计算机组成与系统结构第二章习题及答案
计算机组成与系统结构课后答案免费版全(清华大学出版社 袁春风主编)
计算机组成与系统结构课后答案免费版全（清华大学出版社袁春风主编）计算机组成与系统结构课后答案免费版全（清华大学出版社-袁春风主编）第一章练习答案5．若有两个基准测试程序p1和p2在机器m1和m2上运行，假定m1和m2的价格分别是5000元和8000元，下表给出了p1和p2在m1和m2上所花的时间和指令条数。
程序p1p2m1指令条数200×106300×103执行时间(ms)100003指令条数150×106420×103m2执行时间(ms)50006请回答下列问题：（1）对于p1，哪台机器的速度快？快多少？对于p2呢？（2）在m1上执行p1和p2的速度分别是多少mips？在m2上的执行速度又各是多少？从执行速度让我们看看，对于P2，哪台机器速度快？多快？（3）假设M1和M2的时钟频率分别为800 MHz和1.2 GHz，则P1在M1和M2上执行时的平均时钟周期期数cpi各是多少？（4）如果某个用户需要大量使用程序p1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，当用户需要购买大量机器时，他应该选择M1还是M2？为什么？（注意：在性价比方面）（5）如果另一个用户也需要购买大量机器，但用户同样使用P1和P2，那么主要的问题是响应时间间，那么，应该选择m1还是m2？为什么？参考答案：（1）对于p1，m2比m1快一倍；对于p2，m1比m2快一倍。
（2）对于M1，P1的速度为200m/10=20mips；P2为300K/0.003=100mips。
对于m2，p1的速度为：150m/5=30mips；p2为420k/0.006=70mips。
就执行速度而言，对于P2，因为100/70=1.43倍，M1比m2快0.43倍。
（3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10×800m/（200×106）=40在m2上执行p1时的平均时钟周期数cpi为：5×1.2g/(150×106)=40。
《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。
第二章习题(带答案)
第二章判断题F 1 CPU中的控制器用于对数据进行各种算术运算和逻辑运算。
（判断）T 2 CPU主要由运算器、控制器和寄存器组三部分组成。
（判断）F 3 PCI总线常用于连接高速外部设备的I/O控制器，它包含有128位的数据线。
（判断）T 4 PC机采用I/O总线结构有很多优点，例如，简化了系统设计、便于系统的扩充升级。
（判断）T 5 PC机常用的输入设备为键盘、鼠标，常用的输出设备有显示器、打印机。
（判断）F 6 PC机的常用外围设备，如显示器、硬盘等，都通过PCI总线插槽连接到主板上。
（判断）F 7 PC机可以连接多种I/O设备，不同的I/O设备往往需要使用不同的I/O接口，而同一种I/O接口只能连接同一种设备。
（判断）F 8 PC机中常用外围设备的I/O控制器都必须做成适配卡插在主板上的PCI总线插槽中。
（判断）T 9 PC机中所有部件和设备都以主板为基础进行安装和互相连接，主板的稳定性影响着整个计算机系统的稳定性。
（判断）F 10 当前正被CPU执行的程序必须全部保存在高速缓冲存储器（Cache）中。
（判断）T 11 高速缓存（Cache）可以看作主存的延伸，与主存统一编址，接受CPU的访问，但其速度要比主存高得多。
（判断）T 12 光学鼠标具有速度快，准确性和灵敏度高，不需要专用衬垫，在普通平面上皆可操作等优点，是目前流行的一种鼠标器。
（判断）T 13 计算机系统中I/O设备的种类多，性能相差很大，与计算机主机的连接方法也各不相同。
（判断）F 14 键盘中的F1~F12控制键的功能是固定不变的。
（判断）F 15 随着计算机的不断发展，市场上的CPU类型也在不断变化，但它们必须采用相同的芯片组。
（判断）F 16 系统维护过程中，为了适应软硬件环境的变更而对应用程序所做的适当修改称为完善性维护。
