计算机组成原理习题解答全解
计算机组成原理试卷答案及解析
1、外部设备包括_______、_______和_______,又叫外围设备.2、系统软件主要包括_______、_______和________.3、4 位二进制数可表示______种代码,8 位二进制数可表示_______种代码.4、浮点数运算可由_______运算和_______来实现.5、一条指令包括_______和_______两个部份,它们都是采用_______表示的.6、主机对主存的主要要求是_______、_______和________ 、_______.7、控制器的三个功能是决定_______,给出_______,处理_______.1、已知：[X]补=11101011,[Y]补=01001010,则[X-Y]补=______.A.10100001B.11011111C.10100000D.溢出2、在用________表示的机器中,零的表示是惟一的.A.原码B.反码C.补码D.阶码3.cache 存储器的内容应与主存储器的相应单元的内容_______.A. 保持一致B.可以不一致C.无关4、在总线中地址总线的功能是_______.A.用于选择存储器单元B.用于选择存储器单元和各个通用寄存器C. 用于选择进行信息传输的设备D.用于选择指定存储器单元和选择I/O 设备接口电路的地址5、现代计算机的处理对象是________.A.二进制数B. 文字C. 十进制数D. 电压、电流6、计算机中数据处理中心是________.A.主机B.运算器C. 控制器D.I/O 系统7、中断向量地址是_______.A.子程序的入口地址B. 中断服务子程序的入口地址C. 中断服务子程序入口地址指示器D. 外设程序入口地址8、计算机存储器用来存放被运算的数据和程序,如果读出一个存储单元的内容后,该单元的内容________.A.清零B.保持不变C.被取走D. 不定9、CPU 中通过寄存器的位数决定________.A.指令长度B.数的精度C.机器字长D.主存储量10、下列哪种指令不属于程序控制指令.A. 无条件转移指令B. 条件转移指令C. 中断隐指令D.转移指令11、计算机的中央处理器是指_________.A. 主机B.运算器C. CPUD.控制器12、计算机可以运行用各种高级程序语言设计编写的程序,但都必须经过变换成最终计算机能够辨别的,才干执行.A.二进制机器语言B.汇编语言C. 中间语言D.操作系统语言13、机器数中,_______码的零的表示方法是惟一的.A.原码B. 反码C.补码D.补码和移码14、汇编语言是把机器指令中的操作码,地址码用_______表示的符号语言,便于理解、记忆、编程.A. 符号B.二进制数C.ASCII 码D.便于记忆英文编写符号15、计算机的指令部件包括________.A. 控制器、运算器B.指令计算器、指令寄存器、指令译码器C.地址寄存器、数据寄存器、接口D.控制存储器、地址寄存器、数据缓冲器1、什么叫 CPU？什么叫主机？2、求二进制数 1001.11 用十进制数表示是多少？3、什么叫静态存储器？什么叫动态存储器？4、说明输入设备和输出设备的作用.1、写出下列二进制数的原码、补码、反码和移码.〔1> +1011 <2> +0.11012、已知x=0.10111,y=0.11011,求[x+y]补,[x-y]补的值一、1、解：输入设备输出设备外存储器解析：简称"外设〞 .计算机系统中输入、输出设备〔包括外存储器〕的统称. 对数据和信息起着传输、转送和存储的作用.是计算机系统中的重要组成部份. 外围设备涉与到主机以外的然后设备.外围设备是附属的或者辅助的与计算机连接起来的设备.外围设备能扩充计算机系统.2、解：语言处理程序操作系统数据库管理系统解析：系统软件是指控制和协调计算机与外部设备,支持应用软件开辟和运行的系统,是无需用户干预的各种程序的集合,主要功能是调度,监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统中各种独立的硬件,使得它们可以协调工作.系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当做一个整体而不需要顾与到底层每一个硬件是如何工作的.3、解： 16 256解析： 2^4=16 , 2^8=2564、解：阶码尾数解析：浮点数包括阶码和尾数两个部份,阶码用来表示数据 X 围大小,用定点整数表示,尾数表示数据精度,用定点小数表示.虽然功能不同但都是定点数,定点数运算方法对它们合用.5、解：操作码地址码二进制数解析：指令通常由两部份组成：操作码+地址码.操作码：指明该指令要完成的操作的类型或者性质；地址码：指明操作对象的内容或者所在的存储单元地址.它们都采用二进制数表示.6、解：速度快容量大成本低可靠解析：主存是 CPU 可以直接随机访问的存储空间,主机对主存的要求是速度、容量、带宽和可靠性.7、解：程序执行顺序完成指令功能的操作控制指令异常情况解析：控制器是整个计算机的控制中心,负责程序中指令的执行顺序,发出各种控制命令控制各个部件完成指令规定的功能 .也负责处理计算机中程序的各种异常情况.1解析： [X-Y]补=[X]补+[-Y]补=11101011+10110110=101000012解析： [+0]补=0000...0 [-0]补=1111...1+1=0000 0[+0]原=0000...0 [-0]原=1000 0[+0]反=0000...0 [-0]反=1111 (1)3解析： cache 实际上是主存的一个副本,其内容必须与主存相应的内容保存一致.4解析：在计算机中,惟独主存和 I/O 设备接口的各个端口需要专门的地址工CPU 识别,因此地址总线就是用来指定内存单元或者 I/O 识别接口的端口地址.5解析：计算机可以处理文字和十进制数,但是都是通过先把它们变成二进制代码实现的,现代计算机中,处理的基本对象是二进制数据 ,表示二进制数的两个符号"0〞和"1〞是用特定的点位的高低实现的不是任意的电压都能识别的.6解析：数据处理主要指算术运算和逻辑运算,它们都是在运算器中完成的.7解析：中断向量地址是指存放中断服务程序地址的地址.8解析：存储器的主要功能是存放被运算的数据和程序,惟独不停电,不写入新的内容,其内容就保持不变.9解析：通过寄存器可以用于传送和暂存数据,也可参预算术运算逻辑,并保存运算结果,且通用存储器的长度取决于机器字长.10解析：程序控制指令用来改变程序原来的执行顺序 .程序控制指令主要包括：转移指令、跳跃指令、子程序调用指令和返回指令.11解析：计算机中运算器是数据处理中心,控制器是计算机的指挥控制中心,二者合称中央处理器,英文缩写 CPU.解析：计算机之能识别二进制指令,因此在运行各种高级语言编写的程序时,都必须通过编译程序、解释程序和各种转换程序,把各种高级语言转换成机器语言才干在机器上执行.解析：原码表示法是符号位+绝对值,正数符号用 0 表示,负数符号用 1 表示.