计算机组成原理第五版 白中英(详细)第4章习题参考答案
白中英《计算机组成原理》(第5版)笔记和课后习题详解复习答案
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第1章计算机系统概论
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
第2章运算方法和运算器
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
第3章多层次的存储器
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
第4章指令系统
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
第5章中央处理器
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
第6章总线系统
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
第7章外存与I/O设备
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
第8章输入输出系统
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
第9章并行组织与结构
9.1复习笔记
9.2课后习题详解
第10章课程教学实验设计
第11章课程综合设计。
计算机组成原理(白中英)第4章
A2
7
• (1)零地址指令的指令字中只有操作码，而没有Байду номын сангаас 址码。 • (2)一地址指令常称为单操作数指令。 OP (A) -> A (AC) OP (A) -> AC • (3)二地址指令常称为双操作数指令。 (A1) OP (A2) -> A1 • (4)三地址指令字中有三个操作数地址。 • (A1) OP (A2) -> A3 • OP表示操作性质;（AC）表示累加寄存器AC中的数； （A）表示内存中地址为A的存储单元中的数或运 算器中地址为A的通用寄存器中的数；→表示把操 作（运算）结果传送到指定的地方。
• 变址和基值寻址方式 • 变址寻址方式与基值寻址方式有点 类似，它们都是把某个变址寄存器或基 值寄存器的内容，加上指令格式中的形 式地址而形成操作数的有效地址。 • 但使用变址寻址方式的目的不在于 扩大寻址空间，而在于实现程序块的规 律变化。
2015年6月24日8时57分 29
指令和数据的寻址方式
2015年6月24日8时57分 11
• 4.指令助记符
• 由于硬件只能识别1和0，所以采用 二进制操作码是必要的，但是书写程序 却非常麻烦。 • 为了便于书写和阅读程序，每条指 令通常用3个或4个英文缩写字母来表示。 这种缩写码叫做指令助记符。 • 在不同的计算机中，指令助记符的 规定是不一样的。因此，指令助记符还 必须转换成与它们相对应的二进制码。
2015年6月24日8时57分 12
指令格式举例 八位微型计算机的指令格式
8位微型机字长只有8位，指令结构是一种可变字 长形式，包含单字长、双字长、三字长指令等多种。
单字长指令 操作数 双字长指令 操作数 三字长指令 操作数
操作数地址 操作数地址 操作数地址
计算机组成原理课后答案白中英主编第五版
计算机组成原理课后答案白中英主编第五版计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要基础课程，它涵盖了计算机硬件系统的基本组成、工作原理和设计方法。
白中英主编的第五版教材是许多高校广泛采用的教材之一。
以下是对该教材课后习题的答案解析。
首先，让我们来了解一下计算机系统的层次结构。
从最上层的应用程序，到操作系统、指令系统、微体系结构，再到硬件逻辑层，每一层都有其独特的功能和作用。
在这个层次结构中，上层是通过下层来实现其功能的，而下层则为上层提供服务和支持。
在存储系统方面，我们需要掌握存储器的分类、存储容量的计算、存储速度的衡量指标等。
例如，随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的区别，以及高速缓冲存储器（Cache）在提高计算机性能方面的作用。
Cache 的命中率是一个重要的概念，它直接影响到计算机系统的运行效率。
指令系统是计算机能够执行的操作的集合。
指令的格式、寻址方式以及指令的分类都是需要重点掌握的内容。
不同的寻址方式，如立即寻址、直接寻址、间接寻址等，为程序设计提供了丰富的手段。
中央处理器（CPU）是计算机的核心部件。
它的功能包括指令控制、操作控制、时间控制和数据加工。
CPU 的结构包括控制器和运算器两大部分。
控制器负责指令的读取、译码和执行的控制，而运算器则负责数据的运算和处理。
总线是计算机各部件之间传输信息的公共通路。
总线的分类、总线的性能指标以及总线的仲裁方式等都是需要了解的知识点。
例如，总线带宽的计算、同步总线和异步总线的区别等。
输入输出系统也是计算机组成原理中的重要部分。
包括输入输出设备的分类、接口的功能和组成、数据传输的控制方式等。
中断方式和DMA 方式在提高输入输出效率方面发挥了重要作用。
在课后习题中，可能会有一些关于上述知识点的理论性问题，要求我们对概念进行准确的阐述和理解。
例如，“请简述计算机存储系统的层次结构及其特点”，对于这样的问题，我们要清晰地回答出各个层次的名称、特点以及它们之间的关系。
计算机组成原理 第五版 习题答案
（最接近 0 的负数）即： −2−27 × (2−1 + 2−22 )
负最小 E = 11…1， M = 00…0， Ms =1
8个
22 个
即： 227−1× (−1)
规格化所表示的范围用集合表示为：
[ 2−27 × 2−1 , 227−1× (1− 2−22 ) ] [ 227−1× (−1) , −2−27 × (2−1 + 2−22 ) ]
计算机组成原理 第五版 习题答案
计算机组成原理 第五版 习题答案