（判断）适应性维护F 17 由于计算机通常采用“向下兼容方式”来开发新的处理器，所以，Pentium和Core 系列的CPU都使用相同的芯片组。
(完整版)计算机系统结构课后习题答案
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
计算机体系结构课后答案
计算机体系结构课后答案【篇一：计算机体系结构习题(含答案)】1、尾数用补码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数字长p=6（不包括符号位），阶码字长q=6（不包括符号位），为数基值rm=16，阶码基值re=2。
对于规格化浮点数，用十进制表达式写出如下数据（对于前11项，还要写出16进值编码）。
（1）最大尾数（8）最小正数（2）最小正尾数（9）最大负数（3）最小尾数（10）最小负数（4）最大负尾数（11）浮点零（5）最大阶码（12）表数精度（6）最小阶码（13）表数效率（7）最大正数（14）能表示的规格化浮点数个数2．一台计算机系统要求浮点数的精度不低于10-7.2，表数范围正数不小于1038，且正、负数对称。
尾数用原码、纯小数表示，阶码用移码、整数表示。
(1) 设计这种浮点数的格式(2) 计算（1）所设计浮点数格式实际上能够表示的最大正数、最大负数、表数精度和表数效率。
3．某处理机要求浮点数在正数区的积累误差不大于2-p-1 ，其中，p是浮点数的尾数长度。
(1) 选择合适的舍入方法。
(2) 确定警戒位位数。
(3) 计算在正数区的误差范围。
4．假设有a和b两种不同类型的处理机，a处理机中的数据不带标志符，其指令字长和数据字长均为32位。
b处理机的数据带有标志符，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令数由最多256条减少到不到64条。
如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。
对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在a处理机和b处理机中所占用的存储空间大小（包括指令和数据），从中得到什么启发？5．一台模型机共有7条指令，各指令的使用频率分别为35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，有8个通用数据寄存器，2个变址寄存器。
(1) 要求操作码的平均长度最短，请设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。
6．某处理机的指令字长为16位，有双地址指令、单地址指令和零地址指令3类，并假设每个地址字段的长度均为6位。
第2章 计算机系统的组成与工作原理_习题参考答案
第2章习题参考答案一、选择题1．计算机主机是由CPU和（ D ）构成的。
A．控制器B．输入/输出设备C．运算器D．内存储器2．在计算机软件系统中，用来管理计算机硬件和软件资源的是（ B ）。
A．程序设计语言B．操作系统C．诊断程序D．数据库管理系统3．I/O接口位于（ C ）。
A．主机和I/O设备之间B．主机和总线之间C．总线和I/O设备之间D．CPU和内存储器之间4．计算机中表示信息的最小单位（ A ）。
A．位B．字节C．字D．字长5．计算机中基本的存取单位是（ B ）。
A．位B．字节C．字D．字长6．微型计算机中的Cache是（ B ）。
A．只读存储器B．高速缓冲存储器C．可编程只读存储器D．可擦除可再编程只读存储器7．配置高速缓冲存储器（Cache）是为了解决（ C ）问题。
A．内存与辅助内存之间速度不匹配B．CPU与辅助内存之间速度不匹配C．CPU与内存储器之间速度不匹配D．主机与外设之间速度不匹配8．采用PCI的奔腾微型计算机，其中的PCI是（ B ）。
A．产品型号B．总线标准C．微型计算机系统名称D．微处理器型号二、填空题1．电子计算机能够快速、准确地按照人们的意图进行工作的基本思想是（存储程序），这个思想是由（冯·诺伊曼）提出的，按照这个思想，计算机由5大部件组成，它们是（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）、（输出设备）。
