组成原理课后答案
计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第九章
当芯片改变后，相应参数变为： 机器周期=0.4µ s×4=1.6µs 平均指令周期=1.6µs×2.5=4µ s 平均指令执行速度=1/4µ s =0.25MIPS 若要得到平均每秒80万次的指令 执行速度，则应采用的主频为： 平均指令周期=1/0.8MIPS =1.25 ×10-6=1.25µ s 机器周期=1.25µ s÷2.5=0.5µs 时钟周期= 0.5µ s÷4=0.125µ s 主频=1/0.125µ s=8MHz 应采用主频为8MHz的CPU芯片。
LDA PC+D(IR)EAR EARBusMAR M(MAR)MDR MDRBus ACC
PCo，IRo，+，EARi EARo，MARi
R/-W=R
MDRo，ACCi
（2）“SUB D(XR)”指令周期流程图及控制信号序列：
PC Bus MAR M(MAR) MDR MDR Bus IR PC+1 PC OP=？
解：先通过主频求出时钟周期时 间，再进一步求出机器周期和平均指 令周期。 时钟周期=1/10MHz=0.1×10-6 =100ns 机器周期=100ns×4=400ns=0.4µ s 平均指令周期=1/1MIPS =1×10-6=1µ s 每个指令周期所含机器周期个数 = 1µ s/0.4µs=2.5个
4. 能不能说CPU的主频越快，计 算机的运行速度就越快？为什么？ 解：不能说机器的主频越快，机 器的速度就越快。因为机器的速度不 仅与主频有关，还与数据通路结构、 时序分配方案、ALU运算能力、指令 功能强弱等多种因素有关，要看综合 效果。
5. 设机器A的CPU主频为8MHz， 机器周期含4个时钟周期，且该机的平 均指令执行速度是0.4MIPS，试求该机 的平均指令周期和机器周期，每个指 令周期中含几个机器周期？如果机器B 的CPU主频为12MHz，且机器周期也 含4个时钟周期，试问B机的平均指令 执行速度为多少MIPS? 解：先通过A机的平均指令执行速 度求出其平均指令周期，再通过主频 求出时钟周期，然后进一步求出机器 周期。B机参数的算法与A机类似。 计算如下：
计算机组成原理课后习题-参考答案
习题参考答案
5-2：计算机为什么要设置时序部件？ 周期、节拍、脉冲三级时序关系如何 表示？
一条指令运行的各种操作控制信号在时间上有严格 的定时关系， 的定时关系，时序部件用以控制时序以保证指令 的正确执行。 的正确执行。 将指令周期划分为几个不同的阶段， 将指令周期划分为几个不同的阶段，每个阶段称为 一个机器周期。 一个机器周期。 一个机器周期又分为若干个相等的时间段， 一个机器周期又分为若干个相等的时间段，每个时 时间段称为一个时钟周期（节拍）。 时间段称为一个时钟周期（节拍）。 在一个时钟周期（节拍）内可设置几个工作脉冲， 在一个时钟周期（节拍）内可设置几个工作脉冲， 用于寄存器的清除、接收数据等工作。 用于寄存器的清除、接收数据等工作。
9
习题什么特点？
依据控制器中的时序控制部件和微操作控制信号形 成部件的具体组成与运行原理不同，通常把控制 成部件的具体组成与运行原理不同， 器区分为微程序控制器和硬布线控制器两大类。 器区分为微程序控制器和硬布线控制器两大类。 微程序控制方式是用一个ROM做为控制信号产生 微程序控制方式是用一个 做为控制信号产生 的载体， 中存储着一系列的微程序， 的载体，ROM中存储着一系列的微程序，组成微 中存储着一系列的微程序 程序的微指令代码产生相应的操作控制信号， 程序的微指令代码产生相应的操作控制信号，这 是一种存储逻辑型的控制器。方便修改和扩充， 是一种存储逻辑型的控制器。方便修改和扩充， 但指令执行速度较慢。 但指令执行速度较慢。 硬布线控制方式采用组合逻辑电路实现各种控制功 在制造完成后， 能，在制造完成后，其逻辑电路之间的连接关系 就固定下来，不易改动。其运行速度快， 就固定下来，不易改动。其运行速度快，但构成 复杂。 复杂。
13
习题参考答案
《计算机组成原理》课后习题答案
第1章计算机组成原理考试大纲第一章计算机体系结构和计算机组成冯。
诺伊曼体系的特点Amdahl定律第二章数制和数制转换各种码制的表示和转换浮点数的表示补码加减法布思算法浮点数的加减法海明码的计算练习：5，6，7，8，101、已知X=19，Y=35，用布思算法计算X×Y和X×(-Y)。
2、使用IEEE 754标准格式表示下列浮点数：-5，-1.5，1/16，-6，384，-1/32。
3、已知X=-0.1000101×2-111，Y=0.0001010×2-100。
试计算X+Y，X-Y，X×Y和X/Y。
4、某浮点数字长12位，其中阶符1位，阶码数值3位，尾符1位，尾数数值7位，阶码和尾数均用补码表示。
它所能表示的最大正数是多少？最小规格化正数是多少？绝对值最大的负数是多少？5、求有效信息位为01101110的海明码校验码。
第三章练习：5解释下列概念：PROM，EPROM，E2PROM，Flash memory，FPGA，SRAM和DRAM。
第四章总线的分类总线操作周期的四个传输阶段总线仲裁的概念及其分类异步通信方式的种类总线的最大传输率第五章存储器的分类存储容量的扩展RAID的概念、特点以及分类Cache的地址映射Cache的写策略Cache的性能分析3C练习：4，5，71．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少?用下列存储芯片时，各需要多少片?1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×l位，4K×8位，8K×8位2．现有1024×l的存储芯片，若用它组成容量为16K×8的存储器。
