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计算机系统概论 4、冯.诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些组成部分？ 主要设计思想： 采用二进制代码表示数据和指令。 采用存储程序控制方式（指令驱动）。 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分构成计算机硬件系统的概念性结构。组成部分及结构如下图所示： 7、计算机如何区分指令和数据？ 从时间上来说，取指令事件发生在周期取指令阶段，取数据事件发生在周期执行指令阶段从空间上来说，指令一定送器，数据一定送运算器。（1）单指令流单数据流SISD：传统的顺序处理计算机 （2）单指令流多数据流SIMD：阵列处理机、向量处理机 （3）多指令流单数据流MISD （4）多指令流多数据流MIMD：多处理机、计算机机群 显然： 并行性程度最高的是MIMD； 并行性程度最低的是SISD。 第二章 运算方法和运算器 1、写出下列各数的原码、补码、反码表示（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]： 原码 补码 反码 -35/64 1100 0110 1011 1010 1011 1001 -35/64 = -35 * 2-6 = -70 * 2-7 = 46H * 2-7 23/128 0001 0111 0001 0111 0001 0111 23/128 = 23*2-7 = 17H * 2-7 -127 1111 1111 1000 0001 1000 0000 小数-1 不能表示 1000 0000 不能表示 整数-1 1000 0001 1111 1111 1111 1110 3、有一个字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数位2。请写出： （1）最大数的二进制表示，（2）最小数的二进制表示，（3）规格化数所能表示的数的范围。 [解]： 规格化尾数采用0.M形式 （1）最大数的二进制表示：尾数最大，阶码最大 0 111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 +（1-2-23） +（ 27-1 ）=+127 （2）最小数的二进制表示：尾数最小，阶码最大 1 000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 -1 +（ 27-1 ）=+127 （3）规格化数所能表示的数的范围： 当尾数是[-1,-0.5]，阶码可以的变化范围[-128, +127] 当尾数是[+0.5,（1-2-23）]，阶码可以的变化范围[-128, +127] 5、已知X和Y，用变形补码计算X+Y，同时指出结果是否溢出。 （1）X=0.11011, Y=0.00011 解： [X]补 = 00. 1 1 0 1 1 + [Y]补 = 00. 0 0 0 1 1 ---------------------------------- [X+Y]补 = 00. 1 1 1 1 0 未溢出 X+Y =0. 1 1 1 1 0 （2） X=0.11011, Y= -0.10101 解： [X]补= 00. 1 1 0 1 1 + [Y]补= 11. 0 1 0 1 1 ---------------------------------- [X+Y]补 = 1 00. 0 0 1 1 0（丢弃进位1） 未溢出 X+Y=0. 0 0 1 1 0 9、设阶码3位，尾数6位，按浮点运算方法，完成下列取值的[X+Y]，[X-Y]运算。 （1）X=2-011 * 0.100101, Y=2-010 * （-0.011110） 解： [X+Y]： 设阶码、尾数均用补码表示 X：1 101 0 100101 Y：1 110 1 100010 （1）对阶： -3 -2 X：1 110 0 010010（1）（右移一位） （2）尾数加： 00 0 1 0 0 1 0（1） + 11 1 0 0 0 1 0 ------------------------------------------ 11 1 1 0 1 0 0（1）未溢出、非规格化 （3）左规（2位）： 1 100 1 010010 （4）无舍入：X+Y = 2-100*（-0.101110） [X-Y]： X：1 101 0 100101 Y：1 110 1 100010 （1）对阶 -3 -2 X：1 110