第一章 .............................................................................................................................................. 1 第二章 .............................................................................................................................................. 3 第三章 ............................................................................................................................................ 14 第四章 ............................................................................................................................................ 19 第五章 ............................................................................................................................................ 21 第六章 ............................................................................................................................................ 27 第七章 ............................................................................................................................................ 31 第八章 ............................................................................................................................................ 34 第九章 ............................................................................................................................................ 36
《计算机组成原理-白中英版》习题答案
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、移码表示（用8位二进制数）。
其中MSB是最高位（又是符号位）LSB是最低位。
如果是小数，小数点在MSB之后；如果是整数，小数点在LSB之后。
(1) -35/64 (2) 23/128 (3) -127 (4) 用小数表示-1 (5) 用整数表示-1解：(1)先把十进制数-35/64写成二进制小数：(-35/64)10=(-100011/1000000)2=(-100011×2-6)2=(-0.100011)2令x=-0.100011B∴ [x]原=1.1000110 (注意位数为8位) [x]反=1.0111001[x]补=1.0111010 [x]移=0.0111010(2) 先把十进制数23/128写成二进制小数：(23/128)10=(10111/10000000)2=(10111×2-111)2=(0.0001011)2令x=0.0001011B∴ [x]原=0.0001011 [x]反=0.0001011[x]补=0.0001011 [x]移=1.0001011(3) 先把十进制数-127写成二进制小数：(-127)10=(-1111111)2令x= -1111111B∴ [x]原=1.1111111 [x]反=1.0000000[x]补=1.0000001 [x]移=1.0000001(4) 令x=-1.000000B∴ 原码、反码无法表示[x]补=1.0000000 [x]移=0.0000000(5) 令Y=-1=-0000001B∴ [Y]原=10000001 [Y]反=11111110[Y]补=11111111 [Y]移=011111115.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。
（2）X=0.11011 Y= -0.10101解：x+y = 0.00110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。
计算机组成原理第五版-白中英(详细)第4章习题参考答案
第4章习题参考答案1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理为什么答：不合理。
指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。
一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。
2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。
答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。
双操作数指令单操作数指令无操作数指令3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 10 !9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1) 单字长二地址指令。
》(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。
(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。
4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 10 9 8 7 4 3 015 10 9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。
(2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。
有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。
|5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 12 11 9 8 6 5 3 2 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。
计算机组成原理课后答案 中英主编第五版
计算机组成原理课后答案中英主编第五版计算机组成原理课后答案第一章：计算机系统概述1. 数据是计算机系统处理的基本对象，其形式包括数字、文本、图像、音频等多种类型。
2. 信息是对数据进行加工处理后得到的有用结果，例如计算、存储、传输等操作。
3. 计算机系统组成包括硬件和软件两个部分。
硬件包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备等；软件包括系统软件和应用软件两部分。
4. 计算机系统的层次结构包括硬件层、指令系统层、操作系统层和应用层等，每一层都在上层的基础上提供更高级的功能，为上层提供服务。
