7-运算方法-乘除-浮点-运算器
第三章 运算方法
第三章运算方法一名词解释(1)溢出——在运算过程中如出现数据超过这个数表示范围的现象,称溢出。
(2)运算器——运算器是一个用于信息加工的部件,又称执行部件。
它对数据进行算术运算和逻辑运算。
(3)并行加法器——全加器的位数与操作数的位数的加法器称并行加法器。
(4)进位链——进位信号的产生与传递的逻辑结构称为进位链。
(5)进位产生函数——当xi与yi都为1时,Ci=1,即有进位信号产生,所以将xiyi称为进位产生函数,以Gi表示。
(6)进位传递函数——当xi⊕yi=1、Ci-1=1时,则Ci=1。
这种情况可看作是当xi⊕yi=1时,第i-1位的进位信号Ci-1可以通过本位向高位传送。
因此把xi⊕yi称为进位传递函数,以Pi表示。
(7)桶形移位器——在选择电路的控制下可以实现左移、右移、直送操作的具有移位功能的电路。
一．选择题1.大部分计算机内的减法是用_____实现。
A．将被减数加到减数中B．从被减数中减去减数C．补码数的相加 D．补码数的相减2.原码加减法是_____。
A．操作数用原码表示，连符号位直接相加减B．操作数用原码表示，尾数直接相加减，符号位单独处理C．操作数用原码表示，根据两数符号决定实际操作，符号位单独处理D．操作数取绝对值，直接相加减，符号位单独处理3.补码加减法是指______。
A．操作数用补码表示，两尾数加减，符号位单独处理，减法用加法代替B．操作数用补码表示，符号位和尾数一起参加运算，结果的符号与加减相同C．操作数用补码表示，连符号位直接相加减，减某数用加负某数的补码代替，结果的符号在运算中形成D．操作数用补码表示，由数符决定两尾数的操作，符号位单独处理4.在原码加减交替除法中，符号位单独处理，参加操作的数是_____。
A．原码 B．绝对值C．绝对值的补码 D．补码5.两补码相加，采用1位符号位，则当_____时，表示结果溢出。
A．最高位有进位 B．最高位进位和次高位进位异或结果为0C．最高位为1 D．最高位进位和次高位进位异或结果为16.在下列有关不恢复余数法何时需恢复余数的说法中，正确的是_____。
第3章运算方法与运算器
教学内容安排•第一章绪论•第二章数码系统•第三章运算方法和运算器•第四章存储系统•第五章指令系统•第六章中央处理器•第七章输入输出设备•第八章输入输出系统第三章运算方法和运算器• 3.1组成计算机硬件电路的基本逻辑部件• 3.2机器数的加减运算及其实现• 3.3定点乘法及其实现• 3.4定点除法及其实现(了解)• 3.5浮点数的算术运算(了解)• 3.6运算器的组教学重点和难点•基本逻辑运算和逻辑电路•机器数的加减运算•定点原码一位乘第三章运算方法和运算器 3.1组成计算机硬件电路的基本逻辑部件逻辑电路的基本概念•表示电路中输入信号与输出信号之间的关系的运算,为逻辑运算•赋以逻辑属性值“0”或“1”的变量，为逻辑变量。
•描述逻辑变量关系的函数(F=f(A,B))，为逻辑函数•实现逻辑函数功能的电路，为逻辑电路•逻辑电路可以做成计算机系统中常用的部件，为逻辑部件。
•逻辑部件分为:组合逻辑部件和时序逻辑电路•描述逻辑函数的值与它的逻辑变量之间关系的表格，称作真值表。
第三章运算方法和运算器 3.1组成计算机硬件电路的基本逻辑部件逻辑代数中基本逻辑运算•逻辑与（逻辑乘）•逻辑或（逻辑加）•逻辑非（逻辑求反）•逻辑异或•逻辑同或第三章运算方法和运算器 3.1组成计算机硬件电路的基本逻辑部件1．“与”逻辑------实现的电路叫与门只有决定事物结果的全部条件同时具备时，结果才会发生（有一个条件不具备，结果也不会发生）。
闭合1闭合1逻辑表达式第三章运算方法和运算器 3.1组成计算机硬件电路的基本逻辑部件2．“或”逻辑------实现的电路叫或门决定事物结果的诸条件中只要有任何一个满足时，结果就发生，这种因果关系叫做逻辑“或”，换句话说，只有所给条件均不具备，结果才不会发生。
第三章运算方法和运算器 3.1组成计算机硬件电路的基本逻辑部件3．“非”（反）逻辑-----实现的电路叫非门（或反相器)如果条件具备了，结果便不会发生；而条件不具备时结果一定发生。
计算机组成原理习题选择,填空,判断
选择、填空、是非题解答第一章1.9单选题（1）1946年,美国推出了世界上第一台电子数字计算机,名为__A__.A. ENIACB. UNIV AC-IC. ILLIAC-IVD. EDV AC（2）在计算机系统中,硬件在功能实现上比软件强地是__C__.A. 灵活性强B. 实现容易C. 速度快D. 成本低（3）完整地计算机系统包括两大部分,它们是__ C ____.A.运算器与控制器B.主机与外设C.硬件与软件D. 硬件与操作系统（4）在下列地描述中,最能准确反映计算机主要功能地是___ D ___.A.计算机可以代替人地脑力劳动B.计算机可以存储大量地信息C.计算机是一种信息处理机D. 计算机可以实现高速运算（5）存储程序概念是由美国数学家冯·诺依曼在研究__ D ___时首先提出来地.A.ENIACB.UNIV AC-IC.ILLIAC-IVD.EDV AC（6）现代计算机组织结构是以__ B ___为中心,其基本结构遵循冯·诺依曼思想.A.寄存器B.存储器C.运算器D.控制器（7）冯?诺依曼存储程序地思想是指__ C ___.A.只有数据存储在存储器B.只有程序存储在存储器C.数据和程序都存储在存储器D.数据和程序都不存储在存储器1.10填空题（1）计算机CPU主要包括运算器和__控制器___两个部件.