计算机组成与设计答案
计算机组成原理课后习题及答案_唐朔飞(完整版)
11. 画一个具有双向传输功能的总线逻 辑图。 解：此题实际上是要求设计一个双向总 线收发器，设计要素为三态、方向、使能等 控制功能的实现，可参考74LS245等总线缓 冲器芯片内部电路。 逻辑图如下：（n位） 使能
控制 G
B1
Bn
…… …… …… ……
方向 控制 DIR
A1
An
错误的设计：
系统总线
• 9. 画出主机框图，分别以存数指令“STA M”和加法指令“ADD M”（ M均为主存地址）为例，在图中按序标出完成该指令（包括取指令阶 段）的信息流程（如→①）。假设主存容量为256M*32位，在指令字 长、存储字长、机器字长相等的条件下，指出图中各寄存器的位数。 • 解：主机框图如P13图1.11所示。 • （1）STA M指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR， MDR→IR， • OP(IR) →CU，Ad(IR) →MAR，ACC→MDR，MAR→MM，WR • （2）ADD M指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR， MDR→IR， • OP(IR) →CU，Ad(IR) →MAR，RD，MM→MDR， MDR→X，ADD，ALU→ACC，ACC→MDR，WR • 假设主存容量256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的 条件下，ACC、X、IR、MDR寄存器均为32位，PC和MAR寄存器均 为28位。
存储总线
CPU MM I/O1 I/O2 …… I/On
这个方案的错误是： 不合题意。按题意要求应画出பைடு நூலகம்辑线路图而 不是逻辑框图。
12. 设数据总线上接有A、 B、C、D四个寄存器，要求 选用合适的74系列芯片，完 成下列逻辑设计： （1） 设计一个电路，在同 一时间实现D→A、D→B和 D→C寄存器间的传送； （2） 设计一个电路，实现 下列操作： T0时刻完成D→总线； T1时刻完成总线→A； T2时刻完成A→总线； T3时刻完成总线→B。
计算机组成原理第四五章答案
期末试卷（四、五、六章）一、选择题（每小题1分）1 单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常需采用（C ）。
A 堆栈寻址方式B 立即寻址方式C 隐含寻址方式D 间接寻址方式2 RISC访内指令中，操作数的物理位置一般安排在（ D ）。
A 栈顶和次栈顶B 两个主存单元C 一个主存单元和一个通用寄存器D 两个通用寄存器3寄存器间接寻址方式中，操作数在（B ）。
A 通用寄存器B 主存单元C 程序计数器 D 堆栈4 机器指令与微指令之间的关系是（A ）。
A 用若干条微指令实现一条机器指令B 用若干条机器指令实现一条微指令C 用一条微指令实现一条机器指令D 用一条机器指令实现一条微指令5描述多媒体CPU基本概念中，不正确的是（ D ）。
A 多媒体CPU是带有MMX技术的处理器B MMX是一种多媒体扩展结构C MMX指令集是一种多指令流多数据流的并行处理指令D 多媒体CPU是以超标量结构为基础的CISC机器6 流水线中造成控制相关的原因是执行（ A ）指令而引起。
A 条件转移B 访内C 算逻D 无条件转移7 PCI总线是一个高带宽且与处理器无关的标准总线。
下面描述中不正确的是（B ）。
A 采用同步定时协议B 采用分布式仲裁策略C 具有自动配置能力D 适合于低成本的小系统8 同步控制是（ C ）。
A 只适用于CPU控制的方式B 只适用于外围设备控制的方式C 由统一时序信号控制的方式D 所有指令执行时间都相同的方式9 描述PCI总线中基本概念不正确的句子是（CD ）。
A PCI总线是一个与处理器无关的高速外围设备B PCI总线的基本传输机制是猝发式传送C PCI设备一定是主设备D 系统中只允许有一条PCI总线10当前的CPU由（ B ）组成。
A 控制器B 控制器、运算器、cacheC 运算器、主存D 控制器、ALU、主存11流水CPU是由一系列叫做“段”的处理部件组成。
和具备m个并行部件的CPU相比，一个m段流水CPU的吞吐能力是（ D ）。
计算机组成原理课后习题答案(第五版_白中英)
计算机组成原理第五版习题答案第一章 (1)第二章 (3)第三章 (14)第四章 (19)第五章 (21)第六章 (27)第七章 (31)第八章 (34)第九章 (36)第一章1．模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。
数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。
模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字0 和1 表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。
数字计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。
2．数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3．科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。
4．主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。