反码表示法是符号位表示与原码相同 ,数值位正数用绝对值表示 ,负数用绝对值的相反数表示,即 0 变成 1,1 变成 0.补码表示法是符号位表示与原码、反码相同,正数符号用"0〞表示,负数符号用"1〞表示.移码用于表示浮点数阶码,为定点整数,表示方法与补码类似,但符号位相反,即正数的移码符号位为 1,负数为 0.解析：汇编语言是用符号代替机器指令功能的语言,它使用人们容易理解的英文单词缩写符号或者地址代号,代替地址中的二进制操作码和地址码.解析：指令部件包括指令计算器、指令存储器、指令译码器,三个部件都直接与本条指令有关.1 、解：CPU 是中央处理器英文缩写,包括运算器和控制器,是计算机大的核心部件. 计算机由五大部件组成,其中运算器、控制器和存储器称为计算机的主机,是计算机执行程序的主体.解析：中央处理器〔CPU, Central Processing Unit〕是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心.它的功能主要是解释计算机指令以与处理计算机软件中的数据 .中央处理器主要包括运算器和高速缓存存储器与实现它们之间联系的数据、控制与状态的总线.主机是指计算机除去输入输出设备以外的主要机体部份.也是用于放置主板与其他主要部件的控制箱体.通常包括 CPU、内存、硬盘、光驱、电源、以与其他输入输出控制器和接口.2、解：设一个二进制数N = K3 K2 K1 K0.K-1 K-2= K3*2^3 +K2*2^2 +K1*2^1 +K0*2^0 + K-1*2^-1 +K-2*2^-2其中 K i分别为二进制数列中某个数位取值,2^i为位数 K i对应的位权.因此〔1001.11>2 =1*2^3 + 0*2^2 + 0*2^1 + 1*2^0 +1*2^-1 + 1*2^-2=<8+0+0+1+0.5+0.25>10=<9.75>10解析：十进制计数制,表示 1 位数用 10 个不同的符号,相邻数位间进位关系是逢 10 进 1.二进制计数制,表示 1 位数用 2 个不同的符号<0,1>,相邻数位间进位关系是逢 2 进 1.3、解：静态存储器是因此写入该单元 ,只要不该写它,补断开电源,其单元内容保持不变；动态存储器是一次写入信息后,还需定时刷新重写,才干保持该单元内容不变.解析：二者都是存储器的一种,读写机理不同.动态存储器工艺简单、集成度高、体积小、速度比静态存储器略低,是当前存储器的主流.4、解：输入设备和输出设备是计算机与外部世界交往的桥梁,简称 I/O 设备. 输入设备需要把外部信息,包括数字、声音、图象等信息转换成二进制编码输入到计算机存储器中保存,等待运算器处理.输出设备需要把计算机内的二进制编码转换成人们容易辨识的,数字、声音、图象等信息并传送给人们.解析：计算机的外部设备之一 ,可以和计算机进行交互使用 ,如键盘、显示器等 , 是人与计算机交互的一种部件.1、解：〔1〕[+1011]原=01011[+1011]反=01011[+1011]补=01011[-1011]原=11011 [-1011]反=10100 [-1011]补=10101.[+1011]移=11011〔2〕小数不用移码表示[+1011]原=01101[+1011]反=01101[+1011]补=01101 [-1011]移=00101[-1011]原=11101 [-1011]反=10010 [-1011]补=10011解析：原码表示法是符号位+绝对值,正数符号用 0 表示,负数符号用 1 表示.反码表示法是符号位表示与原码相同,数值位正数用绝对值表示,负数用绝对值的相反数表示,即 0 变成 1,1 变成 0.补码表示法是符号位表示与原码、反码相同, 数值位正数用绝对值表示,负数用其补数表示,即数值各位变相反值,末位加+1,即变成反码末位+1.移码用于表示浮点数阶码,为定点整数,表示方法与补码类似,但符号位相反,即正数的移码符号位为 1,负数为 0.2、解： [x+y]补=[x]补+[y]补, [x-y]补=[x]补+[-y]补必须先求出[x]补、[y]补、[-y]补[x]补=[0.10111]补=0.10111[y]补=[0.11011]补=0.11011[-y]补=[-0.11011]补=1.00101运算时数据必须用双符号位：[x+y]补=[x]补+[y]补=00.10111+00.11011=01.01110表示结果为正数,但二数之和大于 1,溢出了,称为正溢.[x-y]补=[x]补+[-y]补=00.10111+11.00101=11.11100解析：丢掉最高符号位的进位,对结果不产生影响,可把其看做是模数.补码数据, 加减模数的若干整数倍,对补码数据不产生影响.当符号位用 1 位二进制数表示时符号位之进位为 2,因此把其模看做 2.当符号位用 2 位二进制数表示时,最高符号位之进位为 4,因此把其模看做 4.所以有时把双符号位补码运算财务模 4 补码运算.。
(完整版)计算机组成原理习题答案(蒋本珊)
第一章１．电子数字计算机和电子模拟计算机的区别在哪里？解：电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算的过程是不连续的；电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量，运算的过程是连续的。
２．冯·诺依曼计算机的特点是什么？其中最主要的一点是什么？解：冯·诺依曼计算机的特点如下：①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成；②计算机内部采用二进制来表示指令和数据；③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。
第③点是最主要的一点。
３．计算机的硬件是由哪些部件组成的？它们各有哪些功能？解：计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。
它们各自的功能是：①输入设备：把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。
②输出设备：将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。
③存储器：用来存放程序和数据。
④运算器：对信息进行处理和运算。
⑤控制器：按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。
４．什么叫总线？简述单总线结构的特点。
解：总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。
单总线结构即各大部件都连接在单一的一组总线上，这个总线被称为系统总线。
CPU 与主存、CPU 与外设之间可以直接进行信息交换，主存与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而无须经过CPU 的干预。
