计算机组成原理-平时作业一
北航16春《计算机组成原理》在线作业一
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##目录
-[导语](#导语)
-[1.寻址方式](-寻址方式)
-[2.指令系统](-指令系统)
-[3.CPU的流水线技术](-CPU的流水线技术)
-[4.整数运算](-整数运算)
-[5.控制单元](-控制单元)
-[总结](#总结)
##导语
计算机组成原理是一门非常重要的基础课程，它的内容包括对计算机
组成原理的概念、算法和实现方法的研究。
本文就计算机组成原理的主要
内容作出详细的介绍，主要包括寻址方式、指令系统、CPU的流水线技术、整数运算、控制单元等几个方面。
##1.寻址方式
寻址是指计算机系统中访问存储器的方式，确定存储器中一些位置的
字节的地址。
常见的寻址方式有：直接寻址、寄存器寻址和间接寻址。
###(1)直接寻址
直接寻址是一种最简单的寻址方式，它的特点是，指令中包含要访问的存储单元的绝对地址或者该地址的偏移量。
当指令被解释执行时，指令解释器便可以根据地址来访问相应的存储单元，因此它的操作简单，但是地址可能变化，因此会出现地址失效的情况。
###(2)寄存器寻址
寄存器寻址是指指令中使用寄存器来保存要访问的存储单元地址的方式。
计算机组成原理例题
第一次作业题目
一、问答题：
1、冯﹒诺依曼型计算机系统的主要设计思想是什么？它包括哪些组成部
分？各个组成部分的作用是什么？
2、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？
3、如何理解软硬件之间的等价性？
4、4种机器码的主要区别？
5、为什么定点数采用补码进行加减法运算存在溢出现象？如何判断它的运
算结果是否溢出？
二、计算题：
1、若某浮点数采用IEEE754编码标准的存储格式是（BF400000）16 ，则其
代表的十进制真值为多少？
2、将数（18.6875）10转换成754标准的32位浮点数的二进制存储格式？
3、计算机存储程序概念的特点之一，是把数据和指令都化为二进制信息看
待，今有一计算机字长32位。
对于二进位1000 1111 1110 1111 1100 0000 0000 0000，
（1）表示一个补码整数，其十进制值是多少？
（2）表示一个无符号整数，其十进制值是多少？
（3）表示一个IEEE754标准的单精度浮点数，其值是多少？
4、对于数字56和-79分别用8位二进制表示其四种机器码，即原码，反码，
补码和移码？。
计算机组成原理-作业参考答案
第1章计算机系统概论5. 冯诺依曼计算机的特点是什么解：冯诺依曼计算机的特点是：P8(1)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；(2)指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；(3)指令和数据均用二进制表示；(4)指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；(5)指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；(6)机器以运算器为中心（原始冯诺依曼机）。
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。
解：课本P9-10(1)主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。
(2)CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了Cache）。
(3)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；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
(4)存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
(5)存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。
(6)存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
(7)存储字长：一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。
(8)存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。
(9)机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
(10)指令字长：机器指令中二进制代码的总位数。
8. 解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。
《计算机组成原理》·平时作业-2020年华工网络教育
2020年华工计算机组成原理·平时作业提交方式：附件
（1）CPU包括哪几个工作周期？每个工作周期访存的作用是什么。
答：（1）取指周期：取指令
（2）间指周期：取有效地址
（3）执行周期：取（或存）操作数
（4）中断周期：将程序断点保存起来
（2）什么是指令周期、机器周期和时钟周期？
答：指令周期是CPU取出并执行一条指令所需的全部时间，即完成一条指令的时间；
机器周期是所有指令执行过程中的一个基准时间，通常以存取周期作为机器周期；
时钟周期使机器周期主频的倒数，也可称为节拍，它是控制计算机操作的最小单位时间；
关系：一个指令周期包括若干个机器周期，一个机器周期又包括若干个时钟周期，每个指令周期内的机器周期数可以不等，每个机器周期内的时钟周期数也可以不等。
（3）总线通信控制有几种方式，简要说明各自的特点。
答：（1）同步通信：通信双方由统一时标控制数据传送；
（2）异步通信：采用应答方式通信；
（3）单通步通信：统一时钟，可插入等待信号；
（4）分离式通信：都是全反向，充分发挥总线的有效应用；
（4）控制器中常采用哪些控制方式，各有何特点？
答：同步控制：即微操作序列由基准时标系统控制，每一个操作出现的时间与基准时标保持一致；。
计算机组成原理作业1 10章答案(完全版)