主要组成部分有：:运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。
5．存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
每个存储单元都有编号，称为单元地址。
如果某字代表要处理的数据，称为数据字。
如果某字为一条指令，称为指令字。
6．计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。
7．取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。
8．半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外存共同用来保存二进制数据。
运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU，它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。
适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。
9．计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。
计算机组成原理 习题答案
1.4 冯诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？➢冯诺依曼计算机的主要设计思想是：存储程序并按地址顺序执行。
➢冯诺依曼计算机主要包括：存储器、运算器、控制器、输入和输出五部分组成。
1.5 什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？➢存储容量✓存储器所能保存二进制数据的总数，常用单位为KB、MB等。
➢单元地址✓用于识别存储器中每个存储单元的编号，即单元地址。
➢数据字✓表示计算机所要处理数据的计算机字，称为数据字。
➢指令字✓表示一条指令的计算机字，称为指令字。
1.6 什么是指令？什么是程序？➢指令：由操作码和操作数两部分构成，能够表示计算机中的一个基本操作的代码或二进制串。
➢程序：用于求解某一问题的一串指令序列，称为该问题的计算程序，简称为程序。
1.7 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？➢计算机对指令和数据的区分是依靠指令的执行阶段来决定的；➢在取指阶段，从存储器中读取的均是CPU要执行的指令；➢在执行阶段，从存储器中读取的一定是指令执行所需要的操作数；1.8 什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。
➢内存：用于存放系统当前运行所需要的程序和数据的半导体存储器，称为内存储器，简称内存；➢外存：用于存放程序和数据，但不能被CPU直接访问的大容量存储器，称为外存储器，简称为外存；外存一般包括磁盘存储器和光盘存储器。
➢CPU：运算器和控制器合称为中央处理器，简称CPU。
➢适配器：主机和不同速度的外设之间的一种部件，用于主机和外设之间的信息转换。
2.2 设[X]补＝a7.a6 a5··· a0 ，其中ai 取0或1，若要X>-0.5，求a0 a1 a2 ··· a6 的取值。
①若a7 ＝0，则X为正数，显然a6··· a0取任何值，X均大于-0.5。
计算机组成原理课程习题答案_秦磊华
解释下列名词摩尔定律：对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测，其主要内容是：成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番，性能将提高一倍，而其价格将降低一半。
主存: 计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取。
控制器：计算机的指挥中心，它使计算机各部件自动协调地工作。
时钟周期：时钟周期是时钟频率的倒数，也称为节拍周期或T周期，是处理操作最基本的时间单位。
多核处理器：多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。
字长：运算器一次运算处理的二进制位数。
存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。
CPI：指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
MIPS：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。
CPU时间：计算某个任务时CPU实际消耗的时间，也即CPU真正花费在某程序上的时间。
计算机系统的层次结构：计算机系统的层次结构由多级构成，一般分成5级，由低到高分别是：微程序设计级，机器语言级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。
基准测试程序：把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。
软/硬件功能的等价性：从逻辑功能的角度来看，硬件和软件在完成某项功能上是相同的，称为软/硬件功能是等价的，如浮点运算既可以由软件实现，也可以由专门的硬件实现。
固件：是一种软件的固化，其目的是为了加快软件的执行速度。
可靠性：可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。
