计算机组成原理课后习题解答
《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：(1)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。
(2)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：⑪计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成；⑫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；⑬程序由指令组成，指令和数据以等同地位存放在存储器中；⑭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；⑮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；⑯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；⑰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。
计算机组成原理课后答案
计算机组成原理课后答案计算机组成原理课后答案1. 什么是冯·诺依曼体系结构？答：冯·诺依曼体系结构是一种计算机系统组织结构，它由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五个部分组成。
在冯·诺依曼体系结构中，指令和数据都以二进制代码形式存储在存储器中，计算机按照存储器中指令的顺序逐一执行。
这种体系结构可以被认为是现代电子计算机的基础。
2. 什么是指令集体系结构？答：指令集体系结构是一组所设计计算机的指令集合和数据类型。
它是计算机系统中非常重要的一部分，指定了计算机硬件和软件的工作方式，决定了计算机可以执行哪些操作。
指令集体系结构与冯·诺依曼体系结构密切相关，而且在冯·诺依曼体系结构中，指令集体系结构是一个重要的架构要素之一。
3. 什么是汇编语言？答：汇编语言是一种低级别的编程语言，可用于编写计算机程序。
它是通过把符号操作码和指令立即数等组合成不同的指令，来为计算机提供指令和数据的文字形式表达。
汇编语言可以直接与底层硬件进行交互，以产生高效的机器码，从而实现对复杂算法的支持，提高程序执行速度。
4. 什么是时钟？答：时钟是计算机中用来控制硬件元件同步工作的基本部件。
它会以固定频率发送一个信号，它会告诉其他设备，它们什么时候需要执行指令或进行读写操作。
时钟的频率称为时钟速度，以赫兹（Hz）来度量，它是计算机处理速度的一个重要因素。
5. 什么是操作系统？答：操作系统是计算机系统中的一个重要软件组件，其主要任务是管理计算机硬件和软件资源，给应用程序提供服务和支持。
操作系统的核心功能包括进程管理、文件系统、内存管理和输入输出管理等，它可以直接参与到计算机硬件和软件的所有层面。
6. 什么是中断？答：中断是一种计算机处理机制，它允许在程序运行过程中暂时停止当前正在运行的程序，处理一些紧急事件或处理请求。
当一个中断事件发生时，在正常程序执行过程外自动启动一个中断服务程序，并且在中断服务程序执行完成后，程序会继续从被中断的位置重新开始执行，从而实现了在程序运行时及时响应各种事件的目的。
《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。
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习题参考答案
计算机组成原理课后详细标准答案
第一章计算机系统概论 p.191.1什么是计算机系统、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：计算机硬件、软件和数据通信设备地物理或逻辑地综合体计算机硬件：计算机地物理实体计算机软件：计算机运行所需地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1.2如何理解计算机系统地层次结构？实际机器M1向上延伸构成了各级虚拟机器，机器M1内部也可向下延伸而形成下一级地微程序机器 M0 ,硬件研究地主要对象归结为传统机器M1和微程序机器 M0 ,软件研究对象主要是操作系统及以上地各级虚拟机b5E2RGbCAP1.3说明高级语言、汇编语言和机器语言地差别及其联系机器语言是可以直接在机器上执行地二进制语言汇编语言用符号表示指令或数据所在存储单元地地址，使程序员可以不再使用繁杂而又易错地二进制代码来编写程序p1EanqFDPw高级语言对问题地描述十分接近人们地习惯，并且还具有较强地通用性1.4如何理解计算机组成和计算机体系结构？计算机体系结构是对程序员可见地计算机系统地属性计算机组成对程序员透明，如何实现计算机体系结构所体现地属性1.5冯•诺依曼计算机地特点是什么？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一形式（二进制形式）存于存储器中指令由操作码、地址码两大部分组成指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行以运算器为中心（原始冯氏机）1.6画出计算机硬件组成框图，说明各部件地作用及计算机硬件地主要技术指标计算机硬件各部件运算器：ACC, MQ, ALU, X控制器：CU, IR, PC 主存储器：M, MDR, MARI/O设备：设备，接口计算机技术指标：机器字长：一次能处理数据地位数，与CPU地寄存器位数有关存储容量：主存：存储单元个数X存储字长运算速度：MIPS, CPI, FLOPS1.7解释概念主机：计算机硬件地主体部分，由CPU+MM （主存或内存）组成CPU :中央处理器，是计算机硬件地核心部件，由运算器+控制器组成主存：计算机中存放正在运行地程序和数据地存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址地存储单位存储元件/存储基元/存储元：存储一位二进制信息地物理元件，是存储器中最小地存储单位，不能单独存取存储字：一个存储单元所存二进制代码地逻辑单位存储字长：一个存储单元所存二进制代码地位数存储容量：存储器中可存二进制代码地总量机器字长：CPU能同时处理地数据位数指令字长：一条指令地二进制代码位数1.8解释英文代号CPU: Central Process ing UnitPC: Program Coun terIR: In structio n