西安交大计算机组成原理—习题解答(第八章)
《计算机组成原理》课程习题答案_秦磊华2011-9-8(推荐文档)
1.l 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》课后题答案_清华大学出版_秦磊华_吴非··
1、l 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、性能与价格等发展趋势的预测,其主要内容就是: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与数据的存储器,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:时钟周期就是时钟频率的倒数,也称为节拍周期或T周期,就是处理操作最基本的时间单位。
多核处理器:多核处理器就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,由低到高分别就是: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瞧,硬件与软件在完成某项功能上就是相同的,称为软/硬件功能就是等价的,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:就是一种软件的固化,其目的就是为了加快软件的执行速度。
可靠性:可靠性就是指系统或产品在规定的条件与规定的时间内,完成规定功能的能力。
产品可靠性定义的要素就是三个“规定”:“规定条件”、“规定时间”与“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与MTBF等指标计算处系统的可用性。
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。
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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答案(第二版)_唐朔飞_第八章
16. 计算机为了管理中断，在硬件上 计算机为了管理中断 管理中断， 设置？ 作用？ 通常有哪些设置 各有何作用 通常有哪些设置？各有何作用？对指令系 有何考虑？ 统有何考虑？ 计算机为了管理中断， 解：计算机为了管理中断，在硬件上 中断系统。 设有专门处理中断的机构——中断系统 设有专门处理中断的机构——中断系统。 它通常包括 中断请求寄存器、 包括： Байду номын сангаас通常包括：中断请求寄存器、中断优先 级排队器、向量编码器、 级排队器、向量编码器、中断允许触发器 EINT）、中断标记触发器（INT）、 ）、中断标记触发器 （EINT）、中断标记触发器（INT）、 中断屏蔽触发器（寄存器） 功能如下： 中断屏蔽触发器（寄存器）等。功能如下： 中断请求寄存器——对中断源发来的 中断请求寄存器——对中断源发来的 一过性中断请求信号进行登记 登记； 一过性中断请求信号进行登记； 中断优先级排队器——对同时提出的 中断优先级排队器——对同时提出的 裁决， 多个中断请求信号进行裁决 多个中断请求信号进行裁决，选出一个最 紧迫的进行响应； 紧迫的进行响应；
（2）中断周期流程图如下： 中断周期流程图如下： ↓ 关中断（ EINT） 关中断（0→EINT） ↓ SP→BUS→MAR SP→BUS→ ↓ SP+1→ SP+1→SP ↓ PC→BUS→MDR PC→BUS→
说 明
堆栈栈顶地址送MAR 堆栈栈顶地址送MAR 修改堆栈指针 断点送内存
↓ 存储器写（CU(-W)→ 存储器写（CU(-W)→M） 进栈 ↓A
LDA ↓ IR（X）→MAR IR（ ↓ N @=1? ↓Y（间址） 间址） 存储器读（ 存储器读（CU(R) →M） ↓ MDR →BUS →MAR ↓ 存储器读（ 存储器读（CU(R) →M） ↓ MDR →BUS →AC ↓ 直 接 寻 址
西安交通大学《计算机组成原理》期末考核必做题集
20《计算机组成原理》一、单选题1、乘法器的硬件结构通常采用（C）。
A串行加法器和串行移位器B并行加法器和串行左移C并行加法器和串行右移D串行加法器和串行右移2、一张3、5英寸软盘的存储容量为（A），每个扇区存储的固定数据是（）。
A 1.44MB,512B B 1MB,1024BC 2MB,256BD 1.44MB,512KB3、计算机中表示地址时使用（A）。
A无符号数B原码C反码D补码4、用存储容量为16K*1位的存储器芯片来组成一个64K*8位的存储器，则在字方向和位方向分别扩展了（D）倍。
A4、2 B8、4 C2、4 D4、85、ALU属于（A）部件。
A运算器B控制器C存储器D寄存器6、下列选项中，能引起外部中断的事件是（B）。
A键盘输入B除数为0 C浮点运算下溢D访存缺页7、人们根据特定需要预先为计算机编制的指令序列称为（D）。
A软件B文件C集合D程序8、在大量数据传送中常用且有效的检验法是（D）。
A海明码校验B偶校验C奇校验DCRC校验9、CPU的组成中不包含（A）。
A存储器B寄存器C控制器D运算器10、程序访问的局限性是使用（B）的依据。
A缓冲Bcache C虚拟内存D进程11、可编程的只读存储器（B）。
A不一定可以改写B可以改写C不可以改写D以上都不对12、操作数地址存放在寄存器的寻址方式叫（D）。
A相对寻址方式 B变址寄存器寻址方式 C寄存器寻址方式 D寄存器间接寻址方式13、以下有关指令系统的说法错误的是（D）。
A指令系统是一台机器硬件能执行的指令全体B任何程序运行前都要先转化为机器语言程序C指令系统是计算机软件、硬件的界面D指令系统和机器语言是无关的14、微程序存放在（A）中。
A控制存储器BRAM C指令寄存器D内存储器15、磁盘存储器的记录方式一般采用（C）。
A归零制B不归零制C改进的调频制D调相制16、冯、诺依曼机工作方式的基本特点是（B）。
A多指令流数据流B按地址访问顺序执行指令C堆栈操作D存储器按内容选择住址17、32个汉字的机内码需要（C）。