产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。
MTTF：平均无故障时间，指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。
MTTR：系统的平均修复时间。
MTBF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。
可用性：指系统在任意时刻可使用的概率，可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。
《计算机组成原理》第3章习题答案
第3章习题解答1 1．．指令长度和机器字长有什么关系指令长度和机器字长有什么关系??半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表示什么意思么意思? ?解：解：指令长度与机器字长没有固定的关系，指令长度与机器字长没有固定的关系，指令长度可以等于机器字长，指令长度可以等于机器字长，指令长度可以等于机器字长，也可以大于或也可以大于或小于机器字长。
通常，把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令；指令长度等于半个指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。
机器字长的指令称为半字长指令；指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。
2 2．．零地址指令的操作数来自哪里零地址指令的操作数来自哪里??一地址指令中，另一个操作数的地址通常可采用什么寻址方式获得寻址方式获得??各举一例说明。
各举一例说明。
解：解：双操作数的零地址指令的操作数来自堆栈的栈顶和次栈顶。
双操作数的一地址指令的另一个操作数通常可采用隐含寻址方式获得，即将另一操作数预先存放在累加器中。
例如，前述零地址和一地址的加法指令。
前述零地址和一地址的加法指令。
3 3．某机为定长指令字结构，．某机为定长指令字结构，．某机为定长指令字结构，指令长度指令长度16位；每个操作数的地址码长6位，指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。
操作数、单操作数和双操作数三类。
若双操作数指令已有若双操作数指令已有K 种，无操作数指令已有L 种，问单操作数指令最多可能有多少种单操作数指令最多可能有多少种??上述三类指令各自允许的最大指令条数是多少上述三类指令各自允许的最大指令条数是多少? ? 解：解：解：X= (2X= (24一K)×26一[L/26]双操作数指令的最大指令数：双操作数指令的最大指令数：双操作数指令的最大指令数：224一1。
单操作数指令的最大指令数：15×2单操作数指令的最大指令数：15×26一l(l(假设双操作数指令仅假设双操作数指令仅1条，为无操作数指令留出1个扩展窗口个扩展窗口))。
计算机组成原理前3章课后习题参考答案-
白中英第五版计算机组成原理课后习题参考答案第一章计算机系统概述4、冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么它包括哪些主要组成部分答：冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序和程序控制，其中存储程序是指将程序和数据事先存放到存储器中，而程序控制是指控制器依据存储的程序来控制全机协调地完成计算任务。
总体来讲，存储程序并按地址顺序执行，这就是冯•诺依曼型计算机的主要设计思想。
5、什么是存储容量什么是单元地址什么是数据字什么是指令字答：见教材P8和P10。
7、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据答：见教材P10。
第二章运算方法和运算器】1、写出下列各整数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。
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，基数为2，请写出：（1）最大数的二进制表示阶码用移码表示，题中并未说明具体偏移量，故此处按照移码的定义，即采用偏移量为27=128，则此时阶码E的表示范围为0000 0000~1111 1111，即0~255，则在上述条件下，浮点数为最大数的条件如下：所以最大数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（2）最小数的二进制表示浮点数为最小数的条件如下：所以最小数的二进制表示为：1 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127（3）规格化数所表示数的范围规格化要求尾数若为补码表示，则符号位和最高有效位符号必须不同。
（A）浮点数为最大正数的条件如下：所以最大正数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（B）浮点数为最小正数的条件如下：所以最小正数的二进制表示为：0 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：+2-1×2-128=+2-129（C）浮点数为最大负数的条件如下：所以最大负数的二进制表示为：0 0000 0000 0111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：-（2-1+2-23）×2-128（D）浮点数为最小负数的条件如下：所以最小负数的二进制表示为：0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127所以，规格化数所表示数的范围如下：正数+2-129~+（1-2-23）×2127负数-2127 ~-（2-1+2-23）×2-1284、将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。
