計算機組織與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第三章習題答案

1、?61?第3章習題答案2（4）高級語言中的運算和機器語言（即指令）中的運算是什么關(guān)系？假定某一個高級語言源程序）高級語言中的運算和機器語言（即指令）中的運算是什么關(guān)系？假定某一個高級語言源程序P中有乘、除運算，但機器有乘、除運算，但機器M中不提供乘、除運算指令，則程序中不提供乘、除運算指令，則程序P能否在機器能否在機器M上運行？為什么？上運行？為什么？參考答案：（略）參考答案：（略）3考慮以下考慮以下C語言程序代碼：語言程序代碼：int

2、func1(unsignedwd)return(int)((wd24)intfunc2(unsignedwd)return((int)wd24假設在一個假設在一個32位機器上執(zhí)行這些函數(shù)，該機器使用二進制補碼表示帶符號整數(shù)。無符號數(shù)采用邏輯位機器上執(zhí)行這些函數(shù)，該機器使用二進制補碼表示帶符號整數(shù)。無符號數(shù)采用邏輯移位，帶符號整數(shù)采用算術(shù)移位。請?zhí)顚懴卤?，并說明函數(shù)移位，帶符號整數(shù)采用算術(shù)移位。請?zhí)顚懴卤?，并說明函數(shù)func1和func2

3、的功能。的功能。Wfunc1(w)func2(w)機器數(shù)機器數(shù)值機器數(shù)機器數(shù)值機器數(shù)機器數(shù)值0000007FH1270000007FH1270000007FH12700000080H12800000080H128FFFFFF80H–128000000FFH255000000FFH255FFFFFFFFH–100000100H25600000000H000000000H0函數(shù)函數(shù)func1的功能是把無符號數(shù)高的功能是把無符號數(shù)高24位清零

4、（左移位清零（左移24位再邏輯右移位再邏輯右移24位）位），結(jié)果一定是正的有符號，結(jié)果一定是正的有符號數(shù)；而函數(shù)數(shù)；而函數(shù)func2的功能是把無符號數(shù)的高的功能是把無符號數(shù)的高24位都變成和第位都變成和第25位一樣，因為左移位一樣，因為左移24位后進行算術(shù)右位后進行算術(shù)右移，高移，高24位補符號位（即第位補符號位（即第25位）位）。4填寫下表，注意對比無符號數(shù)和帶符號整數(shù)的乘法結(jié)果，以及截斷操作前、后的結(jié)果。填寫下表，注意對比無符號數(shù)和

5、帶符號整數(shù)的乘法結(jié)果，以及截斷操作前、后的結(jié)果。xyxy（截斷前）（截斷前）xy（截斷后）（截斷后）模式模式機器數(shù)機器數(shù)值機器數(shù)機器數(shù)值機器數(shù)機器數(shù)值機器數(shù)機器數(shù)值無符號數(shù)無符號數(shù)11060102001100121004二進制補碼二進制補碼110–20102111100–4100–4無符號數(shù)無符號數(shù)0011111700011171117二進制補碼二進制補碼0011111–1111111–1111–1無符號數(shù)無符號數(shù)11171117110

6、001490011二進制補碼二進制補碼111–1111–1000001100115以下是兩段以下是兩段C語言代碼，函數(shù)語言代碼，函數(shù)arith()是直接用是直接用C語言寫的，而語言寫的，而optarith()是對是對arith()函數(shù)以某個確函數(shù)以某個確定的定的M和N編譯生成的機器代碼反編譯生成的。根據(jù)編譯生成的機器代碼反編譯生成的。根據(jù)optarith()，可以推斷函數(shù)，可以推斷函數(shù)arith()中M和N的值各是多少？的值各是多少？?

7、63?邏輯框圖參見教材中的圖邏輯框圖參見教材中的圖3.15和圖和圖3.16，將兩個圖結(jié)合起來即可，也即只要將圖，將兩個圖結(jié)合起來即可，也即只要將圖3.15中的中的B輸入端輸入端的每一位的每一位Bi取反，得到取反，得到Bi，和原碼，和原碼Bi一起送到一個二路選擇器，由進位一起送到一個二路選擇器，由進位C0作為選擇控制信號。當作為選擇控制信號。當C0為1時做減法，此時，選擇將時做減法，此時，選擇將Bi作為作為SN74181的B輸入端；否則，

8、當輸入端；否則，當C0為1時，做加法。時，做加法。零標志零標志ZF、進位標志、進位標志CF、溢出標志、溢出標志OF、符號標志、符號標志SF的邏輯電路根據(jù)以下邏輯表達式畫出即可。的邏輯電路根據(jù)以下邏輯表達式畫出即可。ZF=F15F14F13F12F11F10F9F8F7F6F5F4F3F2F1F0CF=C16OF=C0（A15B15F15A15B15F15）C0（A15B15F15A15B15F15）SF=F158用SN74181和SN7

9、4182器件設計一個器件設計一個32位的位的ALU，要求采用兩級先行進位結(jié)構(gòu)。，要求采用兩級先行進位結(jié)構(gòu)。（1）寫出所需的寫出所需的SN74181和SN74182芯片數(shù)。芯片數(shù)。（2）畫出畫出32位ALU的邏輯結(jié)構(gòu)圖。的邏輯結(jié)構(gòu)圖。參考答案（圖略）：參考答案（圖略）：將如圖將如圖3.15所示的兩個所示的兩個16位ALU級聯(lián)起來即可，級聯(lián)時，低級聯(lián)起來即可，級聯(lián)時，低16位ALU的高位進位的高位進位C16作為作為高16位ALU的低位進位的

10、低位進位C0，因此，只要用，因此，只要用8片SN74181和2片SN74182。9已知已知x=10，y=–6，采用，采用6位機器數(shù)表示。請按如下要求計算，并把結(jié)果還原成真值。位機器數(shù)表示。請按如下要求計算，并把結(jié)果還原成真值。（1）求[xy]補，[x–y]補。（2）用原碼一位乘法計算用原碼一位乘法計算[xy]原。（3）用MBA（基（基4布斯）乘法計算布斯）乘法計算[xy]補。（4）用不恢復余數(shù)法計算用不恢復余數(shù)法計算[xy]原的商和余數(shù)

11、。的商和余數(shù)。（5）用不恢復余數(shù)法計算用不恢復余數(shù)法計算[xy]補的商和余數(shù)。的商和余數(shù)。參考答案：參考答案：[10]補=001010[–6]補=111010[6]補=000110[10]原=001010[–6]原=100110（1）[10(–6)]補=[10]補[–6]補=001010111010=000100(4)[10–(–6)]補=[10]補[–(–6)]補=001010000110=010000(16)（2）先采用無符號數(shù)乘法

12、計算先采用無符號數(shù)乘法計算001010000110的乘積，原碼一位乘法過程（前面兩個的乘積，原碼一位乘法過程（前面兩個0省略）如省略）如下：下：CPY說明說明000000110P0=00000y4=0，000000CP和Y同時右移一位同時右移一位000000011得P11010y3=1，X01010CP和Y同時右移一位同時右移一位001010001得P21010y2=1，X011110000CP和Y同時右移一位同時右移一位0011110