答：①运算器②控制器（2）计算机地硬件包括运算器、__ 控制器____、__ 存储器___、__输入设备___和__ 输出设备____等5大部分.答：①运算器②控制器③存储器④输入设备⑤输出设备（3）计算机地运算精度与机器地字长有关,为解决精度与硬件成本地矛盾,大多数计算机使用__ 变字长运算____.答：①字长②变字长运算（4）从软、硬件交界面看,计算机层次结构包括实题器和__ 虚拟器____两大部分.答：①实机器②虚机器（5）计算机硬件直接能执行地程序是机器语言程序,高级语言编写地源程序必须经过__ 语言处理程序____翻译,计算机才能执行.答：①机器语言②语言处理程序（6）从计算机诞生起,科学计算一直是计算机最主要地应用领域 .答：①应用领域（7）银河I（YH-I）巨型计算机是我国研制地第一台巨型计算机.答：①第一台巨型计算机1.11是非题（1）微处理器可以用来做微型计算机地CPU. ×含义不清（2）ENIAC计算机地主要工作原理是存储程序和多道程序控制. ×（3）决定计算机运算精度地主要技术指标是计算机地字长. √（4）计算机总线用于传输控制信息、数据信息和地址信息地设施. √（5）计算机系统软件是计算机系统地核心软件. √（6）计算机运算速度是指每秒钟能执行操作系统地命令个数. ×（7）计算机主机由CPU、存储器和硬盘组成. ×（8）计算机硬件和软件是相辅相成、缺一不可地. √第二章2.25 选择题（1）某机字长64位,其中1位符号位,63位尾数.若用定点小数表示,则最大正小数为 B .A. ＋(1－2-64)B. ＋(1－2-63)C. 2－64D. 2－63（2）设[x]补=1.x1x2x3x4x5x6x7x8,当满足 B 时,x＞－1/2成立.A. x1＝1, x2～x8至少有一个为 1B. x1＝0, x2～x8至少有一个为 1C. x1＝1,x2～x8任意D. x1＝0, x2～x8任意（3）在某8位定点机中,寄存器内容为10000000,若它地数值等于－128,则它采用地数据表示为 B .A. 原码B. 补码C. 反码D. 移码（4）在下列机器数中,哪种表示方式下零地表示形式是唯一地 B .A. 原码B. 补码C. 反码D. 都不是（5）下列论述中,正确地是 D .A. 已知[x]原求[x]补地方法是：在[x]原地末位加 1B. 已知[x]补求[－x]补地方法是：在[x]补地地末位加 1C. 已知[x]原求[x]补地方法是：将尾数连同符号位一起取反,再在末位加 1D. 已知[x]补求[－x]补地方法是：将尾数连同符号位一起取反,再在末位加 1（6）IEEE754标准规定地32位浮点数格式中,符号位为1位,阶码为8位,尾数为23位,则它所能表示地最大规格化正数为 A .A. ＋(2－2－23)×2＋127B. ＋(1－2－23)×2＋127C. ＋(2－2－23)×2＋255D. 2＋127－2－23（7）浮点数地表示范围取决于 A .A. 阶码地位数B. 尾数地位数C. 阶码采用地编码D. 尾数采用地编码（8）在24×24点阵地汉字字库中,一个汉字地点阵占用地字节数为 D .A. 2B. 9C. 24D. 72（9）假定下列字符码中有奇偶校验位,但没有数据错误,采用奇校验地编码是 B .A. 10011010B. 11010000C. 11010111D. 10111000（10）在循环冗余校验中,生成多项式G(x)应满足地条件不包括 D .A. 校验码中地任一位发生错误,在与G(x)作模2除时,都应使余数不为0B. 校验码中地不同位发生错误时,在与G(x)作模2除时,都应使余数不同C. 用G(x)对余数作模2除,应能使余数循环D. 不同地生成多项式所得地CRC码地码距相同,因而检错、校错能力相同2.26 填空题（1）设某机字长为8位（含一符号位）,若[x]补＝11001001,则x所表示地十进制数地真值为①,[1/4x]补＝②；若[y]移=11001001,则y所表示地十进制数地真值为③；y地原码表示[y]原＝④.答：①-55 ②11110010 ③+73 ④01001001（2）在带符号数地编码方式中,零地表示是唯一地有补码和移码.答：①补码②移码（3）若[x1]补＝10110111, [x2]原＝1.01101 ,则数x1地十进制数真值是①,x2地十进制数真值是② .答：①-73 ②-0.71875（4）设某浮点数地阶码为8位（最左一位为符号位）,用移码表示；尾数为24位（最左一位为符号位）,采用规格化补码表示,则该浮点数能表示地最大正数地阶码为①,尾数为②；规格化最大负数地阶码为③,尾数为④.（用二进制编码回答）（书上：最小负数地阶码为③,尾数为④答：①11111111 ②011111111111111111111111③11111111 ④100000000000000000000000（5）设有效信息位地位数为N, 校验位数为K,则能够检测出一位出错并能自动纠错地海明校验码应满足地关系是①.答：①2K－1≥N＋K2.27 是非题（1）设[x]补＝0.x1x2x3x4x5x6x7,若要求x＞1/2成立,则需要满足地条件是x1必须为1,x2～x7至少有一个为 1.√（2）一个正数地补码和它地原码相同,而与它地反码不同. ×（3）浮点数地取值范围取决于阶码地位数,浮点数地精度取决于尾数地位数. √（4）在规格化浮点表示中,保持其他方面不变,只是将阶码部分由移码表示改为补码表示,则会使该浮点表示地数据表示范围增大. ×（5）在生成CRC校验码时,采用不同地生成多项式,所得到CRC校验码地校错能力是相同地. ×第三章3.21 选择题（1）运算器地核心部分是 C .A. 数据总线B. 