第1-3章计算机组成原理课后习题答案
第1章计算机系统概论什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件硬件和软件哪个更重要解：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外设等。
软件是看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序、资料、数据集合。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
如何理解计算机系统的层次结构解：（1）第一级：实际机器M1 (机器语言机器)，机器语言程序直接在M1上执行；（2）第二级：虚拟机器M2（汇编语言机器），将汇编语言程序先翻译成机器语言程序，再在M1-上执行；（3）第三级：虚拟机器M3(高级语言机器)，将高级语言程序先翻译成汇编语言程序，再在M2、M1（或直接到M1）上执行；（4）第零级：微程序机器M0（微指令系统），由硬件直接执行微指令。
（5）实际上，实际机器M1和虚拟机器M2之间还有一级虚拟机，它是由操作系统软件构成，该级虚拟机用机器语言解释操作系统。
（6）虚拟机器M3还可以向上延伸，构成应用语言虚拟系统。
说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及联系。
解：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。
用机器语言编写程序时要求程序员对他们所使用的计算机硬件及其指令系统十分熟悉，编写程序难度很大，操作过程也极易出错。
汇编语言是符号式的程序设计语言，汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令。
用汇编语言编写的汇编语言程序必须先被翻译成机器语言程序，才能被机器接受并自动运行。
汇编语言的每一条语句都与机器语言的某一条语句（0、1代码）一一对应。
高级语言是面向用户的语言，与具体的计算机指令系统无关、对问题的描述更接近于人们习惯，且易于掌握和书写。
它具有较强的通用性，程序员完全不必了解、掌握实际机器M1的机型、内部的具体组成及其指令系统，只要掌握这类高级语言的语法和语义，便可直接用这种高级语言来编程，给程序员带来了极大的方便。
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计算机组成与设计答案——节选
9. 设计算机A有60条指令，指令操作码为6位固定长度编码，从
000000到111011。其后继产品B需要增加32条指令，并与A保
持兼容，
(1) 试为计算机B设计指令操作码。 (2) 计算操作码平均长度。
答:：（1）6位操作码中保留了111100到111111四个码字，如果不
再保留码字可增加3位扩展码，这样增加的32条指令的操作码为
111100,000到111111,111中的一个。 （2）如果每条指令的使用
概率相等，则平均指令长度为：
(6×60 + 9×32)/(60+32) = 7.04
注意：B计算机与A计算机保持兼容意味着B计算机原封不动地采
纳A计算机的指令，可增加新的指令，但A计算机中已有的指令不
能做任何改动。
10. 某计算机的指令系统字长定长为16位，采用扩展操作码，操作
数地址需要4位。该指令系统已有三地址指令M条，二地址指令N
条，没有零地址指令，问系统最多还有多少条一地址指令？
答：三种指令的操作码长度分别为4位、8位和12位。设系统最多
有L条一地址指令，则有
L=((24-M) ?24-N) ?24
13. 在一个单地址指令的计算机系统中有一个累加器，给定以下存储
器数值：
单元20中的内容是40 单元30中的内容是50 单元40中的内容是
60 单元50中的内容是70
求以下指令分别将什么数值装入到累加器中？ (1) load #20 (2)
load 20 (3) load (20) (4) load #30 (5) load 30 (6) load (30)
答：(1) 20 (2) 40 (3) 60 (4) 30 (5) 50 (6) 70
15. 一条双字长的指令存储在地址为W的存储器中。指令的地址字
段位于地址为W+1处，用Y表示。在指令执行中使用的操作数存储
在地址为Z的位置。在一个变址寄存器中包含X的值。试叙述Z是
怎样根据其他地址计算得到的，假定寻址方式为
(1) 直接寻址 (2) 间接寻址 (3) 相对寻址 (4) 变址寻址
答：根据题意画出如下示意图：
WW+1变址寄存器XZ存储器?OP（操作码）Y（地址码）?A
(1) 在直接寻址方式下，指令中存放的就是操作数的地址。即操作数
的地址Z在地址为W+1处，Z从指令中得到，所以有Z=Y。
(2) 在存储器间接寻址方式下，操作数的地址在某一个存储单元中，
其地址在指令中。Z根据Y访存后得到，所以有Z = (Y)。
(3) 在相对寻址方式下，操作数的地址为PC的值（取完指令后PC的
值为W+2)加上Y得到。所以有Z=W+Y+2。
(4) 在变址寻址方式下，操作数的地址为变址寄存器的值加上Y得到。
所以有 Z=X+Y