计算机组成与设计第五版答案ch02_计算机组成与结构

2024年 8月 7日下午3:26 • 激活谷笔记

计算机组成原理习题 (5) 综合测验　　1 　　

浮点数速度指标

CPI

MIPS 和 MFLOPS 　　2 　　

二进制表示的原因　　3 　　

IEEE 754 浮点数　　1 000000000000 　　32 位浮点数： 1+8+23 　　
$8.25 =1.00001*2^{3}$ 　　3+127 = 130 即 0100 0010 　　所以阶码是　　尾码是000000000000 (规格化数的尾码忽略1.xx 的1 ) 　　4 　　

程序执行时间的优化

数据通路的定义

提高计算机性能的方法　　5 　　

变址寻址　　2100H-2000H=100H 即 256 　　由于一个单(double)是8个字节，所以此时的变址寄存器内容为256/8==32

变址寻址

　　6 　　

标志寄存器　　大于的转移条件就是小于等于的非：CF=1 : 不够减，就是小于ZF=0：相减等于0 ，所以是等于

标志寄存器

无符号数的进位/借位标志

有符号数运算的溢出

运算结果的符号

奇偶标志　　7 　　

IEEE 754 大小比较　　f1 : 1 000000000000 　　f2：1 0 000000000000 　　f1 : 阶码 1+8+16+128 -1.001*2^{26} 　　f2：阶码 1+32+64 -1.1*2^{-30} 　　f1 更小，f1 和 f2 都是负数

单精度浮点数　　8 　　

补码运算　　x : 0011 1001 　　-x : 1100 0111 　　y : 　　25 =0001 1001 (-y) 　　-25 = 1110 0111 (y) 　　x-y : 103+25=128 ，但是8位定点补码最大为
$2^{7}-1=127$ ，所以发生了溢出

补码的表示方法

双符号补码　　9 　　

4种标志位　　结果既没有溢出，也没有进位，所以CF和OF 都为0 　　10 　　

unsigned short 的溢出　　unsigned short 最大为
$2^{16}-1=65535$ 　　但是short 的最大值为
$2^{15}-1=32767$ 　　其实二进制表示还是 1111 1111 1111 1111 　　用有符号数补码理解就是 -1 　　11 　　

结构体的边界对齐

边界对齐

对齐的定义

边界对齐和边界不对齐比较

小端模式：高地址对应高字节　　12 　　

CPU区分数据和指令的方式　　冯诺依曼计算机是根据指令周期的不同阶段，来区分从内存中取出的是指令还是数据　　指令周期分为4个部分取指周期，这个周期取出的是指令{操作码，地址码}间接寻址周期，找到有效地址（内存物理地址）执行周期，这个周期取出的就是数据中断周期，检查有没有中断信号　　13 　　

int float double 的精度比较　　精度大小 double > float >int 　　低精度向高精度转化后转化为低精度不会有什么问题　　高精度向低精度转化后再转化为高精度会造成精度丢失　　14 　　

定点数的补码　　x : -1-16*2=-33 　　y : 4*16+1= 65 　　x-y : FFFF FFDFH-0000 0041H= FFFF FF9EH 　　15 　　

定点数的运算　　2*x : 1110 1000 　　y/2 ：1101 1000 　　然后相加：　　1100 0000 　　16 　　

IEEE 754 的最小规格化正数　　0000 0001 　　1-2^{8-1}+1=2-2^{7}=-126 　　然后尾码全0 （隐含了1.0 的1 ）

IEEE 754 的阶码部分的规律　　17 　　

浮点数的加法　　X : 29=001 1101 然后除以 32 得到的是0. (小数点左移5 位) 　　Y：5= 000 0101 然后除以 8 得到的是0.（小数点左移3位）　　阶差：
$\Delta E=7-5=2=00010(补码)$ 　　对阶：
　　然后进行加法：
$2^7×0.0010100+2^7×0.1110100=2^{7}×1.0001000$ 　　尾数为01.xx 或者 10.xx 表示溢出，需要尾数右移规格化（尾数变小，阶码需要变大）　　右移规格化为
$2^{01110}×0.1000100$ 　　由于阶码有两个符号位 01 110 表示阶码溢出，说明是真的溢出了

溢出的定义

确定溢出的方法

双符号位判断溢出

双符号位判断溢出

浮点数的机器码表示

浮点数的规格化表示

规格化

浮点数的规格化表示

　　

　　18 　　

定点数的运算　　x : 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111 = 15+32+64+16 =127=0000007FH 　　y : 1111 1111 1111 0111=-1-8=-9 =FFF7H->FFFF FFF7H 　　然后相加： 1 0000 0076H 会导致溢出最高位所以是short 先进行扩展，然后和int 进行运算　　19 　　

结构体的存储——边界对齐　　record.a=273 : 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0001 0001

地址的对应关系　　20 　　

大端模式和基址寻址　　直接形式地址+基址寄存器的值就行了（补码加法）　　F000 0000H+FFFF FF12H=EFFF FF12H (15+15-16=14 溢出位不要了所以是E ) 　　然后采用的是大端存储，所以地址对应关系如下：

高地址对应低字节　　需要加一个偏移量 3H

基址寻址　　21 　　

IEEE 754 　　float 1+8+23 　　1111 1110 阶码 ->15+15*16-1-127=15* (1+16)-1-127=254-127=127 　　111 1111 1111 1111 1111 1111 尾码 ->
$1+1-2^{-23}=2-2^{-23}$ 　　所以最大的正整数为
$(2-2^{-23})*2^{127}=2^{128}-2^{104}$ 　　22 　　

寄存器和ALU

　　23 　　

移位操作　　1101 1000-> 0110 1100 逻辑右移　　1101 1000-> 1110 1100 算术右移

二进制数的移位操作

原码的算术移位

补码的算术移位

逻辑移位和算术移位

循环移位　　24 　　

机器码　　C800 0000H : 1100 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 　　如果为float : 1 0000000000000000000000 　　128+16-127=17 浮点数为
$-1×2^{17}$ 　　如果为int :
$11001 * 2^{27}$ 即
$-7×2^{27}$ 　　25 　　

自陷的定义　　26 　　

小端模式　　64 ：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 0000 　　-64 ： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 　　FFFFFFC0 　　C7 45 FC 是指令的机器代码，所以int i=-64 对应的机器代码为C7 45 FC C0 FF FF FF 　　27 　　

补码乘法的溢出r1 : 1111 1110 十进制数：-1-1=-2 r2 ： 1111 0010 十进制数：-1-13=-14r4 ： 1111 1000 十进制数：-1-7=-8r3 ： 1001 0000 十进制数：-1-(15+64+128)=-208显然r2×r4 超过了最大值，发生溢出　　更多408选择题，可看：　　http://t.csdnimg.cn/MP3XF

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