５．简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。
解：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。
第０级为硬件组成的实体。
第１级是微程序级。
这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。
第２级是传统机器级。
这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。
计算机组成原理答案(张功萱等编著)终极完整版
（4）(－5)10＝(－101)2＝－1.01×22
阶码E＝127＋2＝129＝(10000001)2
机器数形式：1 10000001 01000000000000000000000
十六进制形式：C0A00000H
2.13写出下列十六进制的IEEE单精度浮点数代码所代表的十进制数值。
解：
（1）(0.15625)10＝(0.来自00101)2＝1.01×2－3
阶码E＝127＋(－3)＝124＝(1111100)2＝01111100
机器数形式：0 01111100 01000000000000000000000
十六进制形式：3E200000H
（2）(－0.15625)10＝(－0. 00101)2＝－1.01×2－3
（1）若e1＞e2，是否有N1＞N2
（2）若S1、S2均为规格化数，上述结论是否正确？
答：（1）不一定
（2）正确
2.15设一个六位二进制小数x＝0.a1a2a3a4a5a6，x≥0，请回答：
（1）若要x≥81，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？
（2）若要x＞21，a1a2a3a4a5a6需要满足什么条件？
第二章作业解答
2.2分别计算用二进制表示4位、5位、8位十进制数时所需要的最小二进制位的长度。
答：
∵ 4位十进制数的最大数为9999，213＝8192＜9999＜214＝16384
∴表示4位十进制数所需的最小二进制位的长度为14位。
∵ 5位十进制数的最大数为99999，216＝65536＜9999＜217＝131072
2.6已知x的二进制真值，试求[x]补、[－x]补、[x/2]补、[x/4]补、[2x]补、[4x]补、[－2x]补、[－x/4]补。（设机器采用定点小数，字长为8位，若结果不存在或出错，请注明）
计算机组成原理习题含参考答案
计算机组成原理习题含参考答案一、单选题（共90题，每题1分，共90分）1、在下列寻址中，（）寻址方式需要先运算再访问主存。
A、间接B、直接C、变址D、立即正确答案：C2、在链式查询方式下，若有N个设备，则（）oA、只需一条总线请求线B、需要N条总线请求线C、视情况而定，可能一条，也可能N条总线请求线D、以上说法都不对正确答案：A3、以下有关I/O端口的叙述中，错误的是（）oA、I/O接口中有命令端口、状态端口、数据端口B、I/O接口中命令端口和状态端口不能共用同一个C、I/O接口中程序可访问的寄存器被称为I/O端口D、I/O端口可以和主存统一编号，也可以单独编号正确答案：B4、用移码表示浮点数的阶码，其好处是（）。
A、便于求阶差B、便于用比较电路比较阶的大小C、提高运算精度D、便于判别溢出正确答案：B5、在取指操作结束后，程序计数器中存放的是（）。
A、程序中指令的数量B、当前指令的地址C、已经执行指令的计数值D、下一条指令的地址正确答案：D6、微指令格式分为水平型和垂直型，水平型微指令的位数（）,用它编写的微程序（）。
A、较短，较少B、较长，较短C、较多，较长D、较少，较短正确答案：B7、用二地址指令来完成算术运算时，其结果一般存放在（）。
A、其中一个地址码提供的地址中B、栈顶C、累加器（ACC）中D、以上都不对正确答案：A8、为了缩短指令中某个地址段（或地址码）的位数，有效的方法是采取（）。
A、变址寻址B、间接寻址C、立即寻址D、寄存器寻址正确答案：D9、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（）oA、编程要用到的硬件组织B、计算机硬件的全部组织C、计算机软件所要完成的功能D、计算机各部件的硬件实现正确答案：A10、用于笔记本电脑的大容量存储器是（）oA、U盘B、软磁盘C、固态盘D、磁带正确答案：C11、D/A转换是（）。
A、把数字量转换为模拟量，把转化结果输出计算机B、把计算机输出的模拟量转化为数字量C、把模拟量转化为数字量，把数字量输入到计算机D、把计算机输出的模拟量转为数字量正确答案：A12、程序P在机器M上的执行时间是20秒，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的70%,而CP1增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是()oA、16.8秒B、8.4秒C、117秒D、14秒正确答案：A13、以下说法错误的是()oA、计算机的机器字长是指数据存储与运算的基本单位B、寄存器由触发器构成C、计算机中一个字的长度都是32位D、磁盘可以永久性存放数据和程序正确答案：C14、主设备通常指()oA、掌握总线权的设备B、发送信息的设备C、主要的设备D、接收信息的设备正确答案：A15、字长12位，用定点补码规格化小数表示时，所能表示的正数范围是()OA、1/2-(1-2-11)B、(1/2+2-11)-(1-2-11)C、2-11-(1-2-11)D、2-12-(1-2-12)正确答案：A16、ASCI1码是对()进行编码的一种方案。
计算机组成原理习题及答案
简答题1.什么是存储程序原理？按此原理，电脑应具有哪几大功能？1.答：存储程序原理是用户事先编号的程序先存入主存中，然后CPU在从主存中取出指令、运行指令。
按此原理，电脑应具有输入输出设备，即能把程序和数据通过输入输出设备送入主存中；还应具有存储设备，即内存能存储程序和数据；最后应具有控制器和运算器，即CPU能从主存中取出程序和数据，并按顺序一条一条取出、执行。
2.存储器与CPU连接时，应考虑哪些问题？2.答：应考虑〔1〕合理选择存储芯片，要考虑芯片的类型和数量尽量使连线简单方便；〔2〕地址线的连接，将CPU地址线的低位与存储芯片的地址线相连，以选择芯片中的某一单元，儿高位则在扩充存储芯片时用，用来选择存储芯片；〔3〕数据线的连接，CPU的数据线与存储芯片的数据线不一定相等，相等时可直接连接，不相等时要对存储芯片进行扩位，使其相等连接；〔4〕读/写控制线的连接，高电平为读，低电平为写；〔5〕片选线的连接，CPU的高位地址来产生片选信号。
3.什么叫地址重叠区，什么情况下会产生地址重叠区？3.答：存储系统中的某些存储单元有多个地址，这种现象叫地址重叠区。
