計算機習題問答(二)

習題解答:
1、把下面給出的幾個十進制的數化成二進制的數(無法精確表示時,小數點后取3位)、八進制的數、十六進制的數:
?? 7+3/4,??? -23/64,? 27.5,? -125.9375,? 5.43
????????
答案解? 1、17+3/4=(111)2+(11)2/(100)2=(111.11)2=(7.6)8=(7.C)16
????? 提示:　3/4不必轉化成小數再用乘2取整法轉換為二進制小數,直接將11的小數點左移兩位即得0.11;???????????
2、-23/64=(-10111)226=(-0.010111)2=(-0.27)8=(-0.5C)16;
3、27.5=(11011.1)2=(33.4)8=(1B.8)16;
4、-125.9375=(-1111101.1111)2=(-175.74)8＝(-7B.F)16;
5、5.43=(101.011)2=(5.3)8=(5.6)16;
????????

?　　?

2. 把下面給出的幾種不同進制(以下標形式給出在右括號之后)的數化成十進制的數:
(1010.0101)2,???? -(101101111.101)2,?? (23.47)8,? -(1A3C.D)16
答案
1、(1010.0101)2=10.3125;
2、-(101101111.101)2=-367.625;
3、(23.47)8=2×8+3+4×8-1+7×8-2=19+0.5+0.1094=19.6094;
4、-(1A3C)16=-(1×163+10×162+3×16+12+13×16-1)=-6716.8125;
????????

?　　?

3.完成下面幾個二進制的數的算術運算:
? 1010.111+0101.101,???? 1010.111-0101.101,
? 1110*0101,??????????? 10111101/1101?
????????
答案
1、1010.111+0101.101=10000.100
2、1010.111-0101.101=101.010
3、1110*0101=1000110
4、10111101/1101=1110.100
????????

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4.回答奇偶校驗碼的用途是什么?寫出下面幾個二進制數的奇,偶校驗碼的值:
　　　　　　　　　01010111????????? 11010100
答案
奇偶校驗碼是一種能發現數據編碼中一位錯或奇數個位出錯的一種編碼,常用于存儲器讀寫檢查或ASCII字符及其它類型信息傳送過程中的出錯檢查.
1 數據01010111的奇校驗碼為001010111,偶校驗碼為101010111;
2 數據11010100的奇校驗碼為111010100,偶校驗碼為011010100.
????????

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5、寫出下面2組數的原、反、補碼表示，并用補碼計算每組數的和、差。雙符號位的作用是什么？它只出現在什么電路之處？

1、　　x=0.1101??y=-0.0111??設符號位為雙符號位
????????
答案
?則?? [x]原=[x]補=[x]反=00 1101=00 1101=00 1101
??? [y]原=11 0111?? [y]反=11 1000
???? [y]補=11 1001?? [-y]補=00 0111 ???
? [x]補+[y]補=00 1101+11 1001=00 0110
??? 故x+y=0.0110
?? [x-y]補=[x]補+[-y]補=00 1101+00 0111=01 0100 結果錯誤，正溢出
????????

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2、 x=10111101?y=-00101011?設符號位為雙符號位

????????
答案
?則?? [x]原=[x]補=[x]反=00 10111101
??? [y]原=11 00101011??? [y]反=11 11010100
???? [y]補=11 11010101 ?[-y]補=00 00101011 ???
? [x]補+[y]補=00 10111101+11 11010101=00 10010010
???故x+y= 10010010
[x-y]補=[x]補+[-y]補=00 10111101+00 00101011 =00 11101000
故x-y= 11101000
雙符號位用于簡化補碼加減運算時的判別溢出，它只出現在ALU的符號運算之處。

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6、寫出[X]移=10111101和[Y]移=00101011所代表的實際值。說明移碼的使用場合；計算二移碼數的和、差。

[x]移=10111101=27+x? \ x=(0111101) 2=(61)10

???????????? [y]移=00101011=27+y? \ [y]補=10101011

?\y=(-1010101) 2=(-85)10

????? 移碼只用于浮點數中的階碼表示。

?????????? [x]移+[y]移=10111101+00101011=11101000?

???????????????? 對運算結果要加27進行修正得01101000，即十進制-24

?????????? [x]移+[-y]移=10111101+11010101=10010010

對運算結果要加27進行修正得00010010? 發生了溢出

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７、仿照計算機的計算過程，用原碼計算在11題的第（1）小題給出的2個定點小數和乘積。
答案
x=0.1101??y=-0.0111計算過程請看Flash動畫例題解析，
X*Y最終結果為 -0.01011011 ；
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８、依照計算機的計算過程，用原碼計算在11題的第（1）小題給出的2個小數Y/X的商和正確的余數。
????????
解：計算過程參照教材89頁，Y/X 最終結果為 -0.1000, 余 0.1000*2-4 ；
????????

