(I)计组课后答案(第一章和二章部分)
计算机组成原理课后习题及答案(完整版)
精选2021版课件
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
精选2021版课件
8
系统总线
第三章
精选2021版课件
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。
精选2021版课件
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。
精选2021版课件
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。
计算机组成原理课后习题答案解析
作业解答第一章作业解答1.1 基本的软件系统包括哪些内容？答：基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。
系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。
包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。
1.2 计算机硬件系统由哪些基本部件组成？它们的主要功能是什么？答：计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。
输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。
输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。
存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。
运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。
控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。
1.3 冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。
2) 采用二进制形式表示数据和指令。
3) 采用存储程序方式。
存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。
在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。
1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。
计算机组成原理课后习题及答案-唐朔飞(完整版)
6. 试比较同步通信和异步通信。 解： 同步通信——由统一时钟控制的通信， 控制方式简单，灵活性差，当系统中各部件 工作速度差异较大时，总线工作效率明显下 降。适合于速度差别不大的场合； 异步通信——不由统一时钟控制的通信， 部件间采用应答方式进行联系，控制方式较 同步复杂，灵活性高，当系统中各部件工作 速度差异较大时，有利于提高总线工作效率。
-OE：
CP：
令：BUSA=BUSB=BUSC=CP； DBUS= -OE；
当CP前沿到来时，将DA、B、C。
现以8位总线为例，设计此电路，如下图 示：
数据总线
D7
D0
ABUS 1Q OE
374
8Q
BBUS
1Q OE
374
8Q
CBUS
1Q OE
374
8Q
DBUS
1Q OE
374 8Q
1D A 8D
控制器组成。 • PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下
一条指令地址。 • IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。 • CU：Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。 • ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑
5. 解释概念：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、总线的通信控制。
解： 总线宽度——指数据总线的位（根）数，用 bit（位）作单位。 总线带宽——指总线在单位时间内可以传输的 数据总量，相当于总线的数据传输率，等于总线工 作频率与总线宽度（字节数）的乘积。 总线复用——指两种不同性质且不同时出现的 信号分时使用同一组总线，称为总线的“多路分时 复用”。
计算机组成原理课后习题部分答案
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：指计算机的物理实体。
计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。
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。
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；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）。
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。
CPU：Central Processing Unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。
PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址。
IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。
CU：Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。
ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。
ACC：Accumulator，累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果的寄存器。
MQ：Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。
计算机组成原理课后习题答案(一到九章)
作业解答第一章作业解答1.1 基本的软件系统包括哪些内容？答：基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。
系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。
包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。
1.2 计算机硬件系统由哪些基本部件组成？它们的主要功能是什么？答：计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。
输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。
输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。
存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。
运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。
控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。
1.3 冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。
2) 采用二进制形式表示数据和指令。
3) 采用存储程序方式。
存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。
在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。
1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。
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。
计算机组成原理课后习题答案
作业解答第一章作业解答1.1 基本的软件系统包括哪些内容？答：基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。
系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。
包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。
1.2 计算机硬件系统由哪些基本部件组成？它们的主要功能是什么？答：计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。
输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。
输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。
存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。
运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。
控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。
1.3 冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。
2) 采用二进制形式表示数据和指令。
3) 采用存储程序方式。
存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。
在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。
1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。
- 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)。
计算机组成课后答案
第一章和二章部分答案
1.1计算机组成与计算机体系结构在概念上有何区别?
答：计算机体系结构是指那些对程序员可见的系统属性即概念性结构与功能特性，还包括设计思想与体系结构。
计算机组成指的是系统结构的逻辑实现，包括机器机内的数据流和控制流的组成及逻辑设计等。
1.2计算机结构与计算机功能在概念上有何区别?
答：计算机结构是指计算机的组件是以何种方式相互关联的。
计算机功能是指每个单独的操作组分作为结构的一部分。
1.3计算机的四个主要功能是什么”
答：数据处理、数据存储、数据移动、控制。
1.4列出并概要定义计算机的主要结构部件。
答：中央处理单元（CPU ）：控制电脑的操作，执行它的数据处理功能;常简称为处理器。
主存储器：存储数据。
I / O ：输入输出，计算机及其外部环境之间数据移动。
系统总线：它提供了一些沟通机制，连接其他部分的结构。
1.5列出并概要定义处理器的主要结构部件
答：控制单元:控制CPU,因此计算机的操作。
算术和逻辑单元(ALU):执行计算机的数据处理功能。
寄存器:提供存储内部CPU。
CPU内部总线:一些之间提供了沟通的机制。
控制器：控制cpu的关系。
第二章
2.1什么是存储程序式计算机?
