计算机组成原理课后习题及答案唐朔飞地址

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1、第一章第一章 计计算机系算机系统统概概论论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：指计算机中的电子线路和物理装置。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。1精品PPT|借鉴参考第一页，共三百三十六页。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

2、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）。2精品PPT|借鉴参考第二页，共三百三十六页。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）。主存：计算机中存放正在运行的程序和数

3、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。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。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。存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。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）。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。指令字长：一条指令的二进制代码位数。3精品PPT|借鉴参考第三页，共三百三十六页。8.解释下列英文缩写的中文含义：C

4、PU、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：CentralProcessingUnit，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：ProgramCounter，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：InstructionRegister，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。CU：ControlUnit，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：ArithmeticL

5、ogicUnit，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-QuotientRegister，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，即运算器中工作寄存器之一，用来存放操作数；MAR：MemoryAddressRegister，存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。MDR：MemoryDataRegister，存储器数据缓冲寄存器，在主存中

6、用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。I/O：Input/Outputequipment，输入/输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送。MIPS：MillionInstructionPerSecond，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位。4精品PPT|借鉴参考第四页，共三百三十六页。9.画出主机框图，分别以存数指令“STAM”和加法指令“ADDM”（M均为主存地址）为例，在图中按序标出完成该指令（包括取指令阶段）的信息流程（如）。假设主存容量为256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下，指出图中各寄存器的位数

7、。解：主机框图如P13图1.11所示。（1）STAM指令：PCMAR，MARMM，MMMDR，MDRIR，OP(IR)CU，Ad(IR)MAR，ACCMDR，MARMM，WR（2）ADDM指令：PCMAR，MARMM，MMMDR，MDRIR，OP(IR)CU，Ad(IR)MAR，RD，MMMDR，MDRX，ADD，ALUACC，ACCMDR，WR假设主存容量256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下，ACC、X、IR、MDR寄存器均为32位，PC和MAR寄存器均为28位。5精品PPT|借鉴参考第五页，共三百三十六页。10.指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？解：计算

8、机区分指令和数据有以下2种方法：通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数6精品PPT|借鉴参考第六页，共三百三十六页。第二章第二章 计计算机的算机的发发展与展与应应用用1.通常计算机的更新换代以什么为依据？答：P22主要以组成计算机基本电路的元器件为依据，如电子管、晶体管、集成电路等。2.举例说明专用计算机和通用计算机的区别。答：按照计算机的效率、速度、价格和运行的经济性和实用性可以将计算机划分为通用计算机和

9、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、最经济和最快的计算机，但适应性很差。例如个人电脑和计算器。7精品PPT|借鉴参考第七页，共三百三十六页。3.什么是摩尔定律？该定律是否永远生效？为什么？答：P23，否，P368精品PPT|借鉴参考第八页，共三百三十六页。系系 统 总 线第第 三三 章章第九页，共三百三十六页。 1. 什么是什么是总线总线？总线传输总线传输有何有何特点特点？为为了减了减轻总线轻总线的的负载负载，总线总线上的上的部件都部件都应应具具备备什么什么特点？特点？ 解：解：总线总线是是多个部件共享多个部件共享的的传输传输部件；部件； 总线传输

10、总线传输的的特点特点是：某一是：某一时时刻只能有一路刻只能有一路信息在信息在总线总线上上传输传输，即分即分时时使用；使用； 为为了减了减轻总线负载轻总线负载，总线总线上的部件上的部件应应通通过过三三态驱动缓态驱动缓冲冲电电路路与与总线连总线连通。通。第十页，共三百三十六页。 4. 为为什么要什么要设设置置总线总线判判优优控制控制？常？常见见的集中的集中式式总线总线控制有控制有几种几种？各有何？各有何特点特点？哪种方式响？哪种方式响应时间应时间最快最快？哪种方式？哪种方式对电对电路故障路故障最敏感最敏感？ 解：解：总线总线判判优优控制控制解决多个部件同解决多个部件同时时申申请总线请总线时时的使用

11、的使用权权分配分配问题问题； 常常见见的集中式的集中式总线总线控制有控制有三种三种：链链式式查询查询、计计数器数器查询查询、独立、独立请请求；求； 特点：特点：链链式式查询查询方式方式连线简单连线简单，易于，易于扩扩充，充，对电对电路故障最敏感路故障最敏感；计计数器数器查询查询方式方式优优先先级设级设置置较较灵活灵活，对对故障不敏感，故障不敏感，连线连线及控制及控制过过程程较较复复杂杂；独立；独立请请求方式求方式判判优优速度最快速度最快，但硬件器件用量大，但硬件器件用量大，连线连线多，成本多，成本较较高。高。第十一页，共三百三十六页。 5. 解解释释概念：概念：总线宽总线宽度、度、总线带宽总线