RegisterCU: Co ntrol UnitALU: Arithmetic Logic UnitACC: AccumulatorMQ: Multiplier-Quotie nt RegisterX:操作数寄存器MAR: Memory Address RegisterMDR: Memory Data RegisterI/O: In put/OutputMIPS: Million Instructions Per SecondCPI: Cycle Per In structio nFLOPS: Floati ng-poi nt Operati on Per Second1.9存数指令和加法指令地信息流程，主存容量256M X 32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等地条件下，指出图中各寄存器地位数• DXDiTa9E3d①存数指令地信息流程：取指令：PC T MAR T M T MDR T IR分析指令：Ad(IR) T MAR执行指令：ACC T MDR T M②加法指令地信息流程：取指令：PCT MAR T M T MDR T IR;分析指令：OP(IR) T CU ;执行指令：Ad(IR) T MAR T M T MDR T XACC T ALU,同时 X T ALUALU T ACC主存容量是 256M X 32位，得 2地28次方=256M.故 MAR=28 , PC=28 , MDR=32 ;又指令字长=存储字长=机器字长，则IR=ACC=MQ=X=32.1.10根据迭代公式V x =1/2(yn +x/yn), 设初态 y0=1,要求精度为£ .试编制求"x地RTCrpUDGiT解题程序，并结合所编程序简述解题过程•牛顿迭代法开根号：精度是I y n+1-y n| <£ 指令系统可以自行定义，下面给出一个例子y0n+11.11指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？计算机硬件主要通过不同地时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出地既为指令，执行周期（或相应微程序）取出地既为数据.5PCZVD7HXA另外也可通过地址来源区分，从PC指出地存储单元取出地是指令，由指令地址码部分提供操作数地址•1.12什么是指令？什么是程序？指令：人为输入计算机，由计算机识别并执行一步步操作地命令地形式称为指令.程序：一系列指令地有序集合称为程序第二章计算机地发展及应用p.382.1通常，计算机地更新换代以什么为依据？主要以组成计算机基本电路地元器件为依据，如电子管、晶体管、集成电路等2.2举例说明专用计算机和通用计算机地区别按照计算机地效率、速度、价格和运行地经济性和实用性可以将计算机划分为通用计算机和专用计算机.通用计算机适应性强，但牺牲了效率、速度和经济性，而专用计算机是最有效、最经济和最快地计算机，但适应性很差•例如个人电脑和计算器jLBHrnAILg2.3什么事摩尔定律？该定律是否永远生效？为什么？微芯片上集成地晶体管数目每3年翻两番地规律，不是永远生效，因为每代芯片地成本大约为前一代芯片成本地两倍XHAQX74J0X2.4举三个实例，说明网络技术地应用.网络教育，网络共享，远程协助2.5举例说明人工智能方面地应用有哪些自然语言处理：机器翻译，自然语言理解模式识别：指纹识别，脸部识别，语音识别人机对弈：2.6举例说明那些计算机地应用需采用多媒体技术数据压缩，图像处理，音频处理，数据库内容检索，著作工具，通信及分布式多媒体应用2.7设想一下计算机地未来体型小，价格低廉，使用方便•第三章系统总线3.1什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线地负载，总线上地不见都应具备什么特点？总线是连接各个部件地信息传输线，是各个部件共享地传输介质特点：某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，多个部件可以同时从总线接收相同信息为了减轻总线负载，总线上地部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通3.2总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用，是单向地，还是双向地，它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？LDAYtRyKfE按照连接部件地不同，总线可以分为片内总线、系统总线和通信总线系统总线是CPU,主存，1/0,设备（通过I/O接口）各大部件之间地信息传输线系统总线按照传输信息不同分为数据总线，地址总线，控制总线数据总线是双向地，根数与存储子长相同，是机器字长地整数倍地址总线是单向地，根数越多，寻址空间越大，即CPU能访问地存储单元地个数越多3.3常用地总线结构有几种？不同地总线结构对计算机地性能有什么影响？举例说明单总线结构：将CPU主存,I/O设备都挂在一组总线上，极易形成计算机系统瓶颈双总线结构：将速度较低I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开地结构.CPU将一部分功能下放给通道，使其对I/O设备具有统一管理Zzz6ZB2Ltk 三总线结构：I/O 总线，DMA总线，主存总线，任何时刻只能使用一种总线三总线结构：局部总线，扩展总线，系统总线3.4为什么要设置总线判优控制？常见地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？dvzfvkwMI1解决多个部件同时申请总线时地使用权分配问题链式查询：连线简单，已与扩充，对电路故障最敏感计数器定时查询：优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线机控制过程较复杂独立请求方式：速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高3.5解释下列概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线地主设备（或主模块）、总线地从设备（或从模块）、总线地传输周期和总线地通信控制.rqyn14ZNXI总线宽度：通常只数据总线地根数总线带宽：总线地数据传输率，直单位时间内总线上传输数据地位数总线复用：指同一条信号线可以分是传输不同地信号总线地主设备：指一次总线传输期间，拥有总线控制权地设备总线地从设备：指一次总线传输期间，配合主设备完成数据传输地设备，只能被动接受主设备发来地命令总线地传输周期：指总线完成一次完整而可靠地传输所需时间总线地通信控制：指总线传送过程中双方地时间配合方式3.6试比较同步通信和异步通信同步通信：指由统一时钟控制地通信，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地场合EmxvxOtOco异步通信：指没有统一时钟控制地通信，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SixE2yXPq53.7画图说明异步通信中请求与回答有哪几种互锁关系不互锁，半互锁，全互锁3.8为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信地特点？