计算机系统第2章习题解答.docVIP

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第二章习题解答

[习题2.2]

[解答]

在尾数采用补码、小数表示且p=6,阶码采用移码、整数表示且q=6,尾数基rm为16,阶码基re为2的情况下:

最大尾数为:

最小正尾数为:

最小尾数为:

最大负尾数为:

这个数的符号位是1,数据位是1110〔这是数据位的第一个数因为是补码,规格化数不能和符号位相同,所以不能是全1111,但是又必须保证在补码中最大,所以是1110〕,1111,1111,1111,1111,1111〔由于是补码,所以数越大,其真值越小,才能保证是最大负尾数〕,所以总的数据是1110,1111,1111,1111,1111,1111,然后取反加1,得到它的真值为0001,0000,0000,0000,0000,0001.所以最终结果是-0.100001HEX

最大阶码为:

最小阶码为:

最大正数为:

最小正数为:

最大负数为:

最小负数为:

浮点零为:

通过上面的计算,我们可以知道浮点零的范围如下:

表数精度为:

表数效率为:

能表示的规格化浮点数个数为:

[习题2.3]

[解答]

对于IEEE754的32位单精度浮点数:

如果不把正的无穷数计算在内,那么最大正数为:

最小正数为:

最大负数为:

如果不把负的无穷数计算在内,那么最小负数为:

由于有隐藏位,所以表数精度为:

但当e=0时,由于隐藏位不在起作用,所以表数精度可能不同。

尾数的基数是2,但由于采用了隐藏位,所以表数效率为100%。

对于IEEE754的64位单精度浮点数:

如果不把正的无穷数计算在内,那么最大正数为:

最小正数为:

最大负数为:

如果不把负的无穷数计算在内,那么最小负数为:

由于有隐藏位,所以表数精度为:

但当e=0时,由于隐藏位不在起作用,所以表数精度可能不同。

尾数的基数是2,但由于采用了隐藏位,所以表数效率为100%。

[习题2.5]一台计算机系统要求浮点数的精度不低于10-7.2,表数范围正数不小于1038,且正、负数对称。尾数用原码、纯小数表示,阶码用移码、整数表示。

设计这种浮点数的格式

计算〔1〕所设计浮点数格式实际上能够表示的最大正数、最大负数、表数精度和表数效率。

[解答]

为了方便和提高精度,我们取尾数和阶码的基都为2,即:

根据表示数精度的要求:

于是可以取p=24;

根据表示数范围的要求:

因此可以取q=7

数据格式可以表示如下〔尾数采用隐藏位〕:

1位

1位

7位

23位

符号

阶符

阶码

尾数

(2)能够表示的最大正数:〔1-2-24〕2127,

能够表示的最大负数:-2-129,

表示数的精度:2-24,

表数效率:100%。

[习题2.6]

[解答]

在两种标准下面,0.2分别表示为:

IBM标准:

编码为:

IEEE754标准:

编码为:

〔3〕略,注意两种标准表数的范围和表数的精度是不相同的。

[习题2.10]

[解答]

我们可以计算出数据的大致数量:

1000条指令访问的数据总数为1000*2=2000个;

每个数据平均访问8次,所以,不同的数据个数为:

对于A处理机,所用的存储空间的大小为:

对于B处理机,指令字长由32位变为了30位〔条数由256减少到64〕,这样,所用的存储空间的大小为:

由此我们可以看出,由于数据的平均访问次数要大于指令,所以,通过改良数据的格式来减少指令的长度,可以减少总的存储空间大小。

[习题2.14]一台模型机共有7条指令,各指令的使用频率分别为35%,25%,20%,10%,5%,3%和2%,有8个通用数据存放器,2个变址存放器。

要求操作码的平均长度最短,请设计操作码的编码,并计算所设计操作码的平均长度。

设计8字长的存放器-存放器型指令3条,16位字长的存放器-存储器型变址寻址方式指令4条,变址范围不小于±127。请设计指令格式,并给出各字段的长度和操作码的编码。

[解答]

要使得到的操作码长度最短,应采用Huffman编码,构造Huffman树如下:

0.3

0.35

0.25

0.20

0.10

0.05

0.03

0.02

0.05

0.10

0.20

0.40

0.60

1.00

01 01

01

01

01

0 1

由此可以得到7条指令的编码分别如下:

指令

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