计算机组成原理作业1 10章答案(完全版)计算机组成原理作业1-10章答案(完全版)第一章计算机系统概论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：p3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子电路和物理设备。
计算机软件：计算机操作所需的程序和相关数据。
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。
2.如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件位于最外层，为用户提供解决特定问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
3.解释高级语言、汇编语言和机器语言之间的区别和关系。
答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。
4.如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：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，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及i/o机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
5.冯？诺依曼计算机有什么特点？解决方案：冯？诺依曼电脑功能：P8计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；?指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；?指令和数据均用二进制表示；指令由两部分组成：操作代码和地址代码。
操作代码用于表示操作的性质，地址代码用于表示操作数在内存中的位置；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；?机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。
电大计算机组成原理形考任务1参考答案
计算机组成原理形考任务1参考答案一、单项选择题（每小题6分，共36分）题目1下列数中最小的数是。
B. （42）8选择一项：A. （1010011）2B. （42）8C. （10011000）BCDD. （5A）16题目2某计算机字长16位，采用补码定点小数表示，符号位为1位，数值位为15位，则可表示的最大正小数为_____，最小负小数为_____。
选择一项：A.B.C.D.题目3两个补码数相加，在符号位相同时有可能产生溢出，符号位不同时。
D. 一定不会产生溢出选择一项：A. 会产生溢出B. 也有可能产生溢出C. 不一定会产生溢出D. 一定不会产生溢出题目4已知[X]原=010100，[X]反= 。
A. 010100选择一项：A. 010100B. 001011C. 101011D. 101100题目5已知[X]原=110100，[X]补= 。
D. 101100选择一项：A. 110100B. 001011C. 101011D. 101100题目6已知[X]原=110100，[X]移= 。
B. 001100选择一项：A. 101100B. 001100C. 101011D. 011011二、多项选择题（每小题9分，共36分）题目7机器数中，零的表示形式不唯一的是_____。
A. 原码C. 移码D. 反码选择一项或多项：A. 原码B. 补码C. 移码D. 反码题目8ASCII编码_____。
B. 是7位的编码C. 共有128个字符选择一项或多项：A. 是8位的编码B. 是7位的编码C. 共有128个字符D. 共有256个字符E. 有64个控制字符题目9相对补码而言，移码_____。
B. 仅用于浮点数的阶码部分D. 1表示正号，0表示负号选择一项或多项：A. 仅用于表示小数B. 仅用于浮点数的阶码部分C. 仅用于浮点数的尾数部分D. 1表示正号，0表示负号题目10当码距d=4时，海明校验码具有_____。
计算机组成原理课后作业1-8章
[y]浮＝ 11 110，11.100010
△E＝Ex－Ey＝[Ex]补＋[－Ey]补＝11 101 ＋00 010＝11 111
修改后的x表示为：
[x]浮＝ 11 110，0.010010 (1) 00. 0 1 0 0 1 0
2)尾数求差
＋ 00. 0 1 1 1 1 0
MS= Mx － My =00. 110000 (1)
MS= Mx+My =11 . 1101 00 (1) 3)规格化处理
00. 0 1 0 0 1 0 ＋ 11. 1 0 0 0 1 0
11 . 1 1 0 1 0 0
执行2次左规处理， MS= 11 . 0 1 0 0 1 0 (0)， ES= 11 100 4)舍入处理
5)判溢出
采用0舍1入法处理，则舍去0
∴ 规格化数 符号位
1
阶码(8) 0111 1101
尾数(23) 1011 0000 0000 0000 0000 000
2020年12月21日星期一
12
5、已知x和y，用变形补码计算x＋y，同 时指出结果是否溢出。
①x=0.11011 y=0.00011
[x]补＝00.11011 ，[y]补＝00.00011
27/64
27/64 = 0.011011B = 1.1011 * 2-2
e=－2，则E＝e＋127＝125
∴ 规格化数 符号位
0
阶码(8) 0111 1101
尾数(23) 1011 0000 0000 0000 0000 000
－27/64
－27/64 =－0.011011B =－1.1011 * 2-2
示；尾数23位，用补码表示；基数为2。请写出：(1)最大数的
计算机原理作业一(1)
《计算机组成原理》作业1一. 选择题：1. 对计算机的软硬件资源进行管理是___A____的功能。
A. 操作系统B. 数据库管理系统C. 语言处理程序D. 用户程序2. 定点二进制运算器中，减法运算一般通过___D____来实现。
A. 反码运算的二进制减法器B. 补码运算的二进制减法器C. 补码运算的十进制加法器D. 补码运算的二进制加法器3. 运算器的主要功能是进行___C_____。