原因是，存储系统是由多个芯片组成的，在产生片选信号时，如果只用部分高位地址来产生片选信号，则有一部分高位地址线没用，这样这部分地址线的值就不确定，可以为0也可以为1，所以存储芯片的地址空间也不确定了，出现了重复值，产生了地址重叠区。
4.什么叫“对准字”和“未对准字”，CPU对二者的访问有何不同？4.答：CPU访问的数据类型有字节，半字，字和双字。
假设字长为32位，则字节8位，半字16位，字32位，双字64位。
对准字就是存储这四种数据类型时，字节的起始地址任意，半字的起始地址为2的倍数，字的起始地址为4的倍数，双字的起始地址为8的倍数。
未对准字就是四种数据类型在存储时都任意，无论从哪个存储单元开始都可以。
CPU访问对准字只要一个存储周期就行了，因为对准字都在同一行，能同时选中；访问未对准字需要多个存取周期，引文他们对应的存储单元可能不在同一行。
《计算机组成原理》习题参考答案
《计算机组成原理》习题参考答案习题一一、判断题⒈（√）⒉（√）⒊（√）⒋（×）⒌（×）⒍（×）⒎（√）⒏（×）⒐（√）⒑（√）二、单选题⒈⑴C ⑵B ⒉ C ⒊D 4. B 5. D6. C7. B8. C9. A 10. B三、填空题⒈⑴进行数据变换和算术、逻辑运算⑵为计算机的工作提供统一的时钟，按照程序，不断的取指令、分析指令，把指令中的操作码译码成相应的操作命令，并进行时序分配，变成相应的控制信号，驱动计算机的各部件按照节拍有序地完成程序规定的操作内容⒉⑴系统软件⑵应用软件⑶系统软件⑷控制和管理计算机的所有资源⒊⑴数字⑵模拟⑶处理的是数字量⑷处理的是模拟量⒋⑴字长⑵长⒌⑴计算机的地址总线的根数⑵=2地址总线根数⒍⑴内存储器⑵外存储器⒎计算机系统的运算速度指标，即每秒钟执行多少百万条指令⒏⑴曙光4000A ⑵10万⑶美国、日本）⒐⑴CPU ⑵CPU ⑶主机）⒑⑴机器语言⑵翻译程序）⒒计算机的运算速度与下列因素决定：⑴、⑵、⑶和⑷。
⒓某微处理器的地址总线有16条，则该微处理器所能直接访问的存储空间为⑴字节；若该存储空间的起始地址是0000H，那么最高地址应为⑵。
习题二一、判断题⒈（×）⒉（√）⒊（√）⒋（√）⒌（×）⒍（×）⒎（×）⒏（×）⒐（√）⒑（√）二、单选题⒈D ⒉C ⒊(1) D (2) A (3) C (4)B (5) B (6) A⒋ B ⒌ (1) A (2) D ⒍ (1) C (2) F (3) B (4) C (5) A⒎在计算机中，由于受有限字长的限制，用机器代码表示数时会产生误差，该误差称为(1) ；若取圆周率π=3.…的近似值为π*=3.1416，则它有 (2) 有效数字。
(1) A.相对误差 B.绝对误差 C.截断误差 D.测量误差(2) A.2位 B.3位 C.4位 D.5位⒏ (1) B (2) A (3) D (4)C (5) B⒐ (1) (2) ； (3) (4) (5) 。
(完整版)计算机组成原理作业讲解1-4章答案分解
1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？略。
1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。
1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。
略。
1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？略。
1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。
答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。
1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？答：指CPU一次能处理的数据位数。
它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。
1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。
它包括主存容量和辅存容量。
主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。
如内存等。
辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。
1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。
（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。
（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。
它具有加法、测试和控制其他部件的功能。
（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。
（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。
（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。
（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。
（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。
（8）将高级语言翻译成机器语言的程序。
（9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。
（10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。
供选择的词或短语：1、汇编器2、嵌入式系统3、中央处理器（CPU）4、编译器5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机9、主存储器10、VLSI答：（1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2，（6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？答：计算机系统硬件系统和软件系统组成。
计算机组成原理试题答案及解析