(1)实现该存储器所需的芯片数量?(2)若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为4K×8，该存储器所需的地址线总数是多少?几位用于选片?几位用作片内地址?(3)画出各芯片的连接逻辑图。
计算机组成原理课后答案
计算机组成原理课后答案习题解答第一章思考题与习题1．什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？计算机系统是指计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。
硬件即指计算机的实体部分。
软件是由计算机运行所需的程序及相关文档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4．如何理解计算机组成和计算机体系结构？计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O 机理等等计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。
5．冯·诺依曼计算机的特点是什么？(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成(5) 指令在存储器内按顺序存放。
(6) 机器以运算器为中心。
6．画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。
硬件的主要技术指标：(1) 机器字长：指 CPU 一次能处理数据的位数，通常与 CPU 的寄存器位数有关(2) 存储容量：包括主存容量和辅存容量，存放二进制代码的总数＝存储单元个数×存储字长(3) 运算速度：主频、Gibson 法、MIPS 每秒执行百万条指令、CPI 执行一条指令所需时钟周期数、FLOPS 每秒浮点运算次数7．解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
主机——是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成；CPU——中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；存储字长——存储器一次存取操作的最大位数；存储容量——存储器中可存二进制代码的总量；机器字长——CPU能同时处理的数据位数；等于处理器内部寄存器位数指令字长——一条指令包含的二进制代码位数；8．解释下列英文代号：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。
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1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
计算机组成原理课后作业答案(包健第二版)完整
P156 4.1X＝0.1101 Y＝－0.0110（设机器数长度为8位）[X]补=0.1101000[－X]补=1.0011000[2X]补=溢出[－2X]补=溢出[X/2]补=0.0110100[-X/2]补=1.1001100[Y]补=1.1010000[－Y]补=0.0110000[2Y]补=1.0100000[－2Y]补=0.1100000[Y/2]补=1.1101000[-Y/2]补=0.0011000[-Y/4]补=0.0001100P156：2、（1）（2）P156：4－46－1原码恢复余数算法6－2原码加减交替算法P156：4.8阶码（5位补码）尾数（6位补码）（1）X=-1.625=-1.101B Y=5.25=101.01B X+YX－Y:1、对阶同上2、尾数相减：11.1100110+ 11.01011[E X-Y]补= 11.00100103、结果不需规格化4、舍入处理：[E X-Y]补＝1.00101[X-Y] = 0,0011 1,00101P108：9-1阶码（5位移码）尾数（6位补码）（1）X=5.25=101.01B Y=-1.625=-1.101B X*Y9-1 X/Y:9-2 X*Y9-2 X/Y《存储体系》P225：2、 （1） 片641641161664=⨯=⨯⨯K K（2） s msμ625.151282=（3） s ns μ64500128=⨯ P225：3、（1） 最大主存容量=bit 16218⨯（2） 共需片6416416416218=⨯=⨯⨯bitK bit芯片；若采用异步刷新，则刷新信号的周期为s msμ625.151282= （3） 每块8字节，则Cache 容量为行925128162==⨯BytebitK ，即c=9，Cache 采用2路组相联映射，则r=1。
主存容量为块161828162=⨯Bytebit，即m=16。
每块包含4个字，每字包含2个字节。
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P156 4.1X＝0.1101 Y＝－0.0110（设机器数长度为8位）[X]补=0.1101000[－X]补=1.0011000[2X]补=溢出[－2X]补=溢出[X/2]补=0.0110100[-X/2]补=1.1001100[Y]补=1.1010000[－Y]补=0.0110000[2Y]补=1.0100000[－2Y]补=0.1100000[Y/2]补=1.1101000[-Y/2]补=0.0011000[-Y/4]补=0.0001100P156：2、（1）（2）P156：4－46－1原码恢复余数算法6－2原码加减交替算法P156：4.8阶码（5位补码）尾数（6位补码）（1）X=-1.625=-1.101B Y=5.25=101.01B X+YX－Y:1、对阶同上2、尾数相减：11.1100110+ 11.01011[E X-Y]补= 