12、带宽、总线总线复用、复用、总线总线的主的主设备设备（或主模（或主模块块）、）、总线总线的从的从设备设备（或从模（或从模块块）、总线总线的的传输传输周期、周期、总线总线的通信控制。的通信控制。 解：解： 总线宽总线宽度度指数据指数据总线总线的位（根）数，用的位（根）数，用bit（位）作（位）作单单位。位。 总线带宽总线带宽指指总线总线在在单单位位时间时间内可以内可以传输传输的数据的数据总总量，相当于量，相当于总线总线的数据的数据传输传输率，等于率，等于总线总线工作工作频频率与率与总线宽总线宽度（字度（字节节数）的乘数）的乘积积。 总线总线复用复用指两种不同性指两种不同性质质且不同且不同时时出出现

13、现的信的信号分号分时时使用同一使用同一组总线组总线，称，称为总线为总线的的“多路分多路分时时复用复用”。第十二页，共三百三十六页。 总线总线的主的主设备设备（主模（主模块块）指一次指一次总线传总线传输输期期间间，拥拥有有总线总线控制控制权权的的设备设备（模（模块块）；）； 总线总线的从的从设备设备（从模（从模块块）指一次指一次总线传输总线传输期期间间，配合配合主主设备设备完成完成传输传输的的设备设备（模（模块块），它只），它只能能被被动动接受接受主主设备发设备发来的命令；来的命令； 总线总线的的传输传输周期周期总线总线完成完成一次完整而可靠一次完整而可靠的的传输传输所需所需时间时间； 总线总线

14、的通信控制的通信控制指指总线传总线传送送过过程中双方程中双方的的时间时间配合方式配合方式。第十三页，共三百三十六页。 6. 试试比比较较同步通信和异步通信。同步通信和异步通信。 解：解： 同步通信同步通信由由统统一一时钟时钟控制的通信控制的通信，控制，控制方式方式简单简单，灵活性差，当系，灵活性差，当系统统中各部件工作速中各部件工作速度差异度差异较较大大时时，总线总线工作效率明工作效率明显显下降。适合下降。适合于速度差于速度差别别不大的不大的场场合；合； 异步通信异步通信不由不由统统一一时钟时钟控制的通信，控制的通信，部部件件间间采用采用应应答方式答方式进进行行联联系，控制方式系，控制方式较较

15、同步复同步复杂杂，灵活性高，当系，灵活性高，当系统统中各部件工作速度差异中各部件工作速度差异较较大大时时，有利于提高，有利于提高总线总线工作效率。工作效率。第十四页，共三百三十六页。 8. 为为什么什么说说半同步通信同半同步通信同时时保留保留了同步通信和异步通信的了同步通信和异步通信的特点？特点？ 解：解： 半同步通信半同步通信既能像既能像同步通同步通信信那那样样由由统统一一时钟时钟控制控制，又能，又能像像异步通信异步通信那那样样允允许传输时间许传输时间不不一致一致，因此因此工作效率介于两者工作效率介于两者之之间间。第十五页，共三百三十六页。 10. 什么是什么是总线标总线标准准？为为什么要什

16、么要设设置置总总线标线标准？目前准？目前流行的流行的总线标总线标准有哪些？什么准有哪些？什么是是即插即用即插即用？哪些哪些总线总线有有这这一特点？一特点？ 解：解： 总线标总线标准准可理解可理解为为系系统统与模与模块块、模、模块块与模与模块块之之间间的互的互连连的的标标准界面。准界面。 总线标总线标准的准的设设置置主要解决不同厂家各主要解决不同厂家各类类模模块块化化产产品的品的兼容兼容问题问题； 目前流行的目前流行的总线标总线标准有：准有：ISA、EISA、PCI等；等； 即插即用即插即用指任何指任何扩扩展卡插入系展卡插入系统统便可便可工作。工作。EISA、PCI等具有此功能。等具有此功能。第十六页，共三百三十六页。 11. 画一个具有画一个具有双向双向传输传输功能的功能的总线总线逻辑图逻辑图。 解：此解：此题实际题实际上是要求上是要求设计设计一个一个双向双向总线总线收收发发器器，设计设计要素要素为为三三态态、方向、使能、方向、使能等控制功等控制功能的能的实现实现，可参考，可参考74LS245等等总线缓总线缓冲器芯片内部冲器芯片内部电电路。路。 逻辑图逻辑图如下：如下：（n位）位）GD