计算机组成原理作业1-10章答案(唐朔飞)(7)

2019-07-13 16:58

成立。

当x为整数时,若x?0,则 [x]补=[x]原成立;

若x< 0,当x= -64时,[x]补=[x]原=1,100 0000,则 [x]补=[x]原

成立。

7. 设x为真值,x*为绝对值,说明[-x*]补=[-x]补能否成立。

解:当x为真值,x*为绝对值时,[-x*]补=[-x]补不能成立。原因如下:

(1)当x<0时,由于[-x*]补是一个负值,而[-x]补是一个正值,因此此时[-x*]补=[-x]补不成立;

(2)当x?0时,由于-x*=-x,因此此时 [-x*]补=[-x]补的结论成立。

8. 讨论若[x]补>[y]补,是否有x>y?

解:若[x]补>[y]补,不一定有x>y。 [x]补 > [y]补时 x > y的结论只在 x > 0且y > 0,及 x<0且y<0时成立。

由于正数补码的符号位为0,负数补码的符号位为1,当x>0、 y<0时,有x>y,但则[x]补<[y]补;同样,当x<0、 y >0时,有x < y,但[x]补>[y]补。

9. 当十六进制数9B和FF分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时,所对应的十进制数各为多少(设机器数采用一位符号位)? 解:真值和机器数的对应关系如下: 9BH 原码 补码 反码 移码 无符号数 对应十进制数 -27 -101 -100 +27 155 FFH 原码 补码 反码 移码 无符号数 对应十进制数 -128 -1 -0 +128 256 10. 在整数定点机中,设机器数采用1位符号位,写出±0的原码、补码、反码和移码,得出什么结论? 解:0的机器数形式如下:(假定机器数共8位,含1位符号位在内) 真值 原码 补码 反码 移码 +0 0 000 0000 0 000 0000 0 000 0000 1 000 0000 -0 1 000 0000 0 000 0000 1 111 1111 1 000 0000 结论:0的原码和反码分别有+0和-0两种形式,补码和移码只有一种形式,且补码和移码数值位相同,符号位相反。

11. 已知机器数字长为4位(含1位符号位),写出整数定点机和小数定点机中原码、补码和反码的全部形式,并注明其对应的十进制真值。 整数定点机 小数定点机 原码 补码 反码 真值 原码 补码 反码 真值 0,000 0,000 0,000 +0 0.000 0.000 0.000 +0 0,001 0,001 0,001 1 0.001 0.001 0.001 0.125 0,010 0,010 0,010 2 0.010 0.010 0.010 0.250 0,011 0,011 0,011 3 0.011 0.011 0.011 0.375 原

0,100 0,101 0,110 0,111 1,000 1,001 1,010 1,011 1,100 1,101 1,110 1,111 无 0,100 0,101 0,110 0,111 0,000 1,111 1,110 1,101 1,100 1,011 1,010 1,001 1,000 0,100 0,101 0,110 0,111 1,111 1,110 1,101 1,100 1,011 1,010 1,001 1,000 无 4 5 6 7 -0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 0.100 0.101 0.110 0.111 1.000 1.001 1.010 1.011 1.100 1.101 1.110 1.111 无 0.100 0.101 0.110 0.111 0.000 1.111 1.110 1.101 1.100 1.011 1.010 1.001 1.000 0.100 0.101 0.110 0.111 1.111 1.110 1.101 1.100 1.011 1.010 1.001 1.000 无 0.500 0.625 0.750 0.875 -0 -0.125 -0.250 -0.375 -0.500 -0.625 -0.750 -0.875 -1

12. 设浮点数格式为:阶码5位(含1位阶符),尾数11位(含1位数符)。写出51/128、-27/1024、7.375、-86.5所对应的机器数。要求如下:

(1)阶码和尾数均为原码。 (2)阶码和尾数均为补码。

(3)阶码为移码,尾数为补码。 解:据题意画出该浮点数的格式: 阶符1位 阶码4位 数符1位 尾数10位 将十进制数转换为二进制:x1= 51/128= 0.0110011B= 2-1 * 0.110 011B x2= -27/1024= -0.0000011011B =

2-5*(-0.11011B)

x3=7.375=111.011B=23*0.111011B

x4=-86.5=-1010110.1B=27*(-0.10101101B)