计算机组成原理试题答案及解析一、单选题1. What is the primary function of the control unit in a computer?A. Performing arithmetic calculationsB. Managing the execution of instructionsC. Storing data for future useD. Controlling the input/output devicesAnswer: BExplanation: The control unit is responsible for managing the execution of instructions in a computer. It coordinates the activities of all the other components and ensures that instructions are executed in the correct sequence.2. Which of the following is an example of a volatile memory?A. Hard disk driveB. Solid-state driveC. Flash memoryD. Random-access memory (RAM)Answer: DExplanation: Random-access memory (RAM) is an example of volatile memory, which means that its contents are lost when the power to thecomputer is turned off. Unlike permanent storage devices like hard disk drives or solid-state drives, RAM is used for temporary data storage during program execution.3. What is the purpose of the arithmetic logic unit (ALU) in a computer?A. Storing program instructionsB. Executing arithmetic and logic operationsC. Controlling the input/output devicesD. Managing the memory hierarchyAnswer: BExplanation: The arithmetic logic unit (ALU) is responsible for performing arithmetic and logic operations in a computer. It can perform operations such as addition, subtraction, multiplication, division, and logical comparisons.4. Which of the following is not a valid addressing mode in computer architecture?A. Immediate addressingB. Direct addressingC. Indirect addressingD. Parallel addressingAnswer: DExplanation: Parallel addressing is not a valid addressing mode in computer architecture. The other three options (immediate, direct, and indirect addressing) are commonly used in programming to access memory locations or operands.5. Which of the following is not a characteristic of a reduced instruction set computer (RISC)?A. Simple instructionsB. Large instruction setC. Load/store architectureD. Fixed instruction lengthAnswer: BExplanation: A reduced instruction set computer (RISC) is characterized by its simple instructions, load/store architecture (data must be loaded into registers before operations can be performed), and fixed instruction length. The term "reduced" in RISC refers to the reduced complexity of the instructions, not the size of the instruction set.二、多选题1. Which of the following are examples of secondary storage devices? (Select all that apply)A. Hard disk drive (HDD)B. Random-access memory (RAM)C. Solid-state drive (SSD)D. Optical disc drive (ODD)Answer: A, C, DExplanation: Secondary storage devices are used for long-term storage and include hard disk drives (HDDs), solid-state drives (SSDs), and optical disc drives (ODDs). Random-access memory (RAM) is a type of primary storage, not secondary storage.2. Which of the following components are part of the von Neumann architecture? (Select all that apply)A. Central processing unit (CPU)B. Control unit (CU)C. Input/output devicesD. MemoryAnswer: A, B, DExplanation: The von Neumann architecture includes the central processing unit (CPU), control unit (CU), and memory. Input/output devices are not considered part of the von Neumann