《數字邏輯設計與計算機組成》一練習

1.1 按要求表示下列數字：

用4位無符号數表示12

用5位無符号數表示12

用4位2的補碼表示+ 1

用4位2的補碼表示- 1

用5位2的補碼表示- 1

用4位原碼表示+ 1

用4位原碼表示- 1

1.2 建立一個與表1-1類似的表格，需要有4位無符号數、2的補碼數和原碼三列。

1.3 已知浮點數有1位符号位，4位偏置指數，11位尾數，其中偏置常數= 7，則- 5.375的16位浮點數表示形式寫成十六進制數是什麼？

1.4 已知浮點數有1位符号位，4位偏置指數，11位尾數，其中偏置常數= 7，則與浮點數0x3400等值的實數是什麼？

1.5 已知浮點數有1位符号位，4位偏置指數，11位尾數，其中偏置常數= 8，則與浮點數0x3400等值的實數是什麼？

1.6 已知浮點數格式為1位符号位，4位偏置指數，11位尾數，其中偏置常數為7，則可表示的16位最大正浮點數是什麼？

1.7 已知浮點數格式為1位符号位，4位偏置指數，11位尾數，其中偏置常數為8，則可表示的16位最大正浮點數是什麼？

1.8 已知16位浮點數格式為4位偏置指數，偏置常數= 7且11位尾數，請回答：

1.9 用16位浮點數表示下列實數，其中4位偏置指數，偏置常數= 7且11位尾數：

1.10 設16位浮點數有4位偏置指數，偏置常數= 8且11位尾數，請回答：

1.11 用16位浮點數表示下列實數，其中4位偏置指數，偏置常數= 8且11位尾數：

1.12 畫出一個與圖1-1類似的資料通路，用于産生進階語言程式中的語句“A = A + B;”中的變量A的結果，其中變量A和變量B的值在運算前從外部存儲器中讀入并存儲在寄存器中。隻能使用兩個寄存器。而且，變量A的初始值和A + B的最終結果值使用同一個寄存器。請标出資料通路中所有邏輯子產品并指出控制器需要完成的功能。A + B的最終計算結果要保持在寄存器中。

1.13 CPU可以執行加法、減法、乘法和除法操作。假設4種算術運算功能中的每一種用一個單獨的子產品實作，請畫出一個資料通路圖，用于産生進階語言程式中的語句“A = A + BC;”或“A = A + B/C；”中的變量A的結果，其中變量A、B和C的值在運算前從外部存儲器中讀入并存儲在寄存器中。請使用不超過三個寄存器。該資料通路要能輸出A + BC或者A + B/C的結果。求出的最終結果要保持在一個寄存器中。

1.14 馮•諾依曼體系結構的瓶頸是什麼？

1.15 畫出三輸入CMOS與非門的半導體級原理圖，并給出當半導體分别處在開和關狀态時的真值表。

1.16 畫出三輸入CMOS或非門的半導體級原理圖，并給出當半導體分别處在開和關狀态時的真值表。

1.17 CMOS中的“C”代表什麼？并回答為什麼這很重要？

1.18 流水線和并行體系結構的不同點是什麼？請說明各自的應用領域。

1.19 請解釋半導體數量的增長如何影響計算機的體系結構。

1.20 什麼是高效處理核？

1.21 請解釋為何要采用并行處理進一步提高性能。

1.22 畫出SIMD資料通路以加速下列for循環語句的執行：

1.23 畫出SIMD資料通路以加速下列for循環語句的執行：

1.24 ILP有一個限制。請問這個限制來自何處，而處理器的設計者如何在ILP技術之外提升性能？

1.25 請解釋采用多處理器系統的原因。

計算機安全

1.26 計算機安全（了解安全）：選做11.1～11.11題。參考11.1節。請學生自行閱讀該節。