2．CPU是由（运算器）和（控制器）组成的。
3．根据功能的不同，可将内存储器分为（随机存取存储器或RAM）和（只读存储器或ROM）两种。
4．在表示存储器的容量时，MB的准确含义是（220字节）。
5．5678.123=(1 0110 0010 1110.0001 1111 01)2=(13056.0764)8=（162E.1F4）H。
6．同一个字母的大小写，（小写）字母的ASCII码值比（大写）字母的ASCII码值要大（32）。
7．微型计算机采用总线结构，根据传送信息的种类不同，系统总线分为（数据总线）、（地址总线）和（控制总线）。
第2章(计算机组成原理) 练习题、参考答案
第2章练习题参考答案一、判断题（正确Y，错误N）1. CPU在很大程度上决定了计算机的性能，CPU的运算速度又与CPU的工作频率密切相关。
因此，在其它配置相同时，使用主频为500MHz的Pentium4作为CPU 的PC机，比使用主频为1GHz Pentium4作为CPU的PC机速度快。
N2. 近年来，PC机中使用的1394接口比USB传输速度更快。
Y3. Cache存储器的存取速度比主存储器要快得多。
因此，为了提高程序的运行速度，在软件开发时，应尽可能多地使用Cache存储器。
N4. 主存储器在物理结构上由若干插在主板上的内存条组成。
目前，内存条上的芯片一般选用DRAM而不采用SRAM。
Y5. 在Pentium处理器中，整数ALU和浮点运算器可以分别对整数和实数同时进行运算处理。
Y6. RAM是随机存取存储器的缩写，其中“随机”的含义是：不论从(向)哪个地址读出或写入数据，所需时间都是相同的。
N7. 3.5英寸软盘的角上有一个小口，当滑动保护片将其盖住时，软盘就不能进行读写操作了。
N8. CPU工作时，它所执行的指令和处理的数据都是直接从磁盘或光盘中取出，处理结果也直接存入磁盘。
N9. 一般情况下，计算机加电后自动执行BIOS中的程序，将所需的操作系统软件装载到内存中，这个过程称为“自举”或“引导”。
Y10. 若某台PC机主板上的CMOS信息丢失，则该机器将不能正常运行，此时只要将其他计算机中的CMOS信息写入后，该机器便能正常运行。
N11. BIOS芯片和CMOS芯片实际上是一块芯片的两种叫法，是启动计算机工作的重要部件。
N12. 一个完整的计算机系统的两个基本组成部分是操作系统和数据库系统.N13. USB接口是一种高速的并行接口。
N14. 计算机中总线的重要指标之一是带宽，它指的是总线中数据线的宽度，用二进位数目来表示（如16位，32位总线）。
N15. 在BIOS中不包含扫描仪、打印机等设备的驱动程序。
第2章计算机构成原理 练习题参考答案
第2章练习题参考答案一、判断题（正确Y，错误N）1. CPU在很大程度上决定了计算机的性能，CPU的运算速度又与CPU的工作频率密切相关。
因此，在其它配置相同时，使用主频为500MHz的Pentium4作为CPU 的PC机，比使用主频为1GHz Pentium4作为CPU的PC机速度快。
N2. 近年来，PC机中使用的1394接口比USB传输速度更快。
Y3. Cache存储器的存取速度比主存储器要快得多。
因此，为了提高程序的运行速度，在软件开发时，应尽可能多地使用Cache存储器。
N4. 主存储器在物理结构上由若干插在主板上的内存条组成。
目前，内存条上的芯片一般选用DRAM而不采用SRAM。
Y5. 在Pentium处理器中，整数ALU和浮点运算器可以分别对整数和实数同时进行运算处理。
Y6. RAM是随机存取存储器的缩写，其中“随机”的含义是：不论从(向)哪个地址读出或写入数据，所需时间都是相同的。
N7. 3.5英寸软盘的角上有一个小口，当滑动保护片将其盖住时，软盘就不能进行读写操作了。
N8. CPU工作时，它所执行的指令和处理的数据都是直接从磁盘或光盘中取出，处理结果也直接存入磁盘。
N9. 一般情况下，计算机加电后自动执行BIOS中的程序，将所需的操作系统软件装载到内存中，这个过程称为“自举”或“引导”。
Y10. 若某台PC机主板上的CMOS信息丢失，则该机器将不能正常运行，此时只要将其他计算机中的CMOS信息写入后，该机器便能正常运行。