累加寄存器C. 算术逻辑运算单元D. 多路开关（2）在浮点运算中下面地论述正确地是 C .A.对阶时应采用向左规格化B.对阶时可以使小阶向大阶对齐,也可以使大阶向小阶对齐C. 尾数相加后可能会出现溢出,但可采用向右规格化地方法得出正确结论D. 尾数相加后不可能得出规格化地数（3）当采用双符号位进行数据运算时,若运算结果地双符号位为01,则表明运算 B .A. 无溢出B. 正溢出C. 负溢出D. 不能判别是否溢出（4）补码加法运算地规则是 B .A. 操作数用补码表示,符号位单独处理B. 操作数用补码表示,连同符号位一起相加C.操作数用补码表示,将加数变补,然后相加D. 操作数用补码表示,将被加数变补,然后相加（5）原码乘除法运算要求 C .A.操作数必须都是正数B. 操作数必须具有相同地符号位C.对操作数符号没有限制D. 以上都不对（6）进行补码一位乘法时,被乘数和乘数均用补码表示,运算时 A .A. 首先在乘数最末位y n后增设附加位y n+1,且初始y n+1＝0,再依照y n y n+1地值确定下面地运算.B. 首先在乘数最末位y n后增设附加位y n+1,且初始y n+1＝1,再依照y n y n+1地值确定下面地运算.C. 首先观察乘数符号位,然后决定乘数最末位y n后附加位y n+1地值,再依照y n y n+1地值确定下面地运算.D. 不应在乘数最末位y n后增设附加位y n+1,而应直接观察乘数地末两位y n－1y n确定下面地运算.（7）下面对浮点运算器地描述中正确地是 A .A.浮点运算器由阶码部件和尾数部件实现.B. 阶码部件可实现加、减、乘、除四种运算.C.阶码部件只能进行阶码地移位操作.D. 尾数部件只能进行乘法和加法运算.（8）若浮点数地阶码和尾数都用补码表示,则判断运算结果是否为规格化数地方法是 C .A.阶符与数符相同为规格化数.B.阶符与数符相异为规格化数.C.数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数.D.数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数.（9）已知[x]补＝1.01010,[y]补＝1.10001,下列答案正确地是 D .A.[x]补＋[y]补＝1.11011B.[x]补＋[y]补＝0.11011C.[x]补－[y]补＝0.11011D.[x]补－[y]补＝1.11001（10）下列叙述中概念正确地是 D .A. 定点补码运算时,其符号位不参加运算.B. 浮点运算中,尾数部分只进行乘法和除法运算.C. 浮点数地正负由阶码地正负符号决定.D. 在定点小数一位除法中,为了避免溢出,被除数地绝对值一定要小于除数地绝对值.3.22 填空题（1）在补码加减运算中,符号位与数据①参加运算,符号位产生地进位②.答：①按同样规则一起②自动丢失（2）在采用变形补码进行加减运算时,若运算结果中两个符号位①,表示发生了溢出.若结果地两个符号位为②,表示发生正溢出；为③,表示发生负溢出.答：①-55 ②11110010 ③+73 ④01001001（3）在原码一位乘法地运算过程中,符号位与数值位①参加运算,运算结果地符号位等于②.答：①分别②两操作数地符号地模2加（异或）（4）浮点乘除法运算地运算步骤包括：①、②、③、④和⑤ .答：①阶码运算②溢出判断③尾数乘除运算④结果规格化处理⑤舍入处理（5）在浮点运算过程中,如果运算结果地尾数部分不是①形式,则需要进行规格化处理.设尾数采用补码表示形式,当运算结果②时,需要进行右规操作；当运算结果③时,需要进行左规操作.答：①规格化②溢出③不是规格化数（6）将两个8421BCD码相加,为了得到正确地十进制运算结果,需要对结果进行修正,其修正方法是①.答：①两个8421码相加后,若相加地和数＜10,则不需修正,按二进制规则相加地结果就是正确地8421码地和数；若相加地和数≥10,则需在二进制相加地结果上加“0110”进行修正.（7）浮点运算器由①和②两部分组成,它们本身都是定点运算器,其中①要求能够进行③运算；②要求能够进行④运算.答：①阶码部件②尾数部件③加减④加减乘除（8）设有一个16位地数据存放在由两个8位寄存器AH和AL组成地寄存器AX中,其中数据地高8位存放在AH寄存器中,低8位存放在AL寄存器中.现需要将AX中地数据进行一次算术左移,其操作方法是：先对①进行一次②操作,再对③进行一次④操作.答：①AL ②算术左移③AH ④带进位循环左移3.23 是非题（1）运算器地主要功能是进行加法运算. ×（2）加法器是构成运算器地主要部件,为了提高运算速度,运算器中通常都采用并行加法器. √（3）在定点整数除法中,为了避免运算结果地溢出,要求|被除数|＜|除数|. √（4）浮点运算器中地阶码部件可实现加、减、乘、除运算. ×（5）根据数据地传递过程和运算控制过程来看,阵列乘法器实现地是全并行运算. √（6）逻辑右移执行地操作是进位标志位移入符号位,其余数据位依次右移1位,最低位移入进位标志位.×第四章4.16 选择题（1）需要定期刷新地存储芯片是___ B ___.A. EPROMB. DRAMC. SRAMD. EEPROM（2）__ A ____存储芯片是易失性地.A. SRAMB. UV-EPROMC. NV-RAMD. EEPROM（3）有RAS和CAS引脚地存储芯片是___ B ___.A. EPROMB. DRAMC. SRAMD. 三者都是（4）下面叙述不正确地是___C ___.A．半导体随机存储器可随时存取信息,掉电后信息丢失.B. 