architecture.3. Which of the following are advantages of a pipelined processor? (Select all that apply)A. Increased throughputB. Decreased latencyC. Simpler designD. Reduced power consumptionAnswer: A, B, DExplanation: Pipelining allows for increased throughput (more tasks completed per unit of time), decreased latency (each task takes less time to complete), and reduced power consumption (as tasks are divided into smaller stages and can be executed concurrently).4. Which of the following statements about cache memory is true? (Select all that apply)A. It is faster than primary memory.B. It is smaller than primary memory.C. It stores frequently used data.D. It is volatile.Answer: A, B, CExplanation: Cache memory is faster than primary memory (such as RAM), smaller in size, and stores frequently used data to reduce the access time for the CPU. However, cache memory is not volatile - it retains its contents even when the power is turned off.5. Which of the following are examples of input devices? (Select all that apply)A. KeyboardB. MonitorC. MouseD. PrinterAnswer: A, CExplanation: Input devices are used to enter data or commands into a computer system. Examples of input devices include keyboards and mice, which allow users to input text or interact with software. Monitors and printers are output devices.三、解析1. Control unit: The control unit is an essential component of a computer system. Its primary function is to manage the execution of instructions and coordinate the activities of other hardware components. It ensures that instructions are fetched, decoded, and executed in the correct sequence. The control unit communicates with the arithmetic logic unit (ALU), memory, and input/output devices to carry out the instructions provided by the program.2. Volatile memory: Volatile memory, like random-access memory (RAM), is a type of computer memory that loses its contents when the power is turned off. Unlike permanent storage devices such as hard disk drives or solid-state drives, volatile memory is used for temporary data storage during program execution. RAM allows data to be quickly read from and written to, making it ideal for storing active program instructions and data.3. Arithmetic logic unit (ALU): The arithmetic logic unit (ALU) is responsible for performing arithmetic and logic operations in a computer. Itcan perform operations such as addition, subtraction, multiplication, division, and logical comparisons. The ALU receives inputs from registers within the central processing unit (CPU) and performs calculations based on these inputs. The result of the operation is then stored back in the registers for further processing or output.4. Addressing modes: Addressing modes are used in computer architecture to specify how to access memory locations or operands in an instruction. Some common addressing modes include immediate addressing (data is directly specified in the instruction), direct addressing (the operand is specified