A. 逻辑运算B. 算术运算C. 逻辑运算和算术运算D. 减法运算4．完整的计算机系统应包括__D_____。
A. 运算器、存储器、控制器B. 外部设备和主机C. 主机和实用程序D. 配套的硬件设备和软件系统5. 计算机中表示地址时使用____D____。
A. 无符号数B. 原码C. 反码D. 补码6. 在机器数中，__B______的零的表示形式是唯一的。
A. 原码B. 补码C. 反码D. 原码和反码7. 在8位机中定点补码整数范围是___A____A. -128~+127B. -128~+128C. -127~+127D. -127~+1288. 在8位整数中，无符号数范围是___B____；A. 0~255B. 0~256C. -127~+128D. -128~+1279．在浮点编码表示中__D_____在机器数中不出现，是隐含的。
A. 阶码B. 符号C. 尾数D. 基数10. 在定点数运算中产生溢出的原因是____C___。
A. 运算过程中最高位产生了进位或借位B. 参加运算的操作数超出了机器表示范围C. 运算的结果的操作数超出了机器表示范围D. 寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位11. 运算器虽然有许多部件组成，但核心部分是____B____。
A. 数据总线B. 算术逻辑运算单元C. 多路开关D. 通用寄存器12．ALU属__ D_____部件。
A. 运算器B. 控制器C. 存储器D. 寄存器13. 计算机的存储器系统是指___D______。
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计算机组成原理-平时作业一
（注意：请独立完成作业，若作业为雷同将有可能被评为0分。
为保证特殊字符的准确识别，如您的作业需要用到“ √ 或× ”的字符，请您直接在答题处复制。
）1、解释下列概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期和总线的通信控制。
答：（1）总线宽度：指的是总线能同时传送的数据的二进制位（bit）数；
（2）总线带宽：指的是总线本身所能达到的最高数据传输速率，单位是兆字节每秒（MB/s），这是衡量总线性能的重要指标，总线带宽越宽，传输效率也就越高；
（3）总线复用：指既传送地址信息，又传送数据信息，在不同的时间间隔中完成传送地址和传送数据的任务；
（4）总线的主设备（主模块）：指一次总线传输期间，拥有总线控制权的设备（模块）；
（5）总线的从设备（从模块）：指一次总线传输期间，配合主设备完成数据传输的设备（模块），它只能被动接受主设备发来的命令；
（6）总线的传输周期：指总线完成一次完整而可靠的传输所需时间；
（7）总线的通信控制：指总线传输过程中双方的时间配置方式。
2、控制器有哪几种控制方式？各自有什么特点？
答：控制器的控制方式可以分为3种，分别有：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
（1）同步控制控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲；
特点：这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
（2）异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间；
特点：异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。
（3）联合控制是同步控制和异步控制结合的方式；
特点：一种情况是，大部分操作序列安排在固定的集齐周期中，对某些时间难以确定的操作则以执行部件的“回答”信号作为本次操作的结束。
另一种情况是，及其周期的节拍脉冲数固定，但各条指令周期的集齐周期数不固定。
3、什么是微指令和微操作？微程序和机器指令有何关系？微程序和程序之间有何关系？
答：（1）微指令：是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令，是微程序级的命令，属于硬件；
（2）微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作；
（3）微程序是机器指令的实时解释器，每一条机器指令都对应一个微程序；
（4）微程序和程序是两个不同的概念。
微程序是由微指令组成的，用于描述机器指令，实际上是机器指令的实时解释器，微程序是由计算机的设计者事先编制好并存放在控制存储器中的，一般不提供给用户；程序是由机器指令组成的，由程序员事先编制好并存放在主存放器中；
4、外部设备在系统中如何编址，如何与主机连接？
答：通常根据与存储器地址的关系，有两种编址方式。
（1）统一编址：指外设接口中的I/O寄存器和主存单元一样看待，将它们和主存单元组合在一起编排地址；或者说，将主存的一部分地址空间用作I/O地址空间。
这样就可以用访问主存的指令去访问外设的某个寄存器，因而也就不需要专门的I/O指令，可以简化CPU的设计；
（2）单独编址：为了更清楚地区别I/O操作和存储器操作，I/O地址通常与存储地址分开独立编址。
这样，在系统中就存在了另一种与存储地址无关的I/O 地址，CPU也必须具有专用于输入输出操作的I/O指令和控制逻辑。
5、什么是I/O组织方式？有哪几种I/O组织方式？各自的特点是什么？
答：（1）I/O组织方式是指计算机主机与外部设备之间的信息交换方式；
（2）计算机主机与外设之间的信息交换方式有5种：程序查询方式、程序中断方式、直接内存访问DMA方式、通道式、外围处理机方式。
从系统结构的观点看，前两种方式是以CPU为中心的控制，都需要CPU 执行程序来进行I/O数据传送，而DMA式和通道式这两种方式是以主存贮器为中心的控制，数据可以在主存和外设之间直接传送。
对于最后一种方式，则是用微型或小型计算机进行输入和输出控制。
程序查询和程序中断方式适用于数据传输率比较低的外设，而DMA、通道和外围处理机使用于数据传输率比较高的外设。
1）程序查询式控制简单，但系统效率很低；
2）中断式通过服务程序完成数据交换，实现了主机与外设的并行性；
3）DMA式通过硬件实现了数据传送，速度快，但只能控制同一类外设；
4）通道式采用执行通道程序实现对不同类型设备的控制和管理，并行性进一步提高；
5）外围处理处理机方式具有更大的灵活性和并行性。