N11. BIOS芯片和CMOS芯片实际上是一块芯片的两种叫法，是启动计算机工作的重要部件。
N12. 一个完整的计算机系统的两个基本组成部分是操作系统和数据库系统.N13. USB接口是一种高速的并行接口。
N14. 计算机中总线的重要指标之一是带宽，它指的是总线中数据线的宽度，用二进位数目来表示（如16位，32位总线）。
N15. 在BIOS中不包含扫描仪、打印机等设备的驱动程序。
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一、填空题（20每空2分）
1.计数制中使用的数据个数被称为。
（基）
2.移码常用来表示浮点数的部分，移码和补码比较，它们除外，其他各位都相同。
（阶码，符号位）
3.码值80H：
若表示真值0，则为；若表示-128，则为；
若表示-127，则为；若表示-0，则为。
（移码补码反码原码）
4. 在浮点运算过程中，如果运算结果的尾数部分不是形式，则需要进行规格化处理。
设尾数采用补码表示形式，当运算结果时，需要进行右规操作；当运算结果时，需要进行左规操作。
（规格化溢出不是规格化数）
二、选择题（20每题2分）
1.以下给出的浮点数，______是规格化浮点数。
（B）
A．2^-10×0.010101 B．2^-11×0.101010
C．2^-100×1.010100 D．2^-1×0.0010101
2.常规乘除法器乘、除运算过程采用部分积、余数左移的做法，其好处是______。
（C）
A．提高运算速度 B. 提高运算精度
C. 节省加法器的位数
D. 便于控制
3.逻辑异运算10010011和01011101的结果是。
（B）
A.01001110
B.11001110
C.11011101
D.10001110
4.浮点数尾数基值rm=8,尾数数值部分长6位，可表示的规格化最小正尾数为。
（C）
1.A.0.5 B.0.25 C.0.125 D.1/64
5.当浮点数尾数的基值rm=16,除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大尾数值是。
（D）
A.1/2
B.15/16
C.1/256
D.255/256
6.两个补码数相加，采用1位符号位，当时表示结果溢出。
（D）
A、符号位有进位
B、符号位进位和最高数位进位异或结果为0
C、符号位为1
D、符号位进位和最高数位进位异或结果为1
7.运算器的主要功能时进行。
（C）
A、逻辑运算
B、算术运算
C、逻辑运算和算术运算
D、只作加法
8.运算器虽有许多部件组成，但核心部件是。
（B）
A、数据总线
B、算术逻辑运算单元
C、多路开关
D、累加寄存器
9.在定点二进制运算中，减法运算一般通过来实现。
（D）
A、原码运算的二进制减法器
B、补码运算的二进制减法器
C、补码运算的的十进制加法器
D、补码运算的的二进制加法器
10.ALU属于部件。
（A）
A、运算器
B、控制器
C、存储器
D、寄存器
三、判断题（10每题2分）
1.计算机表示的数发生溢出的根本原因是计算机的字长有限。
（错误）
2.表示定点数时，若要求数值0在计算机中唯一地表示为全0，应采用补码。
（正确）
3.浮点数的取值范围由阶码的位数决定，而精度由尾数的位数决定。
（正确）
4.若浮点数的尾数用补码表示，那么规格化的浮点数是指尾数数值位的最高位是0（正数）或是1（负数）。
（正确）
5.在实际应用中，奇偶校验多采用奇校验，这是因为奇校验中不存在全“0”代码，在某些场合下更便于判别。
（正确）
四、概述题（10每题5分）
1.试比较定点带符号数在计算机内的四种表示方法。
答：带符号数在计算机内部的表示方法有原码、反码、补码和移码。
原码表示方法简单易懂，实现乘、除运算简单，但用它实现加、减运算比较复杂。
补码的特点是加、减法运算规则简单，正负数的处理方法一致。
反码通常只用来计算补码，由于用反码运算不方便，在计算机中没得到实际应用。
移码由于保持了数据原有的大小顺序，便于进行比较操作，常用于浮点数中的阶码，使用比较方便。
2.试述浮点数规格化的目的和方法。
答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。