11.00100103、结果不需规格化4、舍入处理：[E X-Y]补＝1.00101[X-Y] = 0,0011 1,00101P108：9-1阶码（5位移码）尾数（6位补码）（1）X=5.25=101.01B Y=-1.625=-1.101B X*Y9-1 X/Y:9-2 X*Y9-2 X/Y《存储体系》P225：2、 （1） 片641641161664=⨯=⨯⨯K K（2） s msμ625.151282=（3） s ns μ64500128=⨯ P225：3、（1） 最大主存容量=bit 16218⨯（2） 共需片6416416416218=⨯=⨯⨯bitK bit芯片；若采用异步刷新，则刷新信号的周期为s msμ625.151282= （3） 每块8字节，则Cache 容量为行925128162==⨯BytebitK ，即c=9，Cache 采用2路组相联映射，则r=1。
主存容量为块161828162=⨯Bytebit，即m=16。
每块包含4个字，每字包含2个字节。
计算机组成原理课后习题参考答案
计算机组成原理答案第一章计算机系统概论1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。
解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。
两者主要区别见P1 表1.1。
2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。
通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。
分类依据：专用和通用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。
通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。
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？解：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。
存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。
主要组成部分有：（控制器、运算器）（CPU的两部分组成）、存储器、输入设备、输出设备（I/O设备）。
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？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。
单元地址：简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。
数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。
指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。
6．什么是指令？什么是程序？解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。
程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。
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？解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。
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就要中断CPU一次，中断处理程序接收采样的数据，将其放到主存的缓冲区内。
该中断处理需时x秒，另一方面缓冲区内每存储n个数据，主程序就将其取出进行处理，这种处理需时y秒。
因此该系统可以跟踪到每秒次的中断请求。
A．n／(n*x+y) B．n／(x+y)·n C．min(1／x，n／y) 答：A
4．采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个的时间。
A．指令周期 B．机器周期 C．存储周期 D．总线周期答：C
5．通道的功能是：(1) ，(2) 。
按通道的工作方式分，通道有通道、通道和通道三种类型。
答：组织外围设备和内存进行数据传输；控制外围设备；选择；数组多路；字节多路6．在图8.7中，当CPU对设备B的中断请求进行服务时，如设备A提出请求，CPU能够响应吗?为什么?如果设备B一提出请求总能立即得到服务，问怎样调整才能满足此要求? 答：能响应，因为设备A的优先级比设备B高。
若要设备B总能立即得到服务，可将设备B从第二级取出来，单独放在第三级上，使第三级的优先级最高，即令IM3 = 0。
7．在图8．7中，假定CPU取指并执行一条指令的时间为t1，保护现场需t2，恢复现场需t3，中断周期需t4，每个设备的设备服务时间为tA，tB，…，tG。
试计算只有设备A，D，G 时的系统中断饱和时间。
答：依次处理设备A，设备D，设备G的时间为： T1 = t1+t2+t3+t4+tA T2 = t1+t2+t3+t4+tD T3 = t1+t2+t3+t4+tG
总时间为T = T1+T2+T3 = 3*( t1+t2+t3+t4)+ tA + tD + tG
8．设某机有5级中断；L0，L1，L2，L3，L4，其中断响应优先次序为：L。
最高，L1次之，L4最低。
现在要求将中断处理次序改为L1->L3->L0->L4->L2，试问： (1) (1) 表8．2中各级中断处理程序的各中断级屏蔽值如何设置(每级对应一
位，该位为“0”表示允许中断，该位为“1”表示中断屏蔽)?