by its memory address), and indirect addressing (the memory address of the operand is stored in a register). These addressing modes allow for efficient retrieval and manipulation of data during program execution.5. Reduced instruction set computer (RISC): A reduced instruction set computer (RISC) is a type of computer architecture that emphasizes simplicity and efficiency in instruction execution. RISC processors use a small set of simple instructions, with each instruction typically performing a single operation. This simplifies the design of the processor and allows for faster instruction execution. RISC processors often employ techniques such as pipelining to further enhance performance and efficiency. The term "reduced" in RISC refers to the reduced complexity of the instructions, not the size of the instruction set.总结：本文回答了一系列与计算机组成原理相关的试题，并对每个问题进行了解析和解答。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《计算机组成原理》习题解答第1章1. 解释概念或术语：实际机器、虚拟机器，机器指令、机器指令格式，主机、CPU、主存、I/O、PC、IR、ALU、CU、AC、MAR、MDR，机器字长、存储字长、指令字长、CPI、T C、主频、响应时间、吞吐量、MIPS、MFLOPS。
答：略2. 如何理解计算机系统的层次结构？说明高级语言、汇编语言及机器语言的差别与联系。
答：⑴计算机系统是由软件和硬件结合而成的整体。
为了提高计算机系统的好用性，程序设计语言的描述问题能力越来越强，各种程序设计语言大体上是一种层次结构，即高等级编程语言指令包含低等级编程语言指令的全部功能。
对于使用不同层次编程语言的程序员来说，他们所看到的同一计算机系统的属性是不同的，这些属性反映了同一计算机系统的不同层次的特征，即同一计算机系统可划分成多个层次结构，不同层次的结构反映的计算机系统的特征不同而已。
⑵机器语言是能够被计算机硬件直接识别和执行的程序设计语言，机器语言是一种面向硬件的、数字式程序设计语言；汇编语言和高级语言均用符号表示机器语言指令，指令很容易阅读和编写、但不能被硬件直接识别和执行，它们均是一种面向软件的、符号式程序设计语言；相对于汇编语言而言，高级语言描述问题的能力更强；高级语言和汇编语言程序必须翻译成机器语言程序后，才能在计算机硬件上执行。
3. 计算机系统结构、计算机组成的定义各是什么？两者之间有何关系？答：计算机系统结构是指机器语言程序员或编译程序编写者所看到的计算机系统的属性，包括概念性结构和功能特性两个方面。
主要研究计算机系统软硬件交界面的定义及其上下的功能分配。
计算机组成是指计算机硬件设计人员所看到的计算机系统的属性。
主要研究如何合理地逻辑实现硬件的功能。
计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。
4. 冯·诺依曼模型的存储程序原理包含哪些内容、对计算机硬件和软件有哪些要求？冯·诺依曼模型计算机的特点有哪些？答：存储程序原理是指程序和数据预先存放在存储器中，机器工作时自动按程序的逻辑顺序从存储器中逐条取出指令并执行。
存储程序原理要求存储器是由定长单元组成的、按地址访问的、一维线性空间结构的存储部件；要求软件指令支持用地址码表示操作数在存储器中的地址，指令长度为存储单元长度的倍数，编程语言中必须有转移型指令，以实现程序存储顺序到程序逻辑顺序的转变。
冯·诺依曼模型计算机的特点可归纳为如下几点：⑴计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成；⑵存储器是由定长单元组成的、按地址访问的、一维线性空间结构；⑶程序由指令组成，指令和数据以等同地位存放在存储器中；⑷机器工作时自动按程序的逻辑顺序从存储器中逐条取出指令并执行；⑸指令由操作码和地址码组成，操作码用于表示操作的性质，地址码用于表示操作数在存储器中的地址；⑹指令和数据均采用二进制方式表示，运算亦采用二进制方式；⑺机器以运算器为中心，输入/输出设备与存储器间的数据传送都经过运算器。
5. 现代计算机均采用冯·诺依曼模型、但进行了改进，画出现代计算机硬件组成及结构图，并说明各部件的作用。
答：现代计算机结构大多在冯·诺依曼模型基础上进行了改进，以进一步提高系统的性能。
改进主要包括以存储器为中心、多种存储器共存、采用总线互连三个方面。
基本的硬件组成及结构图如下：CPU由运算器和控制器组成，运算器负责实现数据加工，实现算术逻辑运算；控制器负责指挥和控制各部件协调地工作，实现程序执行过程。
存储器由主存和辅存(如磁盘)组成，负责实现信息存储。
主存由小容量、快速元器件组成，存放近期常用程序和数据；辅存由大容量、低价格元器件组成，存放所有的程序和数据；主存可被CPU直接访问，这样在提高访存速度的同时，可降低存储器总成本。
I/O设备负责实现信息的输入和输出，以及信息的格式变换。
通过总线实现部件互连的好处是可以实现CPU的操作标准化，而操作标准化的具体实现部件是I/O接口，它负责缓冲和中转相关操作。
6. 若某计算机的机器指令格式如表1.2所示，请写出求s=a+b+c的机器语言程序，其中a、b、c存放在起始地址为0000100000的连续3个主存单元中，而s则要求存放到地址为0000001000的主存单元中。
解：假设程序第一条指令存放在第1000000000号存储单元中，则程序清单如下：7．画出基于累加器CPU的主机框图，说明题6的机器语言程序的执行过程(尽可能详细)。
简述执行过程与冯·诺依曼模型的存储程序原理的关系。
答：基于累加器CPU的的主机框图如下：假设s=a+b+c程序已被调入主存、首指令地址已写入到PC中，即(PC)=1000000000。
程序运行启动后，计算机硬件自动地、逐条地、按(PC)为指令地址实现取指令、分析指令、执行指令的对应操作，直到执行到停机指令为止。