当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化的数，否则便是非规格化数。
通过规格化，可以保证运算数据的精度。
通常，采用向左规格化（简称左规），即尾数每左移一位，阶码减1，直至规格化完成。
五、计算题（15每题5分）
1.已知：x=0.1011，y= -0.0101，求：[x]补[x]补，[x]补[y]补,[y]补,[y]补
解：
[x]补=0.1011，[x/2]补=0.01011，[x/4]补=0.001011， [-x]补=1.0101 [y]补=1.1011，[y/2]补=1.11011，[y/4]补=1.111011， [-y]补=0.0101
2.设阶码3位，尾数6位，按浮点运算方法，完成下列取值的[x+y],[x-y]运算：
x = 2^-101*(-0.010110), y = 2^-100*0.010110
解：[x]浮= 11011,-0.010110
[y]浮= 11100,0.010110
Ex-Ey = 11011+00100 = 11111
规格化处理: 0.101100 阶码 11010
规格化处理: 1.011111 阶码 11100
[x+y]=0.101100*2 [x-y]=-0.100001*2^-4
3.设机器字长16位，定点表示，尾数15位，字符1位，问
（1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？（2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？解: 定点原码整数表示：
最大整数=（2^15-1）10=（+32767)10=（0 111 111 111 111 111)2
最小负数值=-（2^15-1）10=（-32767）10=（1 111 111 111 111 111）2
定点原码小数表示：
最大正数值=（1-2^-15）10=（+0.111 111 111 111 111）2
最小负数值=-（1-2^-15）10=（-0.111 111 111 111 111）2
六、综合题（15）
某机字长16位，使用4片74181组成ALU，设最低位序号标注为第0位，要求：
（1）写出第5位的进位信号C6的逻辑表达式。
（2）估算产生C6所需要的最长时间。
（3）估算最长求和时间。
解：（1）组成最低四位的 74181 进位输出为：
C4 = Cn+4 = G+PCn = G+PC0， C0 为向第 0 位进位
其中，G = y3+y2x3+y1x2x3+y0x1x2x3，P = x0x1x2x3，所以
C5 = y4+x4C4
C6 = y5+x5C5 = y5+x5y4+x5x4C4
(2)设标准门延迟时间为 T，与或非”门延迟时间为 1.5T，则进位信号 C0，由最低位传送至 C6 需经一个反相器、两级“与或非”门，故产生 C0 的最长延迟时间为
T+2*1.5T = 4T
(3)最长求和时间应从施加操作数到 ALU 算起：第一片 74181 有 3 级“与或非”门（产生控制参数 x0, y0, Cn+4），第二、三片 74181 共 2 级反相器和 2 级“与或非”门（进位链），第四片 74181 求和逻辑（1 级与或非门和 1 级半加器，设其延迟时间为 3T），
故总的加法时间为：
t0 = 3*1.5T+2T+2*1.5T+1.5T+3T = 14T
七、设计题（10）
余3码编码的十进制加法规则如下：两个一位十进制数的余3码相加，如结果无进位，则从和数中减去3（加上1101）；如结果有进位，则合数中加上3（加上0011），即得和数的余3码。
试设计余3码编码的十进制加法器单元电路。
解：设余三码编码的两个运算数为 Xi 和 Yi，第一次用二进制加法求和运算的和数为 Si’，进位为 Ci+1’，校正后所得的余三码和数为 Si，进位为 Ci+1，则有：
Xi = Xi3Xi2Xi1Xi0
Yi = Yi3Yi2Yi1Yi0
Si’ = Si3’Si2’Si1’Si0’
当 Ci+1’ = 1 时，Si = Si’+0011
并产生 Ci+1 当 Ci+1’ = 0 时，Si = Si’+1101。