则以上各数的浮点规格化数为:

(1)[x1]浮=1,0001;0.110 011 000 0 [x2]浮=1,0101;1.110 110 000 0 [x3]浮=0,0011;0.111 011 000 0 [x4]浮=0,0111;1.101 011 010 0 (2)[x1]浮=1,1111;0.110 011 000 0 [x2]浮=1,1011;1.001 010 000 0 [x3]浮=0,0011;0.111 011 000 0 [x4]浮=0,0111;1.010 100 110 0 (3)[x1]浮=0,1111;0.110 011 000 0 [x2]浮=0,1011;1.001 010 000 0 [x3]浮=1,0011;0.111 011 000 0 [x4]浮=1,0111;1.010 100 110 0

13. 浮点数格式同上题,当阶码基值分别取2和16时: (1)说明2和16在浮点数中如何表示。 (2)基值不同对浮点数什么有影响?

(3)当阶码和尾数均用补码表示,且尾数采用规格化形式,给出两种情况

下所能表示的最大正数和非零最小正数真值。 解:(1)阶码基值不论取何值,在浮点数中均为隐含表示,即:2和16不出现在浮点格式中,仅为人为的约定。

(2)当基值不同时,对数的表示范围和精度都有影响。即:在浮点格式不变的情况下,基越大,可表示的浮点数范围越大,但浮点数精度越低。 (3)r=2时,

最大正数的浮点格式为:0,1111;0.111 111 111 1

其真值为:N+max=215×(1-2-10)

非零最小规格化正数浮点格式为:1,0000;0.100 000 000 0

其真值为:N+min=2-16×2-1=2-17

r=16时,

最大正数的浮点格式为:0,1111;0.1111 1111 11

其真值为:N+max=1615×(1-2-10)

非零最小规格化正数浮点格式为:1,0000;0.0001 0000 00

其真值为:N+min=16-16×16-1=16-17

14. 设浮点数字长为32位,欲表示±6万间的十进制数,在保证数的最大精度条件下,除阶符、数符各取1位外,阶码和尾数各取几位?按这样分配,该浮点数溢出的条件是什么?

解:若要保证数的最大精度,应取阶码的基值=2。 若要表示±6万间的十进制数,由于32768(215)< 6万 <65536(216),则:阶码除阶符外还应取5位(向上取2的幂)。 故:尾数位数=32-1-1-5=25位

25(32) 该浮点数格式如下: 阶符(1阶码(5位) 数符(1尾数(25位) 位) 位) 按此格式,该浮点数上溢的条件为:阶码?25

15. 什么是机器零?若要求全0表示机器零,浮点数的阶码和尾数应采取什么机器数形式?

解:机器零指机器数所表示的零的形式,它与真值零的区别是:机器零在数轴上表示为“0”点及其附近的一段区域,即在计算机中小到机器数的精度达不到的数均视为“机器零”,而真零对应数轴上的一点(0点)。若要求用“全0”表示浮点机器零,则浮点数的阶码应用移码、尾数用补码表示(此时阶码为最小阶、尾数为零,而移码的最小码值正好为“0”,补码的零的形式也为“0”,拼起来正好为一串0的形式)。

16.设机器数字长为16位,写出下列各种情况下它能表示的数的范围。设机器数采用一位符号位,答案均用十进制表示。 (1)无符号数;

(2)原码表示的定点小数。 (3)补码表示的定点小数。 (4)补码表示的定点整数。 (5)原码表示的定点整数。

(6)浮点数的格式为:阶码6位(含1位阶符),尾数10位(含1位数符)。分别写出其正数和负数的表示范围。 (7)浮点数格式同(6),机器数采用补码规格化形式,分别写出其对应的正数和负数的真值范围。 解:(1)无符号整数:0 ~ 216 - 1,即:0~ 65535;

无符号小数:0 ~ 1 - 2-16 ,即:0 ~ 0.99998;

(2)原码定点小数:-1 + 2-15~1 - 2-15 ,即:-0.99997~0.99997 (3)补码定点小数:- 1~1 - 2-15 ,即:-1~0.99997 (4)补码定点整数:-215~215 - 1 ,即:-32768~32767 (5)原码定点整数:-215 + 1~215 - 1,即:-32767~32767

(6)据题意画出该浮点数格式,当阶码和尾数均采用原码,非规格化数表示时:

最大负数= 1,11 111;1.000 000 001 ,即 -2-9?2-31 最小负数= 0,11 111;1.111 111 111,即 -(1-2-9)?231 则负数表示范围为:-(1-2-9)?231 —— -2-9?2-31

最大正数= 0,11 111;0.111 111 111,即 (1-2-9)?231 最小正数= 1,11 111;0.000 000 001,即 2-9?2-31 则正数表示范围为:2-9?2-31 ——(1-2-9)?231

(7)当机器数采用补码规格化形式时,若不考虑隐藏位,则 最大负数=1,00 000;1.011 111 111,即 -2-1?2-32 最小负数=0,11 111;1.000 000 000,即 -1?231 则负数表示范围为:-1?231 —— -2-1?2-32

最大正数=0,11 111;0.111 111 111,即 (1-2-9)?231 最小正数=1,00 000;0.100 000 000,即 2-1?2-32 则正数表示范围为:2-1?2-32 ——(1-2-9)?231

17. 设机器数字长为8位(包括一位符号位),对下列各机器数进行算术左移一位、两位,算术右移一位、两位,讨论结果是否正确。

[x1]原=0.001 1010;[y1]补=0.101 0100;[z1]反=1.010 1111; [x2]原=1.110 1000;[y2]补=1.110 1000;[z2]反=1.110 1000; [x3]原=1.001 1001;[y3]补=1.001 1001;[z3]反=1.001 1001。 解:算术左移一位:

[x1]原=0.011 0100;正确

[x2]原=1.101 0000;溢出(丢1)出错 [x3]原=1.011 0010;正确

[y1]补=0.010 1000;溢出(丢1)出错 [y2]补=1.101 0000;正确

[y3]补=1.011 0010;溢出(丢0)出错 [z1]反=1.101 1111;溢出(丢0)出错 [z2]反=1.101 0001;正确

[z3]反=1.011 0011;溢出(丢0)出错 算术左移两位:

[x1]原=0.110 1000;正确

[x2]原=1.010 0000;溢出(丢11)出错

[x3]原=1.110 0100;正确

[y1]补=0.101 0000;溢出(丢10)出错 [y2]补=1.010 0000;正确

[y3]补=1.110 0100;溢出(丢00)出错 [z1]反=1.011 1111;溢出(丢01)出错 [z2]反=1.010 0011;正确

[z3]反=1.110 0111;溢出(丢00)出错 算术右移一位:

[x1]原=0.000 1101;正确 [x2]原=1.011 0100;正确

[x3]原=1.000 1100(1);丢1,产生误差 [y1]补=0.010 1010;正确 [y2]补=1.111 0100;正确

[y3]补=1.100 1100(1);丢1,产生误差 [z1]反=1.101 0111;正确

[z2]反=1.111 0100(0);丢0,产生误差 [z3]反=1.100 1100;正确 算术右移两位:

[x1]原=0.000 0110(10);产生误差 [x2]原=1.001 1010;正确 [x3]原=1.000 0110(01);产生误差 [y1]补=0.001 0101;正确 [y2]补=1.111 1010;正确 [y3]补=1.110 0110(01);产生误差 [z1]反=1.110 1011;正确 [z2]反=1.111 1010(00);产生误差 [z3]反=1.110 0110(01);产生误差

18. 试比较逻辑移位和算术移位。 解:逻辑移位和算术移位的区别:

逻辑移位是对逻辑数或无符号数进行的移位,其特点是不论左移还是右移,空出位均补0,移位时不考虑符号位。

算术移位是对带符号数进行的移位操作,其关键规则是移位时符号位保持不变,空出位的补入值与数的正负、移位方向、采用的码制等有关。补码或反码右移时具有符号延伸特性。左移时可能产生溢出错误,右移时可能丢失精度。

19. 设机器数字长为8位(含1位符号位),用补码运算规则计算下列各题。 (1)A=9/64, B=-13/32,求A+B。 (2)A=19/32,B=-17/128,求A-B。 (3)A=-3/16,B=9/32,求A+B。 (4)A=-87,B=53,求A-B。

(5)A=115,B=-24,求A+B。 解:(1)A=9/64= 0.001 0010B, B= -13/32= -0.011 0100B [A]补=0.001 0010, [B]补=1.100 1100


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