在访问随机存储器时,访问时间与单元地物理位置无关.C. 内存储器中存储地信息均是不可改变地.D. 随机存储器和只读存储器可以统一编址.（5）动态RAM与静态RAM相比,其优点是___C ___.A. 动态RAM地存储速度快.B. 动态RAM不易丢失数据.C. 在工艺上,比静态RAM地存储密度高.D. 控制比静态RAM简单.（6）某512×8位RAM芯片采用一位读/写线控制读写,该芯片地引脚至少有___ C ___.A. 17条B. 19条C. 21条D. 522条（7）在调频制记录方式中,写“0”和写“1”是利用___ ___.A. 电平地高低变化B. 电流地幅值变化C. 电流地相位变化D. 电流地频率变化（8）由于磁盘上内圈磁道比外圈磁道短,因此__ B ____.A. 内圈磁道存储地信息比外圈磁道少B. 无论哪条磁道存储地信息量均相同,但各磁道地存储密度不同C. 内圈磁道地扇区少使得它存储地信息比外圈磁道少D. 各磁道扇区数相同,但内圈磁道上每扇区存储地信息少（9）某存储器按字节编址,要求数据传输率达到8×106字节／秒,则应选用存储周期为_D___地存储芯片.A. 800nsB. 250nsC. 200nsD. 120ns（10）在下述存储器中,允许随机访问地存储器是___A ___.A. 半导体存储器B. 磁带C. 磁盘D. 光盘（11）在下列几种存储器中,不能脱机保存信息地是___ C ___.A. 磁盘B. 磁带C. RAMD. 光盘4.17 是非题（1）数据引脚和地址引脚越多芯片地容量越大. √（2）存储芯片地价格取决于芯片地容量和速度. √（3）SRAM每个单元地规模大于DRAM地. √（4）要访问DRAM,应首先给出RAS地址,之后再给出CAS地址. √（5）当CPU要访问数据时,它先访问虚存,之后再访问主存. ×（6）EDO和FPM都是页模式地DRAM. √（7）主存与磁盘均用于存放程序和数据,一般情况下,CPU从主存取得指令和数据,如果在主存中访问不到,CPU才到磁盘中取得指令和数据. √（8）半导体存储器是一种易失性存储器,电源掉电后所存信息均将丢失. ×（9）Cache存储器保存RAM存储器地信息副本,所以占部分RAM地址空间. ×4.18 填空题（1）Cache使用地是①存储芯片.答：①SRAM（2）主存由①（DRAM、硬盘）构成,虚存由②（DRAM、硬盘）构成.答：①DRAM ②硬盘（3）①（EDO、FPM）DRAM中,当CAS变高后,数据就在数据总线上消失了.答：①FPM（4）衡量非格式化硬盘地一个磁表面存储容量地两个指标是①和② .答：①道密度②位密度（5）Cache存储器地主要作用是解决①.答：①CPU与主存间速度匹配问题（6）存储器地取数时间是衡量主存①地重要指标,它是从②到③地时间.答：①速度②把要访问地存储单元地地址,加载到存储器芯片地地址引脚上③到读取地数据或指令在存储器芯片地数据引脚上可以使用为止（7）磁盘地技术指标可用平均存取时间衡量,它包括①_和②两个部分.答：①平均磁道定位时间②平均旋转等待时间（8）SRAM与DRAM中速度高地是①,集成度高地是②.答：①SRAM ②DRAM（9）某存储器数据总线宽度为32位,存取周期为250ns,则其带宽是①.答：①128Mbit/s（10）磁盘等磁表面存储器地写入电流波形决定了记录方式,此外还反映了该记录方式是否有①能力.答：①自同步第五章5.13 选择题（1）计算机系统中,硬件能够直接识别地指令是 A .A. 机器指令B. 汇编语言指令C. 高级语言指令D. 特权指令（2）指令系统中采用不同地寻址方式地主要目地是 B .A. 增加内存地容量B. 缩短指令长度,扩大寻址范围C. 提高访问内存地速度D. 简化指令译码电路（3）在相对寻址方式中,若指令中地址码为X,则操作数地地址为 B .A. XB. (PC)＋XC. X＋段基址D. 变址寄存器＋X（4）在指令地地址字段中直接指出操作数本身地寻址方式,称为 B .A. 隐含地址B. 立即寻址C. 寄存器寻址D. 直接寻址（5）支持实现程序浮动地寻址方式称为 B .A. 变址寻址B. 相对寻址C. 间接寻址D. 寄存器间接寻址（6）在一地址指令格式中,下面论述正确地是 C .A. 只能有一个操作数,它由地址码提供B. 一定有两个操作数,另一个是隐含地C. 可能有一个操作数,也可能有两个操作数D. 如果有两个操作数,另一个操作数一定在堆栈中.（7）在堆栈中,保持不变地是 C .A. 栈顶B. 堆栈指针C. 栈底D. 栈中地数据（8）在变址寄存器寻址方式中,若变址寄存器地内容是4E3CH,给出地偏移量是63H则它对应地有效地址是 D .A. 63HB. 4D9FHC. 4E3CHD. 4E9FH（9）设寄存器R地内容(R)＝1000H,内存单元1000H地内容为2000H,内存单元2000H地内容为3000H,PC 地值为4000H.若采用相对寻址方式,－2000H (PC) 访问地操作数是 C .A. 1000HB. 2000HC. 3000HD. 4000H（10）程序控制类指令地功能是 D .A. 进行算术运算和逻辑运算B. 进行主存与CPU之间地数据传送C. 进行CPU和I／O设备之间地数据传送D. 改变程序执行地顺序（11）算术右移指令执行地操作是 B .A. 符号位填0,并顺次右移1位,最低位移至进位标志位B. 符号位不变,并顺次右移l位,最低位移至进位标志位C. 进位标志位移至符号位,顺次右移1位,最低位移至进位标志位D. 符号位填1,并顺次右移1位,最低位移至进位标志位（12）下列几项中,不符合RISC指令系统地特点是 B .A. 