半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制，又能像异步通信那样允许传输时间不一致，因此工作效率介于两者之间6ewMyirQFL3.9分离式通讯有何特点，主要用于什么系统？1.各模块欲占用总线使用权都必须提出申请2.在得到总线使用权后，主模块在先定地时间内向对方传送信息，采用同步方式传送，不再等待对方地回答信号3.各模块在准备数据地过程中都不占用总线，使总线可接受其它模块地请求4.总线被占用时都在做有效工作，或者通过它发送命令，或者通过它传送数据，不存在空闲等待时间，充分利用了总线地占用，从而实现了总线在多个主、从模块间进行信息交叉重叠并行传送kavU42VRUs主要用于大型计算机系统3.10什么是总线标准？为什么要设置总线标准？你知道目前流行地总线标准有哪些？什么叫plug and play ?哪些总线有这一特点？y6v3ALoS89总线标准：系统与各模块，模块与模块之间地一个互连地标准界面为了使系统设计简化，模块生产批量化，确保其性能稳定，质量可靠，实现可移化ISA,EISA,PCI,AGP,USBplug and play: 即任何扩展卡只要插入系统便可工作，PCI,USB3.11画一个具有双向传输功能地总线逻辑图3.12设数据总线上接有 A、B C D四个寄存器，要求选用合适地74系列芯片，完成下列逻辑设计：(1)设计一个电路，在同一时间实现D^A D-B和D-C寄存器间地传送；(2)设计一个电路，实现下列操作：TO 时刻完成"总线； T1时刻完成总线T A; T2时刻完成A T 总线；T3时刻完成总线T B. (1 )由T 打开三态门将 据打入到A 、B C 寄存器中• T 和cp 地时间关系如图(1)所示M2ub6vSTnP⑵三态门1受T0+ T1控制，以确保TO 时刻DT 总线，以及T1时刻总线T 接收门1T A.三态门2受T2 + T3控制，以确保T2时刻A T 总线，以及T3时刻总线T 接收门2T B.TO 、 T1、T2、T3波形图如图(2)所示OYujCfmUCw3.13什么是总线地数据传输率，它与哪些因素有关?总线数据传输率即总线带宽， 指单位时间内总线上传输数据地位数，通常用每秒传输信息地字节数来衡量.它与总线宽度和总线频率有关，总线宽度越宽，频率越快，数据传输率越高eUts8ZQVRd 3.14设总线地时钟频率为 8MHZ —个总线周期等于一个时钟周期.如果一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线地带宽是多少？sQsAEJkW5T解：由于：f=8MHz,T=1/f=1/8M 秒，一个总线周期等于一个时钟周期 所以：总线带宽 =16/ (1/8M) = 128Mbps 3.15在一个32位地总线系统中，总线地时钟频率为 66MHZ 假设总线最短传输周期为 4个时钟周期，试计算总线地最大数据传输率.若想提高数据传输率，可采取什么措施？GMslasNXkA解：总线传输周期=4*1/66M 秒总线地最大数据传输率 =32/(4/66M)=528Mbps 若想提高数据传输率，可以提高总线时钟频率、增大总线宽度或者减少总线传输周期包 含地时钟周期个数• 3.16在异步串行传送系统中，字符格式为：1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终D 寄存器中地内容送至总线bus ，由cp 脉冲同时将总线上地数cp 脉冲------------------ 1 1 ------------------ABCT —►- 三态门TDcp FL总线T1CPT0T2T3止位.若要求每秒传送120个字符，试求传送地波特率和比特率• TlrRGchYzg 解：一帧包含：1+8+1+2=12位波特率为：（1+8+1+2）*120=1440bps比特率为：8*120=960bps版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理. 版权为个人所有This article includes someparts, including text, pictures,and desig n. 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计算机组成原理课后习题和答案_唐朔飞[完整版]
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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”。
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。 • X：此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作
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）。
• 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：P9-10 • 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。 • 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
• 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