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．一條指令通常由哪兩部分組成？指令的操作碼一般有哪幾種組織方式？各自應用在什么場合？各自的優缺點是什么？

答案
? 一條指令由操作碼和操作數地址碼兩部分組成。對操作碼的組織與編碼有以下三種： （1）定長的操作碼的組織方案 優點：計算機的硬件設計簡單，指令譯碼和執行速度快。 缺點：當指令數量增多、指令字單獨為操作碼劃分出固定的多位后，留給表示操作數 地址的位數就會嚴重不足。 適用于字長較長的計算機系統，如32位或32位以上。 （2）變長的操作碼的組織方案 優點：在比較短的指令字中，既能表示出比較多的指令條數又能盡量滿足操作數地址 的要求。 缺點：計算機的硬件設計復雜，指令譯碼和執行速度較慢。 適用于字長較短的計算機系統，如16位或16位以下。 （3）操作碼字段與操作數地址有所交叉的方案 優點：在比較短的指令字中，既能表示出比較多的指令條數又能盡量滿足操作數地址 的要求。操作碼不再集中在指令字的最高位，而是與表示操作數地址的字段有所交叉。 缺點：計算機的硬件設計復雜，指令譯碼和執行速度較慢。 這種方案不很常用。

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2．什么是形式地址？簡述對變址尋址、相對尋址、基地址尋址應在指令中給出些什么信息？如何得到相應的實際（有效）地址？各自有什么樣的主要用法？

答案
? 表示在指令中的操作數地址稱為形式地址。 （1）變址尋址：應在指令中給出一個數值（稱為變址偏移量）及一個寄存器（稱為 變址寄存器）的編號。 實際地址（又稱有效地址）=變址寄存器的內容+變址偏移量 主要用于處理數組型數據。 （2）相對尋址：應在指令中給出一個數值（稱為相對尋址偏移量） 實際地址（又稱有效地址）=程序計數器PC的內容+相對尋址偏移量 主要用于相對轉移指令。 （3）基地址尋址：應在指令中給出一個寄存器（稱為基址寄存器）的編號。 實際地址（又稱有效地址）=程序中的地址+基址寄存器 主要用于多道程序或浮動地址程序定位存儲器空間。

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3．簡述計算機的控制器的功能和基本組成，微程序的控制器和組合邏輯的控制器在組成和運行原理方面的相同、不同之處表現在哪里？

答案
? 控制器的功能是自動連續地執行指令序列，并依據當前正在執行的指令和它所處的 執行步驟，提供出在這一時刻整機各部件要用到的控制信號。 控制器的基本組成包括 （1）程序計數器（PC） （2）指令寄存器（IR） （3）脈沖源、啟停控制邏輯、指令執行的步驟標記線路 （4）全部時序控制信號產生部件 微程序的控制器和組合邏輯的控制器在組成同類型的控制器,其共同點是： 基本功能都是提供計算機各個部件協同運行所需要的控制信號，組成部分都有程 序計數器PC，指令寄存器IR，都分成幾個執行步驟完成每一條指令的具體功能； 不同點主要表現在：處理指令執行步驟的辦法，提供控制信號的方案不一樣，組 合邏輯控制器是用節拍發生器指明指令執行步驟，用組合邏輯電路直接給出應提 供的控制信號，其優點是運行速度明顯地快，缺點是設計與實現復雜些，但隨著 大規模現場可編程集成電路的出現，該缺點已得到很大緩解；微程序的控制器是 通過微指令地址的銜接區分指令執行步驟，應提供的控制信號是從控制存儲器中 讀出來的，并經過一個微指令寄存器送到被控制部件的,其缺點是運行速度要慢 一些,優點是設計與實現簡單些,易于用于實現系列產品的控制器,理論上可實現 動態微程序設計.

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4．在16位的教學計算機上有選擇地擴展出如下幾條指令，包括確定指令格式和具體內容，指令執行步驟，每一步的操作功能和控制信號等，最后再在教學計算機上真正實現出來，調試正確并應用在程序中，要求不能破壞無關的通用寄存器的內容。 （1）兩個內存單元的內容相加，結果寫回其中一個內存單元的指令； （2）對一個通用寄存器完成高、低位字節內容交換的指令； （3）一個內存單元的內容與一個通用寄存器的內容異或，結果寫回該通用寄存器。

答案 請在實驗中實現。

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5．在8位的教學計算機上有選擇地擴展出如下幾條指令，包括確定指令格式和具體內容，指令執行步驟，第一步的操作功能和控制信號等，最后再在教學計算機上真正實現出來，調試正確并應用在程序中。 （1）ADC指令 （2）OR指令 （3）TEST指令 （4）DEC指令 （5）正常的IN，OUT指令 （6）中斷隱指令、中斷返回指令（IRET）

答案 請在實驗中實現。

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