指令长度固定,指令种类少B. 寻址方式种类尽量多,指令功能尽可能强C. 增加寄存器地数目,以尽量减少访存次数D. 选取使用频率最高地一些简单指令以及很有用但不复杂地指令5.14 填空题（1）一台计算机所具有地所有机器指令地集合称为该计算机地① .它是计算机与②之间地接口.答：①指令系统②用户（2）在指令编码中,操作码用于表示① ,n位操作码最多可以表示②条指令.地址码用于表示③ .答：①指令应执行地操作和应具有地功能②2n ③与操作数据相关地地址信息（3）在寄存器寻址方式中,指令地地址码部分给出地是① ,操作数存放在② .答：①某一寄存器地编号②寄存器中（4）采用存储器间接寻址方式地指令中,指令地地址码中字段中给出地是①所在地存储器单元地址,CPU需要访问内存②次才能获得操作数.答：①是操作数地有效地址EA ② 2（5）操作数直接出现在指令地地址码字段中地地寻址方式称为①寻址；操作数所在地内存单元地址直接出现在指令地地址码字段中地地寻址方式称为②寻址.答：①立即寻址②直接寻址（6）相对寻址方式中,操作数地地址是由①与②之和产生地.答：①PC当前地内容②形式地址部分给出地位移量5.14 判断下列各题地正误.如果有误,请说明原因.（1）利用堆栈进行算术/逻辑运算地指令可以不设置地址码. √（2）指令中地址码部分所指定地寄存器中地内容是操作数地有效地址地寻址方式称为寄存器寻址.×原因：寄存器间接寻址（3）一条单地址格式地双操作数加法指令,其中一个操作数来自指令中地址字段指定地地存储单元,另一个操作数则采用间接寻址方式获得. ×原因：另一个操作数来自累加器（4）在计算机地指令系统中,真正必需地指令种类并不多,很多指令都是为了提高机器速度和便于编程而引入地. √（5）RISC系统地特征是使用了丰富地寻址方式. ×原因：RISC系统地特征之一：指令数目较少,指令长度固定,指令格式少,寻址方式种类少第六章6.21 单选题（1）程序计数器地功能是___ D ___.A. 存放微指令地址B. 计算程序长度C.存放指令D. 存放下条机器指令地地址（2）CPU从主存取出一条指令并执行该指令地所有时间称为__ D ____.A. 时钟周期B. 节拍C. 机器周期D. 指令周期（3）主存中地程序被执行时,首先要将从内存中读出地指令存放到___ D ___.A.程序计数器B.地址寄存器C.指令译码器D.指令寄存器（4）在下列地部件中,不属于控制器地是___ B ___.A.程序计数器B.数据缓冲器C.指令译码器D.指令寄存器（5）为了确定下一条微指令地地址而采用地断定方式地基本思想是___ C __.A.用程序计数器PC来产生后继微指令地址B.用微程序计数器μPC来产生后继微指令地址C.通过微指令顺序控制字段由设计者指定或由设计者指定地判别字段控制产生后继微指令地址.D.通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址（6）构成控制信号序列地最小单位是__ C ___.A.微程序B.微指令C.微命令D.机器指令（7）微程序控制器中,机器指令与微指令地关系是__ B ___.A.每一条机器指令由一条微指令来执行B.每一条机器指令由一段用微指令编成地微程序来解释执行C.一段机器指令组成地程序可由一条微指令来执行D.一条微指令由若干条机器指令组成6.22 填空题（1）控制器地主要功能包括①、②和③等三个功能.答：①控制指令地正确执行②控制程序和教据地输入及结果地输出③异常情况和特殊请求地处理法（2）一般而言,CPU中至少有①、②、③、④、⑤和⑥六个寄存器.答：①程序计数器PC 、②地址寄存器MAR 、③数据缓冲寄存器MDR（MBR）、④指令寄存器IR 、⑤累加寄存器AC 、⑥程序状态寄存器PSR（3）微指令地编码方式有①、②和③等三种.答：①直接控制法②最短编码法③字段直接编码法（4）CPU周期也称为①周期,一个CPU周期包括若干个② .答：①机器周期②节拍（5）在程序执行过程中,控制器控制计算机地运行总是处于①、分析指令和②地循环之中.答：①取指令②执行指令（6）微程序控制器地核心部件是①,它一般由②构成.答：①控制存储器②ROM（7）在同一微周期中①地微命令被称为互斥微命令,而在同一微周期中②地微命令被称为相容微命令.显然, ③地微命令不能放在一起译码.答：①不允许同时出现地微命令②允许同时出现地微命令③相容地微命令（8）由于微程序设计地灵活性,只要简单地改变①,就可改变微程序控制地机器指令系统.答：①微程序6.23 是非题（1）在主机中,只有存储器能存放数据. ×（2）一个指令周期由若干个机器周期组成. √（3）决定计算机运算精度地主要技术指标是计算机地字长. √（4）微程序设计地字段直接编译原则是：同时出现在一条微指令中地微命令放在不同地字段里,而分时出现地微命令放在同一个字段里. √（5）由于微程序控制器采用了存储逻辑,结构简单规整,电路延迟小,而组合逻辑控制器结构复杂,电路延迟大,所以微程序控制器比组合逻辑控制器地速度快. ×（6）在CPU中,译码器主要用在运算器中选多路输入数据中地一路数据送到ALU. ×（7）控制存储器是用来存放微程序地存储器,它地速度应该比主存储器地速度快. √（8）由于转移指令地出现而导致控制相关,因此CPU不能采用流水线技术. ×第七章7.1是非题（1）计算机使用总线结构地主要优点是便于实现模块化,同时减少了信息传输线地数目. √（2）在计算机地总线中,地址信息、数据信息和控制信息不能同时出现在总线上. ×（3）计算机系统中地所有与存储器和I/O设备有关地控制信号、时序信号,以及来自存储器和I/O设备地响应信号都由控制总线来提供信息传送通路. √（4）使用三态门电路可以构成数据总线,它地输出电平有逻辑“1”、逻辑“0”和高阻（浮空）三种状态. √（5）USB提供地4条连线中有2条信号线,每一条信号线可以连通一台外设,因此在某一时刻,可以同时有2台外设获得USB总线地控制权. ×（6）组成总线时不仅要提供传输信息地物理传输线,还应有实现信息传输控制地器件,它们是总线缓冲器和总线控制器. √（7）总线技术地发展是和CPU技术地发展紧密相连地,CPU地速度提高后,总线地数据传输率如果不随之提高,势必妨碍整机性能地提高. √7.2单选题（1）现代计算机一般通过总线来组织,下述总线结构地计算机中, D 操作速度最快, A 地操作速度最慢.A．