第二章：数字系统1. 数制是一种用来表示数字的符号体系，常见的数制包括二进制、八进制、十进制和十六进制。
2. 在二进制系统中，每一位上的数值称为位权，位权的值是2的幂次方。
3. 二进制转换为十进制可以使用位置权重法，将二进制数每一位与对应的位权相乘，然后求和即可。
4. 十进制转换为二进制可以使用短除法，不断将十进制数除以2取余数，直到商为0为止，将余数按倒序排列即为二进制数。
第三章：汇编语言1. 汇编语言是一种与机器语言直接对应的低级语言，使用助记符来表示机器指令。
2. 汇编语言的指令包括数据传输指令、运算指令、逻辑指令、控制转移指令等，用于完成各种计算机操作。
3. 汇编程序是由一系列汇编语句组成的程序，需要经过汇编器的处理转换为机器语言程序，再由计算机执行。
4. 汇编语言相对于机器语言具有可读性强、编写方便的优点，但是移植性较差，需要根据不同的硬件平台进行适配。
第四章：总线1. 总线是计算机各部件之间传输数据和信号的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线等。
2. 数据总线用于传输数据，地址总线用于指定操作的存储单元或者IO设备，控制总线用于传递控制信息。
3. 总线的性能指标包括宽度（数据位宽）、带宽（传输速率）和周期（传输时间）等。
第五章：存储器1. 存储器是计算机中用于存储指令和数据的设备，包括主存储器和辅助存储器两部分。
白中英《计算机组成原理》第5版考研教材及真题视频讲解
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2．理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。
3．能够综合运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。
考纲要求1．计算机发展历程2．计算机系统层次结构（1）计算机硬件的基本组成；（2）计算机软件的分类；（3）计算机的工作过程。
3．计算机的性能指标吞吐量、响应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、C PU执行时间；MIPS、MFLOPS1.1 计算机系统的分类一、计算机系统的分类如图1-1所示。
图1-1 计算机系统分类图二、计算机系统的基本组成如图1-2所示。
图1-2 计算机系统组成图三、概述计算机的分类：机械计算机电子模拟计算机：数值由连续的量来表示。
电子数字计算机：计算机中的数值由不连续的数字来表示。
专用机：经济，有效，快速，适应性差通用机：适应性强巨型机大型机中型机小型机微型机单片机低简易性高高体积，功耗，性能，价格低如图1-3所示。
图1-3数字计算机与模拟计算机的主要区别如表1-1所示。
表1-1 数字计算机与模拟计算机的主要区别考研真题精选一、选择题1下列关于冯·诺依曼结构计算机基本思想的叙述中，错误的是（）。
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第4章习题参考答案
1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？
答：不合理。
指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。
一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。
2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。
答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。
双操作数指令
单操作数指令
无操作数指令
3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
答：该指令格式及寻址方式特点如下：
(1) 单字长二地址指令。
(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。
(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。
4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 10 9 8 7 4 3 0
答：该指令格式及寻址方式特点如下：
(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。
(2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数
在主存中。
有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。
5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
答：该指令格式及寻址方式特点如下：
(1)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄
存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。
根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；
(2)因为OP为4位，所以最多可以有16种操作。
6．一种单地址指令格式如下所示，其中为I间接特征，X为寻址模式，D为形式地址，I、X、D组成该指令的操作数有效地址E，设R为变址寄存器，R1为基值寄存器，PC为程序计数器，请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名
答：①直接寻址②相对寻址③变址寻址
④基址寻址⑤间接寻址⑥先基址后间接寻址
7．某计算机字长为32位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有40条指令。
试采用直接、立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。
答：根据题意，40种指令至少需6位OP；四种寻址方式至少需用2位表示；主存为64K，则地址需要16位，而机器字长为32位，可设计如下格式：
设：
寻址方式X=00为直接寻址方式，由16位的D直接给出有效地址，EA=D
寻址方式X=01为立即寻址方式，由16位的D直接给出操作数，操作数=D
寻址方式X=10为变址寻址方式，设变址寄存器为IR，则EA=(IR)+D
寻址方式X=11为相对寻址方式，设程序计数器为PC，则EA=(PC)+D(D可正可负)
注：IR和PC的位数与机器的字长相等，均为32位
8．某机字长为32位，主存容量为1M，单字长指令，有50种操作码，采用寄
存器寻址、寄存器间接寻址、立即、直接等寻址方式。
CPU中有PC，IR，AR，DR和16个通用寄存器。
问：
(1)指令格式如何安排?