(2) (2) 若这5级中断同时都发出中断请求，按更改后的次序画出进入各级中
断处理程序的过程示意图。
表8.2 各级中断处理程序的各中断级屏蔽位中断处理程序中断处理级屏蔽位 L0级 L1级 L2级 L3级 L4级 L0中断处理程序 L1中断处理程序 L2中断处理程序 L3中断处理程序 L4中断处理程序
解：(1) 按题意，各级中断处理程序的各中断级屏蔽值设置如下表中断处理程序中断处理级屏蔽位
L0级
L1级 L2级 L3级 L4级 L0中断处理程序 L1中断处理程序 L2中断处理程序 L3中断处理程序 L4中断处理程序
1 1 0 1 0
0 1 0 0 0
1 1 1 1 1
0 1 0 1 0
1 1 0 1 1
(2) 若这5级中断同时都发出中断请求，按更改后的次序画出进入各级中断处理程序的过程示意图如下：
9. 某机器CPU中有16个通用寄存器，运行某中断处理程序时仅用到其中2个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否要将通用寄存器内容保存到主存中去?需保存几个寄存器?
解：虽然CPU中有16个通用寄存器，但因运行某中断处理程序时仅用到其中2个寄存器，因此在响应中断而进入该中断处理程序时，不需要将所有通用寄存器内容保存到主存中，需保存的只是在中断处理程序中要用到的2个寄存器。
10.画出二维中断结构判优逻辑电路，包括；(1)主优先级判定电路(独立请求)，(2)次优先级判定电路(链式查询)。
在主优先级判定电路中应考虑CPU程序优先级。
设CPU执行程序的优先级分为4级(CPU7_CPU4)，这个级别保存在PSW寄存器中(7，6，5三位)。
例如CPU5时，其状态为101。
解：(略)
11．参见图8．7所示的二维中断系统。
(1)若CPU现执行E的中断服务程序，IM2，IM1，IM0的状态是什么?(2)CPU现执行H的中断服务程序，IM2，IM1，IM0的状态是什么?(3)若设备B一提出中断请求，CPU立即进行响应，应如何调整才能满足要求? 解：(1)若CPU现执行E 的中断服务程序，IM2，IM1，IM0的状态是011; (2)CPU现执行H的中断服务程序，IM2，IM1，IM0的状态是001;
(3)若设备B一提出中断请求，CPU立即进行响应，可将B调整到A的前面。
12．下列陈述中正确的是。
A．在DMA周期内，CPU不能执行程序
B．中断发生时，CPU首先执行入栈指令将程序计数器内容保护起来
C．DMA传送方式中，DMA控制器每传送一个数据就窃取一个指令周期 D．输入输出操作的最终目的是要实现CPU与外设之间的数据传输答：D
13．Pentium系统有两类中断源：①由CPU外部的硬件信号引发的称为，它分为可屏和非屏蔽；②由指令引发的称为，其中一种是执行，另一种是。
答：外部中断、可屏蔽中断、非屏蔽中断、内部中断，异常，执行软件中断指令
14．IEEEl394是 I／O标准接口，与SCSI I／O标准接口相比，它具有更高的，更强的，体积，连接方便。
A．并行 B．串行 C．数据传输速率 D．数据传输实时性 E．小答：B，A，C，D，E 15．SCSI
是系统级，是处于主适配器和智能设备控制器之间的 I／O接口。
SCSI-3标准允许SCSI 总线上连接的设备由个提高到个，可支持位数据传输。
A．并行 B．接口 C．16 D．8 E．16 答：B，A，D，C，E
16．比较通道、DMA、中断三种基本I／O方式的异同点。
答：通道是通过执行通道指令来实现输入/输出的；DMA是由DMA控制器在获得总线控制权后，直接在内存与外设之间实现数据传送的；中断是通过CPU在响应中断时，转入中断服务程序，执行输入/输出指令来完成输入/输出的。
17．用多路DMA控制器控制光盘、软盘、打印机三个设备同时工作。
光盘以20us的间隔向控制器发DMA请求，软盘以90us的间隔向控制器发DMA请求，打印机以180us的间隔发DMA请求。
请画出多路DMA控制器的工作时空图。
答：
20us
90us
180us
光盘
软盘
打印机DMA控制器
18．若设备的优先级依次为CD-ROM、扫描仪、硬盘、磁带机、打印机，请用SCSI进行配置，画出配置图。
(略)。