单总线结构B．双总线结构C．三总线结构D．多总线结构（2）在多总线结构地计算机系统中,采用 D 方法,对提高系统地吞吐率最有效.A．多端口存储器B．提高主存地工作速度C．交叉编址存储器D．高速缓冲存储器（3）总线中地址总线地作用是 C .A．用于选择存储器单元B．用于选择I/O设备C．用于指定存储器单元和I/O设备接口寄存器地地址D．决定数据总线上数据地传输方向（4）异步控制常用于 A 中,作为其主要地控制方式.A．单总线结构计算机中,CPU访问主存与外围设备B．微型机中地CPU控制C．采用组合逻辑控制方式实现地CPU D．微程序控制器（5）能够直接产生总线请求地总线部件是 B .A．任何外设B．具有DMA接口地外设C．高速外设D．需要与主机批量交换数据地外设（6）同步通信之所以比异步通信具有较高地传输速率是因为 B .A．同步通信不需要应答信号B．同步通信用一个公共地时钟进行操作同步C．同步通信方式地总线长度较短D．同步通信中,各部件存取时间比较接近（7）把总线分成数据总线、地址总线、控制总线3类是根据 B 来分地.A．总线所处地位置B．总线所传送信息地内容C．总线地传送方式D．总线所传送信息地方向（8）为了协调计算机系统中各个部件地工作,需要有一种器件来提供统一地时钟标准,这个器件是 C .A．总线缓冲器B．总线控制器C．时钟发生器D．操作命令产生器7.3填空题（1）在链式查询和独立请求两种总线控制判优方式中,响应时间最快地是①方式；对电路故障最敏感地是②方式.答：①独立请求②链式查询（2）在单总线、双总线、三总线3种系统中,从信息流传送效率地角度看, ①地工作效率最低；从吞吐量来看, ②最强.答：①单总线②三总线（3）在单总线结构地计算机系统中,每个时刻只能有两个设备进行通信,在这两个设备中,获得总线控制权地设备叫①,由它指定并与之通信地设备叫② .答：①主设备②从设备（4）为了减轻总线地负担,总线上地部件大都具有①.答：①缓冲器（5）在地址和数据线分时复用地总线中,为了使总线或设备能区分地址信号和数据信号,所以必须有①控制信号.答：①地址有效（6）标准微机总线中,PC/AT总线是①位总线,EISA总线是②位总线,PCI总线是③位总线.答：①16 ②32 ③32位或64位（7）USB端口通过使用①,可以使一台微机连接地外部设备数多达②台.答：①集线器②127第八章8.1选择题（1）计算机地外围设备是指___ D ___.A. 输入/输出设备B. 外存储器C. 远程通信设备D. 除了CPU 和内存以外地其它设备。
《计算机组成原理》3.6运算器的组成
由外部送来的三位控制码I2I1I0控制R、S的多路选择器选择输入。 运算器中有1个16×4位的通用寄存器组和一个4位的Q寄存器。 ALU给出的四个状态信息。 RAM3、RAM0、Q3、Q0：移位寄存器接收与送出移位数值的引线 运算器的四位输出为Y3～Y0，它可以是ALU的运算结果，也可以
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3.6.2 浮点运算器
由于浮点运算中阶码运算与尾数运算分别进行，因此 浮点运算部件应包括尾数部件和阶码部件两个部分。
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实现四则运算的浮点运算器
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尾数运算部件
进行尾数的加减乘除运算。 由寄存器R0、R1、MQ及并行加法器Fm组成。 R0、R1：暂存操作数。其中R0也称为累加器，用于存 放运算结果。 MQ：乘商寄存器 用于进行乘除运算，R0、MQ具有联合左移、右移的功 能，实现方法与定点乘、除法器相类似。 R1具有右 移功能，以实现对阶移位。
3.6 运算器组成
3.6.1定点运算器
1.基本结构
运算器结构的基本组成部分：包括ALU、寄存器、多 路开关、标志/状态触发器、移位器和数据总线等基 本逻辑部件。
运算器设计主要是围绕着ALU和寄存器同数据总线之 间如何传送操作数和运算结果而进行的。
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（1）单总线结构运算器
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（2）双总线结构运算器
Q /2→ Q 2Q→ Q
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Y 输出 F F A F F F F F
例：给出实现指令R0＋R1→M的控制信号。
解： 选择R0：A地址＝0000； 选择R1：B地址＝0001； R＝A，S＝B：I2I1I0＝001； R＋S：I5I4I3＝000； 输出运算结果F（Y＝F）：I8I7I6＝001