(2) 能否增加其他寻址方式?
答：
(1) 根据题意，50种操作码至少需6位OP；寻址方式可用2位分别表示最多4种寻址方式；用4位编码选择16个通用寄存器之一作为源操作数或目的操作数，因机器字长为32位，固还剩20位可表示形式地址D
D
寻址方式字段=00，表示D为寄存器寻址，实际使用D中的4位进行寄存器选择；寻址方式字段=01，表示寄存器间接寻址，实际使用D中的4位进行寄存器选择；寻址方式字段=10，表示立即寻址，可使用D的全部确定一个立即数；
寻址方式字段=11，表示直接寻址，20位的D可确定一个存储单元。
(2) 若将形式地址的位数减少，则可以增加其他的寻址方式
9．设某机字长为32位，CPU中有16个32位通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。
如果采用通用寄存器作基址寄存器，则RS型指令的最大存储空间是多少?
答：根据题意，64种操作至少需6位OP；用2位表示四种寻址方式；寄存器16个源操作数和目的操作数各用4位，因机器字长为32位，固还剩16位可表示形式地址D
空间最大可达232单元。
10．将表4.9的指令系统设计成二地址格式的指令系统。
答：表4.9中的指令共有29条，故操作码字段需要5位；设这些指令支持9种寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、堆栈寻址，则源和目的操作数各需要4位来确定其寻址方式；因字长为32位，故还剩余19位用于表示源和目的操作数的形式地址，可取形式地址为9位，多余的1位可以加在操作码字段。
即，格式如下：
11．从以下有关RISC的描述中，选择正确答案。
A．采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况。
B．为了实现兼容，新设计的RISC，是从原来CISC系统的指令系统中挑选一
部分实现的。
C. RISC的主要目标是减少指令数。
D．RISC设有乘、除法指令和浮点运算指令。
答：C
12．根据操作数所在位置，指出其寻址方式(填空)：
(1) 操作数在寄存器中，为(A)寻址方式。
(2) 操作数地址在寄存器，为(B)寻址方式。
(3) 操作数在指令中，为(C)寻址方式。
(4) 操作数地址(主存)在指令中，为(D)寻址方式。
(5) 操作数的地址，为某一寄存器内容与位移量之和，可以是(E，F，G)寻址方式。
答：A. 寄存器 B. 寄存器间接
C. 立即
D. 直接
E,F,G. 基址、变址、相对
13．将C语句翻译成MIPS R4000汇编语言代码。
C赋值语句是：ƒ=（g+h）-（i+j）
假设变量ƒ、g、h、i、j分别分配给寄存器$s0、$s1、$s2、$s3、$s4。
答：该语句翻译成MIPS R4000汇编语句如下：
add $s5,$s1,$s2 ;将g+h的和存入寄存器$s5中($s5=$s1+$s2)
add $s6,$s3,$s4 ;将i+j的和存入寄存器$s6中($s6=$s3+$s4)
sub $s0,$s5,$s6 ;将结果存入寄存器$s0中($s0=$s5-$s6)
14．将如下MIPS R4000汇编语言翻译成机器语言指令。
lw $t0,1200($t1)
add $t0,$s2,$t0
sw $t0,1200($t1)
答：已知MIPS指令的字段值如下表所示，而且寄存器$s0~$s7对应的寄存器号
15．将下面一条ARM汇编语言指令翻译成用十进制和二进制表示的机器语言指令：ADD r5,r1,r2
16．将下面C语言翻译成ARM汇编语言代码，C赋值语句是：ƒ=（g+h）-（i+j）
假设变量ƒ、g、h、i、j分别放在寄存器r0、r1、r2、r3、r4中
答：该语句翻译成ARM汇编语句如下：
add r5,r1,r2 ;将g+h的和存入寄存器r5中(r5=r1+r2)
add r6,r3,r4 ;将i+j的和存入寄存器r6中(r6=r3+r4)
sub r0,r5,r6 ;将结果存入寄存器r0中(r0=r5-r6)。