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1、习题解答（唐朔飞版）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？2如何理解计算机系统的层次结构？3说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别和联系。4如何理解计算机组成和计算机体系结构？5冯诺依曼计算机的特点是什么？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。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。8解释下列英文代号：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。9根据迭代公式，设初态y0=
2、1，要求精度为，试编制求的解题程序（指令系统自定），并结合所编程序简述计算机的解题过程。10指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？第一章 计算机系统概论习题答案1、答：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸的着的各种电子元器件，各类光电、机设备的实物组成，如主机、外设等。软件时看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序集合。软件和硬件都很重要。2、答：从计算机系统的层次结构来看，它通常可有五个以上的不同级组成，每一个上都能进行程序设计。由下至上
3、可排序为：第一级微程序机器级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持合执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持合执行，还可以有第六级应用语言机器级，采用各种面向问题的应用语言。3、答：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令，高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于数学的语言，直观，通用，与具体机器无关。4、答：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
4、透明的硬件细节。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，大都属于抽象的属性。5、答：特点是：(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，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置(5) 指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定情况下，可根据运算结
5、果或根据设定的条件改变执行顺序(6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器。6、答：见下图主存储器CPUACCMQALUX存储体MARMDRCU控制单元IRPCI/O运算器用来完成算术和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存再运算器内，它内部各部分用途如下：ACC：累加器，用于存放操作数，如被加数及和，被减数及差，乘积高位、被除数及系数等。MQ：乘商寄存器，用于存放乘数及乘积地位、商。X：操作数寄存器，用于存放加数、减数、被乘数、除数。ALU：算逻部件，用来完成算术逻辑运算。控制器用来控制，指挥程序和数据的输入，运行以及处理运算结果。它内部各部分用途如下：CU：控制但愿，用来
6、分析当前指令所需完成的操作，并发出各种微操作命令序列，用以控制所有被控对象。PC：程序计数器，用来存放当前欲执行指令的地址，而且具有计数功能。IR：指令寄存器，存放当前指令。存储器：用来存放数据和程序。它内部各部分用途如下：MAR：存放欲访问的存储但愿和地址。MDR：存放从存储体某但愿取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码。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
7、周期数、FLOPS每秒浮点运算次数7、答：主机：中央处理器，CPU与主存储器合起来称为主机。CPU：运算器合控制器合起来称为中央处理器。主存：是存储器子系统的一类，用来存放程序合数据，可直接与CPU交换信息。存储单元：由若干个连续的存储元件构成，是组成存储体的单位存储(基)元：即存储元件，是构成存储单元的单位，每个存储(基)元只能寄存一位二进制代码0或1。存储字：一个存储单元可存储一串二进制代码，称这串二进制代码为一个存储字。存储字长：存储字所对应的二进制代码的个数称为存储字长。存储容量：存储单元个数存储字长，存储容量包括主存容量合辅存容量。机器字长：指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU
8、寄存器位数有关。指令字长：一条指令在计算机中用一串二进制代码表示，此二进制代码的个数称为指令字长。8、答：CPU: central processing unit 中央处理器PC: program counter 程序计数器IR: instruction register 指令寄存器CU: control unit 控制单元ALU: arithmetic logic unit 算术逻辑运算单元ACC: accumulator 累加器MQ: multiplier-quotient register 乘商寄存器X: 操作数寄存器MAR: memory address register 存储器地址寄
9、存器MDR: memory data register 存储器数据寄存器I/O: input/output equipment 输入与输出设备MIPS: million instruction per second 每秒执行百万条指令CPI: cycle per instruction 执行一条指令所需的时钟周期数FLDPS: floating point operation per second 每秒浮点运算次数来衡量运算速度。9、答：主要有以下步骤：(1) 取X到ACC(2) 加1存于ACC(3) 除2存于MQ，又MQ主存单元m(4) 取X到ACC(5) 将y1从m中取出，执行mX，ACC
10、XMQ，得x/yn(6) MQACC，执行ynx/yn，即ACCXACC(7) 除2得结果于MQ，又MQACC，MQm(8) ACCXACC，然后判断ACC与的大小，若|ACC|则到(9)，否则返回(5)(9) 打印m(10) 停机10、答：在取指阶段从存储器取出的信息即为指令，在执行阶段从存储器取出的信息为数据。第三章 思考题与习题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？2总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分几类？它们各有何作用？是单向的还是双向的？它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？3常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能
11、有什么影响？举例说明。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？5解释下列概念：总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期和总线的通信控制。6试比较同步通信和异步通信。7画图说明异步通信中请求与回答有那几种互锁关系？8为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点？9分离式通信有何特点？主要用于什么系统？10为什么要设置总线标准？你知道目前流行的总线标准有哪些？什么叫plug and play？哪些总线有这一特点？11画一个具有双向传送功能的总线逻辑图。12设数据总线上接有A、B、C、D、四
12、个寄存器，要求选用合适的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DA、DB和DC寄存器间的传送；（2）设计一个电路，实现下列操作：T0 时刻完成D总线；T1 时刻完成总线A；T2 时刻完成A总线；T3 时刻完成总线B。第三章 系统总线习题部分答案1、答： 总线是连接多个部件的信息传输线，是个部件共享的传输介质。 总线传输特点：在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。 为减轻总线上的负载，各种I/O设备要通过I/O接口接在总线上，而且还要通过三态门挂在总线上，没有数据交换时置成高阻态。2、答：分类：按数据传输方式，可分为并行
13、传输总线和串行传输总线。 按使用范围，可分为计算机总线，控制总线，网络通信总线。 按连接部件，可分为片内总线，系统总线，通信总线。系统总线指CPU，主存，I/O各大部件之间的信息传输线，按系统总线传输信息的不同，分为数据总线，地址总线，控制总线。数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，其位数与机器字长，存储字长有关，一般为8位，16位或32位。地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在贮存单元的地址，是单向传输的，其位数与存储单元的个数有关（几次幂的关系）控制总线：用来发出各种控制信号的，对任意控制线，是单向的；对与机器字长，存储字长，存储单元无关系。3、答：常用的总
14、线结构有单总线结构，双总线结构，三总线结构，四总线结构。 单总线结构：将CPU，主存，I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O之间或I/O与主存之间直接交换信息。因为所有的传送都通过这组共享总线，极易形成计算机系统的瓶颈，不允许两个以上部件在同一时刻向总线传输信息，必然会影响系统工作效率的提高，其结构图见课本图3.2ISA.EISA总线是单总线结构 双总线结构：双总线结构的特点是将速度较低的设备从总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开的结构，见课本图3.5。途中通道是一个具有特殊功能的处理器，CPU将一部分功能下放给通道，使其对I/O设备具有统一管理的功能，系统的吞吐能力可以相当大。如果将
15、不同速率的I/O设进行分类，然后将它们连接在不同的通道上，将成为总线结构。 三总线结构：图3.6：主存总线用于CPU与主存间的传输；I/O总线供CPU与各类I/O之间传递信息，DMA总线用于高速外设（磁盘，磁带等）与主存之间直接交换信息。图3.7:处理器于高速缓冲存储器Cache之间怎叫一条局部总线，Cache可以通过系统总线与主存传输信息，I/O 与主存之间也不必通过CPU。还有一条扩展总线，可以支持相当多的I/O设备。四总线结构（见图3.8）在三总线基础上，增加一条与计算机系统机密相连的高速总线，这种结构对高速设备而言，其自身的工作可以很少依赖处理器，同时他们又比扩展总线上的设备更贴近处理器。4、答： 如多个主设备同时要使用总线时，就