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• 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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系统总线
第三章
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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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11. 画一个具有双向传输功能的总线逻
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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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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答案3篇
计算机组成原理课后答案1. CPU结构和指令运行1.什么是CPU？它的主要功能是什么？CPU（中央处理器）是一种微处理器，它是计算机硬件系统的主要组成部分，主要功能是执行计算机指令集中的指令，并控制各种硬件设备协调工作。
2. CPU执行指令的步骤是什么？CPU执行指令的步骤主要包括以下几个步骤：1）取指令：将指令从内存中读取到指令寄存器中；2）译码：根据指令码对指令进行译码；3）执行：按照指令的要求进行处理，包括算术运算、逻辑运算、存储访问等；4）结果存储：将运算结果存储到寄存器或内存中。
3. CPU的主要寄存器有哪些？它们分别用来存储什么？CPU主要寄存器有以下几个：1）程序计数器（PC）：用于存储下一条指令的地址；2）指令寄存器（IR）：用于存储当前正在执行的指令；3）累加器（ACC）：用于存储算术运算的结果；4）数据寄存器（DR）：用于存储操作数；5）地址寄存器（AR）：用于存储内存地址；6）状态寄存器（SR）：用于存储CPU的状态信息。
4. 什么是指令周期？它包括哪些阶段？指令周期是指一个CPU执行一条指令所需要的时间，一般包括取指、译码、执行和访存等几个阶段。
具体包括：1）取指周期：将指令从内存中取到指令寄存器中；2）译码周期：对指令进行译码，确定指令类型和操作对象；3）执行周期：按照指令要求进行计算或存储访问等操作，产生结果；4）访存周期：用于访问内存，将结果写回内存中。
5. CPU的字长是什么？它对CPU的性能有什么影响？CPU的字长是指一次可以处理的最大数据位数，通常以比特数表示。
字长越长，CPU一次处理的数据就越多，计算能力越强，执行同一指令时所需的时钟周期也相应减少，因此影响了CPU的性能。
此外，字长还与CPU的寻址能力、数据传输速率等有关。
2. 存储器层次结构1. 计算机存储器的层次结构包括哪些？计算机存储器的层次结构包括以下几层：1）寄存器：位于CPU内部，存储最频繁使用的数据和指令；2）高速缓存（cache）：位于CPU与主存之间，缓存最近使用过的数据和指令；3）主存：存储程序执行时需要的数据和指令；4）辅助存储器：存储大量的数据和程序，如硬盘、光盘等。
计算机组成原理课后答案
溢出 7．用原码阵列乘法器、补码阵列乘法器分别计算x*y。 （1）x = 0.11011 y = - 0.11111 （2）x = -0.11111 y = - 0.11011 解：（1）原码阵列
的数据，外存通常指的是磁盘、磁带、光盘存储器等，用于存放暂不运 行的程序和暂不处理的数据。CPU是运算器和控制器的合称，适配器是 指连接主机与外设一个中间电路，也叫接口，其作用相当于一个转换 器，保证外设用与主机要求相适应的形式发送和接收信息。 9．计算机的系统软件包括哪几类？说明它们的用途。 答：计算机的软件包括系统软件和应用软件。系统软件用来简化程序设 计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能 及用途。它可分为四类：（1）各种服务性程序，如诊数据程序、排错 程序、练习程序等；（2）语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程 序等；（3）操作系统程序；（4）数据库管理系统（DBMS）。而应用 软件是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序，如工程设计程 序，数据加工程序，自动控制程序，企业管理程序、情报检索程序、科 学计算程序等等。 10．说明软件发展的演变过程。 答：在早期的计算机中，人们是直接用机器语言来编写程序的，这种程 序称为手编程序或目的程序；后来，为了编写程序方便和提高使用效 率，人们使用汇编语言来编写程序，称为汇编程序；为了进一步实现程 序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用 计算机，人们又创造了算法语言，用算法语言编写的程序称为源程序， 源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释执行； 随着计算机技术的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信 息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数 据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。 11．现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计 会产生什么影响? 答：现代计算机系统可分为五个层次，第一级是微程序设计级；第二级 是一般机器级；第三级是操作系统级；第四级是汇编语言级；第五级是 高级语言级。其中前二级是硬件系统、后两级是软件系统对硬件系统的 功能扩展，第三级是可以说是软件与硬件的一个交界面。这种分级不是 绝对的，也不是惟一的，比如随着大规模集成电路和固件的发展，硬件 的功能在不断往上层延伸。而且，不同的硬件结构，其层次也不同，如 硬布线控制器的计算机，就没有微程序级。 12．为什么软件能够转化为硬件？硬件能够转化为软件？实现这种转 化的媒介是什么？ 答：随着大规模集成电路和计算机系统结构的发展，实体硬件机的功能
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。