假设IR中操作码记为OP(IR）、地址码记为AD(IR)，则s=a+b+c程序执行过程的具体操作如下：（1）PC→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝PC＝1000000000，取指令开始（2）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000001（下条指令地址）（3）MDR→IR ；IR＝000001 0000100000，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为取数指令（4）AD(IR)→MAR、MAR→ABus、Read→Cbus ；MAR＝0000100000，执行指令开始（5）WMFC（6）MDR→AC ；AC＝MDR＝a，执行指令完成（7）PC→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝PC＝1000000001，取指令开始（8）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000010（下条指令地址）（9）MDR→IR ；IR＝000011 0000100001，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为加法指令（10）AD(IR)→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝0000100001，执行指令开始（11）WMFC（12）(MDR)＋(AC)→AC ；AC＝a＋b，执行指令完成（13）PC→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝PC＝1000000010，取指令开始（14）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000011（下条指令地址）（15）MDR→IR ；IR＝000011 0000100010，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为加法指令（16）AD(IR)→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝0000100010，执行指令开始（17）WMFC（18）(MDR)＋(AC)→AC ；AC＝a＋b+c，执行指令完成（19）PC→MAR、MAR→ABus、Read→CBus ；MAR＝PC＝1000000011，取指令开始（20）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000100（下条指令地址）（21）MDR→IR ；IR＝000010 0000001000，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为存数指令（22）AD(IR)→MAR、MAR→ABus、Write→Cbus ；MAR＝0000100000，执行指令开始（23）AC→MDR、MDR→DBus、WMFC ；MDR＝AC＝a＋b+c，执行指令完成（24）PC→MAR、MAR→ABus、Read→Cbus ；MAR＝PC＝1000000100，取指令开始（25）WMFC，(PC)＋1→PC ；PC＝1000000101（下条指令地址）（26）MDR→IR ；IR＝000100 **********，取指令完成ID对OP(IR)译码；CU得知当前为停机指令（27）机器自动停机；执行停机指令完成从程序执行过程可以看出：由于指令存放在存储器中，故指令执行过程分为取指令(含分析指令)、执行指令两个阶段；由于存储器同时只接收一个访问操作，故程序执行过程是循环的指令执行过程，循环变量为PC中的指令地址；只要按照程序逻辑顺序改变(PC)，可以实现按程序逻辑顺序执行程序的目标。
8. 指令和数据均存放在存储器中，计算机如何区分它们？答：由于存储器访问只使用地址和命令(Read/Write)信号，而指令和数据均以二进制编码形成存放在存储器中，因此，从存储器取得的信息本身是无法区分是指令还是数据的。
计算机只能通过信息的用途来区分，即取指令时取得的是指令，指令执行时取操作数或写结果对应的信息是数据。
即计算机通过程序执行过程或指令执行过程的不同阶段来区分。
9. 在某CPU主频为400MHz的计算机上执行程序A，程序A中指令类型、执行数量及平均时钟周期数如下表所示。
求该计算机执行程序A时的程序执行时间、平均CPI及MIPS。
解：CPU时钟周期T C＝1/f＝1/(400×106)=2.5ns程序执行时间T CPU＝[45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2]×2.5＝0.575ms。
平均CPI＝(45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2)÷( 45000＋75000＋8000＋1500)＝1.776(时钟周期/指令)MIPS＝( 45000＋75000＋8000＋1500)/ (0.575×10-3×106)＝225.2百万条/秒10. 冯·诺依曼模型计算机的性能瓶颈有哪些？简述缓解性能瓶颈严重性的方法。
答：冯·诺依曼模型计算机的性能瓶颈有CPU-MEM瓶颈、指令串行执行瓶颈两个。
对缓解CPU-MEM瓶颈而言，主要目标是减少MEM访问延迟、提高MEM传输带宽，常用的方法有采用多种存储器构成层次结构存储系统、采用多级总线互连、采用并行结构存储器等。
对缓解指令串行执行瓶颈而言，主要目标是尽可能实现并行处理，常用的方法有采用流水线技术、数据流技术、超标量技术、超线程技术、多核技术等。
第2章1. 解释概念或术语：进制、机器数、原码、补码、移码、变形补码、BCD码、交换码、内码、奇校验、CRC、上溢、下溢、左规、对阶、溢出标志、进位标志、部分积、Booth算法、交替加减法除法、警戒位、全加器、并行加法器、行波进位、先行进位。
答：略2. 完成下列不同进制数之间的转换（1）(347.625)10＝( )2＝( )8＝( )16（2）(9C.E)16＝( )2＝( )8＝( )10（3）(11010011)2＝( )10＝( )8421BCD解：（1）(347.625)10＝(101011011.101)2＝(533.5)8＝(15B.A)16（2）(9C.E)16＝(10011100.1110)2＝(234.7)8＝(156.875)10（3）(11010011)2＝(211)10＝(001000010001)8421BCD3. 对下列十进制数，分别写出机器数长度为8位（含1位符号位）时的原码及补码。