答：存储程序计算机最早是由著名数学家冯·诺依曼等人在1946年总结并明确提出来的，因此又被称为冯·诺依曼计算机。
其要点为：
1.计算机完成任务是由事先编号的程序完成的；
2.计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果，也被存放在存储器中。
3.计算机能自动连续地完成程序。
4.程序运行的所需要的信息和结果可以通输入\输出设备完成。
5.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成。
2.2任何通用计算机的4个主要部件是什么？
答：运算器、控制器、存储器、输入输出设备。
2.3对集成电路级别而言.计算机系统的3个基本组成部分是什么
答：中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片。
2.4解释摩尔定律
答：：集成电路上可容纳的电晶体数目，约每隔24个月便会增加一倍。
运算性能提高一倍，而价格下降一半。
2.5列出并说明计算机系列的主要特征
（1）各型号之间必须是程序兼容的或向上兼容的。
（2）各型号之间具有统一的系统结构方案。
（3）一个系列中各型号在性能和价格上存在着一种规则的排列。
（4）在系列内部除统一的系统结构以外，在物理设计上制定和采用多方面标准化的规定，便于设计、生产和维护,节约研制投资。
（5）由一个公司或几个公司联合或是一个设计集团，按预定计划设计出的系列机才能称为一个系列。
2.6区分微处理器的关键特征是什么?
字长：表示CPU一次传送或处理数据的最大二进制位数。
通常与CPU的
数据总线宽度、寄存器宽度以及ALU宽度一致。
主频：通常以MHz表示，决定CPU内的最小时钟速率，从而决定处理器
每秒可执行的指令数目。
2.1
位置指令
0 999
1 1
2 1000
3L LOAD M(2000)
3R ADD M(3000)
4L STOR M(4000)
4R LOAD M(0)
5L SUB M(1)
5R JUMP+ M(6, 20:39)
6L JUMP M(6, 0:19)
6R STOR M(0)
7L ADD M(1)
7R ADD M(2)
8L STOR M(3, 8:19)
8R ADD M(2)
9L STOR M(3, 28:39)
9R ADD M(2)
10L STOR M(4, 8:19)
10R JUMP M(3, 0:19)
2.2 a) LOAD M(2)
b) 1次
2.3
答：从存储器读取一个值，CPU把它想要的值的地址存入MAR然后CPU读控制线存储器，并把地址在地址总线上。
内存会将内存位置的内容通过在数据总线上。
这个数据随后被转移到MBR。
写一个值到内存中，CPU把它要写入的MAR值的地址。
该CPU还放置它要写入MBR中的数据。
然后，CPU写控制线到存储器，并把该地址在地址总线上，并在数据总线上的数据。
存储器数据总线上的数据传输到相应的存储单元。
将在内存中的位置0FA存储内容的绝对值存到内存位置0FB。
2.6 让它们并行工作，可以提高性能。
2.7 其他部件的性能也提高了
2.9 0到-1
2.11
CPIA =2.22
MIPSA =90
CPUA=0.2 s
CPIB ≈1.92
MIPSB=104
CPUB = 0.23 s
虽然B机具有更高的比MIPS的机器A，它需要一个较长的CPU时间来执行相同的一组基准测试程序。
2.12
a. MIP速率为：[（MIPS率）/106]= IC / T。
所以IC= T×[（MIPS率）/106]。
在RS/6000的指令数来比在VAX为[X×18]/[12倍×1=1.5。
b. 对于VAX，CPI =（5兆赫）/（1 MIPS）=5。
对于RS/6000，CPI =25/18=1.39。
2.14
B）
2.15
2.16
A）CPI = 0.6 + (2 0.18) + (4 0.12) + (12 0.1) = 2.64.
B）MIPS = 400/2.64 = 152
C）t=1.8ms
加速比因子=11/1.8=6.11
D）要回答这个问题取决于我们如何理解阿姆达尔定律。
那里在并行系统中的两个低效率。
首先，有额外的说明添加线程之间进行协调。
二是有争对存储器的访问。
的方式，这个问题是说，没有代码是本质上连续。
所有的它是可并行化的，但是与调度开销。
可以认为，该内存访问冲突意味着，在一定程度上内存参考说明书都没有并行。
但基于信息鉴于，目前尚不清楚如何量化阿姆达尔方程这种效果。
如果我们假设代码是可并行化的分数是f= 1，则阿姆达尔定律得，减小提速N = 8为这种情况。
因此，实际增速只有理论加速比的约75％
2.17
A）理论加速比=（时间在主内存中访问）/（时间在高速缓存中访问）= T2/T1。
B）增强后的执行时间T = H ×T1+ (1 –H) ×T2
加速比=（增强前执行时间）/（增强后的执行时间）
=T2/T
=T2/(H ×T1+ (1 −H)T2)
=1/((1 −H) + HT1/T2)
C）增强后的执行时间T = H ×T1+ (1 –H) ×(T1+ T2) = T1+ (1 –H) ×T2)
加速比=（增强前执行时间）/（增强后的执行时间）
=T2/T
=T2/(T1+ (1 −H)T2)
=1/((1 −H) + T1/T2)。