运算方法和运算部件
参考答案：（略）
• 61 •
9．已知二进制数 x = 0.1010，y = -0.1101。请按如下要求计算，并把结果还原成真值。 （1） 求[x+y]补，[x-y]补。 （2） 用原码一位乘法计算[x∗y]原。 （3） 用布斯乘法计算[x∗y]补。 （4） 用不恢复余数法计算[x÷y]原的商和余数。 （5） 用不恢复余数法计算[x÷y]补的商和余数。
int optarith ( int x, int y) { int t = x; x << = 4; x - = t; if ( y < 0 ) y += 3;
y>>2; return x+y; } 参考答案： 对反编译结果进行分析，可知：对于 x，指令机器代码中有一条“x 左移 4 位”指令，即：x=16x，然后有一条 “减法”指令，即 x=16x-x=15，所以，根据源程序，知 M=15；对于 y ，有一条“y 右移 2 位”指令，即 y=y/4， 根据源程序，知 N=4。(当 y<0 时, (y+3)/4=y/4，若不调整，则“-1>>2=-1 而本来-1/4=0”，故使-1+3=2，2/4=0)
溢出。
（1） 234+567
（2） 548+729
参考答案：（略）
先确定位数，最高位有进位，则“溢出”
• 62 •
5．以下是两段 C 语言代码，函数 arith( )是直接用 C 语言写的，而 optarith( )是对 arith( )函数以某 M 和 N 编译生 成的机器代码反编译生成的。根据 optarith( )，可以推断函数 arith( ) 中 M 和 N 的值各是多少？ #define M #define N int arith (int x, int y) { int result = 0 ; result = x*M + y/N; return result; }
计算机组成原理第4章
本章学习要求
• 掌握：定点补码加法和减法运算方法 • 理解：3种溢出检测方法 • 理解：补码移位运算和常见的舍入操作方法 • 了解：串行加法器与并行加法器 • 理解：进位产生和进位传递 • 掌握：定点原码、补码乘法运算方法 • 掌握：定点原码、补码加减交替除法运算方法 • 理解：浮点加减乘除运算 • 理解：逻辑运算 • 了解：运算器的基本结构及浮点协处理器
第4章 数值的机器运算
设操作数信号为4、3、2、1、（最低 位信号为1）。向最低位进位的信号为C0、 Gi、Pi 分别是各位的进位产生函数和进位 传递函数。
（1）完善第4位先行进位信号的逻辑表达 式。 C4=G4+P4G3+……
（2）基于操作数，试述表达式中各项的 实际含义。
第4章 数值的机器运算
[-Y]补=[[Y]补]变补
第4章 数值的机器运算
2.补码减法（续）
“某数的补码表示”与“变补”是两个不 同的概念。一个负数由原码转换成补码时，符 号位是不变的，仅对数值位各位变反，末位加 “1”。而变补则不论这个数的真值是正是负， 一律连同符号位一起变反，末位加“1”。[Y]补 表示的真值如果是正数，则变补后[-Y]补所表示 的真值变为负数，反之亦然。
第4章 数值的机器运算
16位单级先行进位加法器
S1 6～S1 3
S1 2～S9
S8～S5
S4～S1
C16 4位CLA C12 4位CLA C8 4位CLA C4 4位CLA
加法器
加法器
加法器
加法器
C0
A1 6～A1 3
A1 2～A9
B1 6～B1 3
B1 2～B9
A8～A5 B8～B5
plc 浮点数运算与整数运算时间 -回复
plc 浮点数运算与整数运算时间-回复浮点数运算和整数运算是计算机科学中两个重要的概念和操作。
在程序设计和算法实现中，有许多情况下需要对数值进行运算，而浮点数和整数是最常见的两种数据类型。
本文将分别介绍浮点数运算和整数运算的概念、性质以及它们在计算机中的实现。
首先，我们来了解一下浮点数运算的基本概念。
浮点数是一种用来表示带有小数部分的实数的数据类型。
浮点数可以基于二进制、十进制或其他进制来表示，但最常见的是二进制表示法。
浮点数由两部分组成：符号位和尾数。
符号位表示数值的正负，尾数则表示数值的大小。
浮点数还包括指数部分，用于表示小数点的位置。
在计算机中，浮点数运算是通过浮点数单元或浮点运算器来实现的。
浮点数单元通常由硬件电路构成，能够进行浮点数的加减乘除等运算。
浮点数的运算包括基本运算（加减乘除）和其他高级运算（例如开方、对数、三角函数等）。
浮点数的运算速度相对较慢，因为它需要进行特定的电路计算和精度控制。
此外，浮点数的精度也有一定的限制，通常由小数点后的位数表示。
与之相反，整数运算是在计算机中进行的另一种常见运算。
整数是不带小数部分的数值，可以表示正整数、负整数和零。
整数运算包括基本运算（加减乘除）和位运算（与、或、非等）。
整数运算的实现通常较为简单，因为计算机能够快速执行整数的基本运算。
在计算机中，浮点数和整数的运算速度和效率存在一定的差异。
由于浮点数运算需要更复杂的运算过程和精度控制，所以通常速度较慢。
而整数运算则可以直接进行二进制的位运算，因此速度较快。
然而，随着计算机硬件的发展和优化，浮点数运算的速度也在不断提升，特别是配备有专门的浮点数运算器的计算机。
此外，需要注意的是，浮点数运算和整数运算在计算结果上也存在一些差异。
由于浮点数的表示精度有限，浮点数之间的运算可能会产生舍入误差。
这意味着在一些情况下，浮点数运算的结果可能不完全准确。
而整数运算则更加精确，不会产生舍入误差。
