100)
2
=(10)
2
=E
Y
。
S
X
右 移 四 位 后 S
X
=0.00001001 , 经 过 舍 入 S
X
=0001 , 经 过 对 阶 、 舍 入 后 ,
X=2
10
×(0.0001)
2
(2) 尾数求和: S
X
+S
Y
0. 0001(S
X
)
+ 0. 1011(S
Y
)
0. 1100 (S
X
+S
Y
)
( 3 ) 结 果 为 规 格 化 数 。 所 以 :
X+Y=2
10
×(S
X
+S
Y
)=2
10
×(0.1100)
2
=(11.00)
3.6 解:(1)原码阵列 x = 0.11011, y = -0.11111
符号位:x
0
⊕y
0
=0⊕1=1,[x]
原
=11011, [y]
原
=11111
[x×y]
原
=1,1101000101
直接补码阵列
[x]
补
=(0)11011, [y]
补
=(1)00001
+

习题参考答案 4
[x×y]
补
=1,0010111011
带求补器的补码阵列
[x]
补
=0 11011, [y]
补
=1 00001
乘积符号位单独运算 0⊕1=1
尾数部分算前求补输出│X│=11011,│y│=11111
X×Y=-0.1101000101
(2) 原码阵列 x=-0.11111, y=-0.11011
符号位: x
0
⊕y
0
=1⊕1=0
[x]
补
=11111, [y]
补
=11011
[x×y]
补
=0,1101000101
直接补码阵列
[x]
补
=(1)00001, [y]
补
=(1)00101
[x×y]
补
=0,11010,00101
带求补器的补码阵列
[x]
补
=1 00001, [y]
补
=1 00101
乘积符号位单独运算 1⊕1=0
尾数部分算前求补输出│X│=11111,│y│=11011

习题参考答案 5
X×Y=0.1101000101
3.7 (1) 符号位 S
f
=0⊕1=1
去掉符号位后:[y’]
补
= 00.11111,[-y’]
补
= 11.00001,[x’]
补
= 00.11000
(2) 符号位 S
f
= 1⊕0 = 1
去掉符号位后:[y’]
补
= 00.11001,[-y’]
补
= 11.00111,[x’]
补
= 00.01011
3.8 解:
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