计算机组成原理课后习题及答案(完整版)
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7
• 3. 什么是摩尔定律？该定律是否永远生效 ？为什么？
• 答：P23，否，P36
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8
系统总线
第三章
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9
1. 什么是总线？总线传输有何特点？ 为了减轻总线的负载，总线上的部件都应 具备什么特点？
解：总线是多个部件共享的传输部件； 总线传输的特点是：某一时刻只能有 一路信息在总线上传输，即分时使用； 为了减轻总线负载，总线上的部件应 通过三态驱动缓冲电路与总线连通。
解： 总线标准——可理解为系统与模块、 模块与模块之间的互连的标准界面。 总线标准的设置主要解决不同厂家各 类模块化产品的兼容问题； 目前流行的总线标准有：ISA、EISA、 PCI等； 即插即用——指任何扩展卡插入系统 便可工作。EISA、PCI等具有此功能。
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16
11. 画一个具有双向传输功能的总线逻
12
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）； 总线的从设备（从模块）——指一次总
线传输期间，配合主设备完成传输的设备（模 块），它只能被动接受主设备发来的命令；
总线的传输周期——总线完成一次完整 而可靠的传输所需时间；
总线的通信控制——指总线传送过程中 双方的时间配合方式。
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10
4. 为什么要设置总线判优控制？常见的集 中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响 应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？
解：总线判优控制解决多个部件同时申请总 线时的使用权分配问题；
常见的集中式总线控制有三种： 链式查询、计数器查询、独立请求；
特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，
《计算机组成原理》各章练习参考答案.
《计算机组成原理》各章练习题参考答案第一章思考练习题一.填空1.电子数字计算机可以分为专用计算机和通用计算机两类。
2.硬件采用LSI或VLSI的电子计算机属于计算机发展过程中的第四代。
3.存储器中存放数据和程序。
4.一台计算机包括运算、存储、控制、输入及输出五个单元。
5.完成算术运算和逻辑运算的部件是运算器(或ALU)；运算器的核心是加法器；控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果的部件是控制器。
6.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线是内部总线；CPU同存储器、通道等互相连接的总线是系统总线；中、低速I/O设备之间互相连接的总线是I/O总线。
7.在多总路线结构中，CPU总线、系统总线和高速总线相连通过桥实现。
8.计算机软件一般分为系统软件和应用软件。
9.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成。
10.机器字长是指一台计算机一次所能够处理的二进制位数量。
11.数据分类、统计、分析属于计算机在数据处理方面的应用。
12.计算机是一种信息处理机，它最能准确地反映计算机的主要功能。
13.个人台式商用机属于微型机。
14.对计算机软硬件进行管理，是操作系统的功能。
15.用于科学技术的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS。
16.通用计算机又可以分为超级机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机六类。
17.“存储程序控制”原理是冯.诺依曼提出的。
18.运算器和控制器构成CPU，CPU和主存构成主机。
19.取指令所用的时间叫取指周期，执行指令所用的时间叫执行周期。
20.每个存储单元都有一个编号，该编号称为地址。
21.现代计算机存储系统一般由高速缓存、主存和辅存构成。
22.计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制原理。
二.单选1.存储器用来存放( C )。
A.数据B.程序C.数据和程序D.正在被执行的数据和程序2.下面的描述中，正确的是( B )A.控制器能够理解、解释并执行所有的指令及存储结果。
西安交大计算机组成原理—习题解答(第八章)
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10MH 脉冲源
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第八章 8.5 ⑵ 解 时序产生器
⑵ 时序产生器逻辑图如下： 节拍译码逻辑如下： T1=C1·/C2 T2=C2 T3=/C1
+5V T3 & T1 & T2 &
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第八章 8.2
8.2请分别分析用硬布线和门阵列两种组合逻辑控制单 元设计技术设计控制器的特点。 解：这两种技术采用的设计方法一样，均为组合逻辑 设计技术，但实现方法不一样。硬布线控制单元基于 传统的逻辑门电路组合逻辑设计方法来构建控制单元 ，门阵列控制器则采用集成度更高、性能更好的门阵 列芯片，利用硬件描述语言等工具编程完成逻辑设计 、通过烧制实现门阵列芯片内部的电路制作。
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第八章 8.2