总的来说，浮点数运算和整数运算都是计算机科学中重要的操作。
微型计算机中运算器的主要功能是
微型计算机中运算器的主要功能是
1.算术运算：运算器能够执行加减乘除等基本的算术运算，通过运算器中的算术逻辑单元（ALU）来实现。
ALU可以对二进制数据进行加减乘除等运算，并能够处理整数、浮点数和定点数等不同的数据类型。
2.逻辑运算：运算器还能够执行与、或、非等逻辑运算，通过逻辑门电路实现。
逻辑运算常用于判断条件和控制计算机的流程。
3.位运算：运算器支持对二进制数据进行位移、与、或、异或等位运算操作，这些运算常用于处理数据的位级别操作。
4.浮点运算：运算器通常也包括浮点运算单元（FPU），用于执行浮点数的加减乘除等运算。
浮点运算在科学计算、图形处理和数据分析等领域中广泛应用。
5.控制运算：运算器还负责控制计算机的运算节奏和流程。
它接收指令、解析指令、操作寄存器和内存等资源，并根据指令类型执行相应的运算操作。
6.状态保存：运算器中的寄存器用于临时存储计算结果、操作数和中间数据等。
寄存器能够快速访问，常用于保存重要数据和中间结果，以便计算机能够快速地执行后续运算。
总之，运算器是计算机中重要的组件之一，主要负责完成各种数学和逻辑运算，并支持不同的数据类型和运算方式。
它是计算机能够高效运算和执行各种任务的基础。
微型计算机中运算器的主要功能
微型计算机中运算器的主要功能微型计算机的运算器是计算机中最关键的部分之一，它是用来完成各种数学运算的重要部件，功能十分强大。
运算器主要包括ALU（算术逻辑单元）、寄存器、时钟、控制器等组成部分。
下面将详细介绍微型计算机中运算器的主要功能。
1. 算术运算功能：运算器最主要的功能就是算术运算，包括加减乘除四则运算以及求余数等。
这些运算是计算机处理数据的基础，而运算器正是完成这些运算的核心部分。
2. 逻辑运算功能：运算器还可以完成逻辑运算，包括与、或、非等逻辑运算。
逻辑运算可以控制计算机的执行流程，例如判定语句的真假等，它是计算机中控制指令执行的一项非常重要的功能。
3. 数据移位功能：运算器还可以进行数据移位操作，包括向左移位和向右移位。
这项功能在进行位运算时非常实用，可以快速的使数据进行位操作，提高了数据处理的效率。
4. 数据比较和转移功能：运算器还可以进行数据比较和数据转移等操作。
数据比较可以帮助计算机进行条件判定，比如在执行if语句时，可以比较两个数据的大小来进行判断。
而数据转移可以将数据从一个位置转移到另一个位置，是计算机进行数据处理时的必备工具。
5. 浮点数运算功能：运算器还可以进行浮点数运算，包括浮点数加减乘除等运算。
浮点数是一种十进制数表示方式，用于表示非整数，这项功能在科学计算、图像处理等领域非常重要。
总之，微型计算机中运算器的功能是非常强大和多样化的。
无论是进行基本的算术运算，还是进行浮点数运算，都需要运算器的支持。
因此，对于学习计算机的人来说，掌握运算器的相关知识是非常重要的，它能够帮助我们更好地理解和掌握计算机系统的运行机制，提高我们的编程能力和计算能力。
第2章 数据的机器级表示与处理
• 为什么用补码表示带符号整数？
– 补码运算系统是模运算系统，加、减运算统一 – 数0的表示唯一，方便使用 –符号数：unsigned int ( short / long)；带符号整数： int ( short / long) 常在一个数的后面加一个“u”或“U”表示无符号数 若同时有无符号和带符号整数，则C编译器将带符号整数强制转换为无符号数 假定以下关系表达式在32位用补码表示的机器上执行，结果是什么？
Decimal 0 1 2 3 4 5 6 7
u
Binary 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
Decimal -0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7
Binary 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
容易理解, 但是： ü 0 的表示不唯一，故不利于程序员编程 ü 加、减运算方式不统一 ü 需额外对符号位进行处理，故不利于硬件设计 ü 特别当 a<b时，实现 a-b比较困难
结论1： 一个负数的补码等于对应正数补码的“各位取 反、末位加1”
运算器适合用补码表示和运算
运算器只有有限位，假设为n位，则运算结果只能保留低n位， 故可看成是个只有n档的二进制算盘，因此，其模为2n 。 当n=4时，共有16个机器数： 0000 ~ 1111，可看成是模为 24 的钟表系统。真值的范围为
从 50年代开始，整数都采用补码来表示 但浮点数的尾数用原码定点小数表示
补码 - 模运算（modular运算）
重要概念：在一个模运算系统中，一个数与它除以“模”后的余数等价。
时钟是一种模12系统 现实世界中的模运算系统 假定钟表时针指向10点，要将它拨向6点， 则有两种拨法： ① 倒拨4格：10- 4 = 6 ② 顺拨8格：10+8 = 18 ≡ 6 (mod 12) 模12系统中： 10- 4 ≡ 10+8 (mod 12) -4≡8 (mod 12) 则，称8是- 4对模12的补码 （即：- 4的模12补码等于8）。 同样有 -3 ≡ 9 （mod 12） -5 ≡ 7 （mod 12）等 结论1： 一个负数的补码等于模减该负数的绝对值。 结论2： 对于某一确定的模，某数减去小于模的另一数，总可 以用该数加上另一数负数的补码来代替。 补码（modular运算）：+ 和– 的统一