计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题详解(6)

33. 试从下面七个方面比较程序查询、程序中断和DMA三种方式的综合性能。 （1）数据传送依赖软件还是硬件。 （2）传送数据的基本单位。 （3）并行性。 （4）主动性。 （5）传输速度。 （6）经济性。 （7）应用对象。 解：比较如下：

（1）程序查询、程序中断方式的数据传送主要依赖软件，DMA主要依赖硬件。 （注意：这里指主要的趋势）

（2）程序查询、程序中断传送数据的基本单位为字或字节，DMA为数据块。 （3）程序查询方式传送时，CPU与I/O设备串行工作；程序中断方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与I/O传送串行进行；DMA方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与I/O传送并行进行。

（4）程序查询方式时，CPU主动查询I/O设备状态；程序中断及DMA方式时，CPU被动接受I/O中断请求或DMA请求。

（5）程序中断方式由于软件额外开销时间比较大，因此传输速度最慢；程序查询方式软件额外开销时间基本没有，因此传输速度比中断快；DMA方式基本由硬件实现传送，因此速度最快；

注意：程序中断方式虽然CPU运行效率比程序查询高，但传输速度却比程序查询慢。

（6）程序查询接口硬件结构最简单，因此最经济；程序中断接口硬件结构稍微复杂一些，因此较经济；DMA控制器硬件结构最复杂，因此成本最高； （7）程序中断方式适用于中、低速设备的I/O交换；程序查询方式适用于中、低速实时处理过程；DMA方式适用于高速设备的I/O交换；

35.试从5个方面比较程序中断方式和DMA方式的区别

(1) 从数据传送看， 程序中断方式靠程序传送，DMA方式靠硬件传送。

(2) 从CPU响应时间看，程序中断方式是在一条指令执行结束时响应， 而DMA方式可在指令周期内的任一存取周期结束时响应。 (3) 程序中断方式有处理异常事件的能力，DMA方式没有这种能力，主要用于大批数据的传送， 如硬盘存取、 图像处理、 高速数据采集传送，可提高数据吞吐量。 (4) 程序中断方式需要中断现行程序，故需保护现场； (5) DMA的优先级比程序中断的优先级高 。

第6章 计算机的运算方法

2. 已知X=0.a1a2a3a4a5a6（ai为0或1），讨论下列几种情况时ai各取何值。 （1）X?1

2（2）X?1

8

（3）1?X?4116

2解： （1）若要X?1，只要a1=1，a2~a6不全为0即可。

（2）若要X?1，只要a1~a3不全为0即可。

8

（3）若要1?X?4116，只要a1=0，a2可任取0或1；

当a2=0时，若a3=0，则必须a4=1，且a5、a6不全为0；

若a3=1，则a4~a6可任取0或1；

当a2=1时， a3~a6均取0。

4. 设机器数字长为8位（含1位符号位在内），写出对应下列各真值的原码、补码和反码。 -13/64，29/128，100，-87 解：真值与不同机器码对应关系如下：

真值 二进制 原码 补码 反码

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 FFH -27 原码 -101 补码 -100 反码 +27 移码 155 无符号数 对应十进制数 -128 -1

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。

-0 +128 256 -13/64 -0.001101 1.001 1010 1.1100110 1.1100101 29/128 0.0011101 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101 100 1100100 0110 0100 0110 0100 0110 0100 -87 -1010111 1101 0111 10101001 10101000 （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

[A+B]补= 0.0010010 + 1.1001100 = 1.1011110 ——无溢出 A+B= -0.010 0010B = -17/64

（2）A=19/32= 0.100 1100B, B= -17/128= -0.001 0001B [A]补=0.100 1100, [B]补=1.110 1111 , [-B]补=0.001 0001

[A-B]补= 0.1001100 + 0.0010001= 0.1011101 ——无溢出 A-B= 0.101 1101B = 93/128B

（3）A= -3/16= -0.001 1000B, B=9/32= 0.010 0100B [A]补=1.110 1000, [B]补= 0.010 0100

[A+B]补= 1.1101000 + 0.0100100 = 0.0001100 —— 无溢出 A+B= 0.000 1100B = 3/32

（4） A= -87= -101 0111B, B=53=110 101B

[A]补=1 010 1001, [B]补=0 011 0101, [-B]补=1 100 1011

[A-B]补= 1 0101001 + 1 1001011 = 0 1110100 —— 溢出 （5）A=115= 111 0011B, B= -24= -11 000B [A]补=0 1110011, [B]补=1，110 1000

[A+B]补= 0 1110011 + 1 1101000 = 0 1011011——无溢出 A+B= 101 1011B = 91

20. 用原码一位乘、两位乘和补码一位乘（Booth算法）、两位乘计算x·y。 （1）x= 0.110 111，y= -0.101 110； （2）x= -0.010 111，y= -0.010 101； （3）x= 19，y= 35；

（4）x= 0.110 11，y= -0.111 01。

解：先将数据转换成所需的机器数，然后计算，最后结果转换成真值。 （1）[x]原=0.110111，[y]原=1.101110，x*=0.110111， y*=0.101110 原码一位乘：

部分积 0.000 000 +0.000 000 0.000 000 0.000 000 +0.110 111 0.110 111 0.011 011 +0.110 111 1.010 010 0.101 001 +0.110 111 1.100 000 010 101 101 011 010 111 右移一位 乘数为1，加上x* 右移一位 乘数为1，加上x* 右移一位 乘数为1，加上x* 右移一位 乘数y* 101 110 说明 部分积初值为0，乘数为0加0