8.2请分别分析用硬布线和门阵列两种组合逻辑控制单 元设计技术设计控制器的特点。
解：这两种技术采用的设计方法一样，均为组合逻辑 设计技术，但实现方法不一样。硬布线控制单元基于 传统的逻辑门电路组合逻辑设计方法来构建控制单元 ，门阵列控制器则采用集成度更高、性能更好的门阵 列芯片，利用硬件描述语言等工具编程完成逻辑设计 、通过烧制实现门阵列芯片内部的电路制作。
第八章 8.5 ⑴ 解 时序波形图
时序波形图如下：
1
2
34
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14
C 5 C 1 C2
C3
C4
T1
T2 T3 T4
T5 CPU周期
CPU周期
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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。
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成读/写操作，因此不需要插入等待时间。） （2）假如每两个机器周期中有一个是访存周期，且访
存周期需插入1个时钟周期的等待时间，求机器运算 速度。
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第八章 8.5
8.5 假设主脉冲源频率为10MHz，在此条件下： （1）要求一个CPU周期中产生5个等间隔的节拍脉冲， 试画出时序产生器的逻辑图及时序波形图； （2）如果主脉冲源频率变为5MHz，要求一个CPU周期 中产生3个节拍脉冲，T1=200ns，T2=400ns，T3=200ns ，试画出时序产生器的逻辑图及时序波形图。
⑵ 访存周期 = 62.5ns×3 = 187.5ns 平均指令周期 = 125ns + 187.5ns = 312.5ns 机器运算速度 = 1/312.5ns = 0.0032×109 = 3.2MIPS = 2 + 3 = 5CPI
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计算机组成原理
第八章 控制器 习题解答
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第八章 8.1
8.1什么是指令周期、机器周期和时钟周期？三者有何关 系？能不能说机器的主频越快，机器的速度就越快？为什 么？
答：CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周 期；机器周期是在同步控制的机器中，执行指令周期中一 步相对完整的操作（指令步）所需时间，通常安排机器周 期长度=主存周期；时钟周期是指计算机主时钟的周期时 间，它是计算机运行时最基本的时序单位，对应完成一个 微操作所需时间，通常时钟周期=计算机主频的倒数。
CPU周期
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第八章 8.6
8.6 设微处理器的主频为16MHz，平均每条指令的执 行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉 冲组成，问：
（1）存储器为“0等待”，求出机器运算速度； （注：“0等待”表示存储器可在一个机器周期完
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第八章 8.5 ⑴ 解 时序产生器
⑴ 时序产生器逻辑图如下：
节拍译码
逻辑如下：
T1=C1·/C2 T2=C2·/C3 T3=C3·/C4 T4=C4 T5=/C1
第八章 8.5 ⑵ 解 时序产生器
⑵ 时序产生器逻辑图如下：
T3
T1
T2
节拍译码逻辑如下：
T1=C1·/C2 T2=C2 T3=/C1
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脉冲 时钟源
T1
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C1 R
D
. . 。 +5V
。。
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T2
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C2 R
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T3
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Q
C3 R
D ..
T4
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Q
C4 R
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。
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Q
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S C5
. D
. 。1
10MH 脉冲源
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第八章 8.6 解
⑴ 存储器为“0等待”时： 时钟周期=1/16MHz=1/(16×106)=0.0625×10-6=62.5ns 机器周期 = 62.5ns×2 = 125ns 平均指令周期 = 125ns×2 = 250ns 机器运算速度=1/250ns=0.004×109=4MIPS = 2×2 = 4CPI
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第八章 8.5 ⑵ 解 时序波形图
时序波形图如下：
1
2
34
56
C4
C1 C2 C3
T1
200ns
T2
400ns
T3
200ns