计算机组成原理18-计算机组成原理答案-第七章.doc
计算机组成原理第七章
磁记录原理
磁性材料的物理特性 磁表面存储器的读写原理
–
–
读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时，由于磁头铁芯 读操作：当磁头经过载磁体的磁化元时， 是良好的导磁材料， 是良好的导磁材料，磁化元的磁力线很容易通过磁头而 形成闭合磁通回路。 形成闭合磁通回路。不同极性的磁化元在铁芯里的方向 是不同的。 是不同的。 写操作：当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时， 写操作：当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时，铁芯 内就产生一定方向的磁通。 内就产生一定方向的磁通。
磁表面存储
– –
用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体 存储信息 优点
存储容量大， 存储容量大，位价格低 记录介质可以重复使用 记录信息可以长期保存而不丢失 非破坏性读出， 非破坏性读出，读出时不需要再生信息
– –
缺点
存取速度慢，机械结构复杂， 存取速度慢，机械结构复杂，对工作环境要求高
通常用作辅助大容量存储器使用
磁盘存储器的技术指标
采用定长数据块格式， 【例题1解】：(4)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单 例题 解 采用定长数据块格式 位是一个记录块(一个扇区 一个扇区)， 位是一个记录块 一个扇区 ，每个记录块记录固定字节数目 的信息，在定长记录的数据块中， 的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式 可用如下格式： 可用如下格式：
第七章
外围设备
外围设备 磁记录原理 磁盘驱动器 磁盘控制器 磁盘存储器
教学要求
重点和难点
外围设备的一般功能 磁记录原理 磁盘的组成 磁盘驱动器和控制器 磁盘上的信息分布 磁盘存储器的技术指标
主要内容
外围设备概述 磁盘存储设备 磁盘存储设备的技术发展 磁带存储设备 光盘和磁光盘存储设备
《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。
计算机组成原理第七章单元测试(含答案)
第七章、系统总线
系统总线测试
1、从信息流的传送效率来看，（）工作效率最低。
A、三总线系统
B、单总线系统
C、双总线系统
D、多总线系统
2、系统总线地址的功能是（）。
A、选择主存单元地址
B、选择进行信息传输的设备
C、选择外存地址
D、指定主存和I / O设备接口电路的地址
3、计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时（）。
A、减少了信息传输量
B、提高了信息传输的速度
C、减少了信息传输线的条数
D、加重了CPU的工作量
4、IEEE1394的高速特性适合于新型高速硬盘和多媒体数据传送，它的数据传输率最高可以达到（）。
A、100 Mb/秒
B、200 Mb/秒
C、400 Mb/秒
D、300 Mb/秒
5、异步控制常用于（）作为其主要控制方式。
A、在单总线结构计算机中访问主存与外围设备时
B、微型机的CPU中
C、硬布线控制器中
D、微程序控制器中
6、当采用（）对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O指令。
A、统一编址法
B、单独编址法
C、两者都是
D、两者都不是
参考答案如下：
1。
计算机组成原理习题答案第七章
１．控制器有哪几种控制方式？各有何特点？解：控制器的控制方式可以分为３种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。
这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。
异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。
联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。
２．什么是三级时序系统？解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。
计算机中每个指令周期划分为若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。
３．控制器有哪些基本功能？它可分为哪几类？分类的依据是什么？解：控制器的基本功能有：（１）从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
（２）对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
（３）指挥并控制CPU 、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型３类，分类的依据在于控制器的核心———微操作信号发生器（控制单元CU）的实现方法不同。
４．中央处理器有哪些功能？它由哪些基本部件所组成？解：从程序运行的角度来看，CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。
对于冯? 诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。
５．中央处理器中有哪几个主要寄存器？试说明它们的结构和功能。
解：CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。
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。
9
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。
13
习题参考答案
计算机组成原理课后习题答案（一到九章）
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。
第7章习题答案 计算机组成原理课后答案(清华大学出版社 袁春风主编)
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7. 假定以下 MIPS 指 令序列在图 7.18 所示 的流 水线数据通路中 执行：
addu $s3, $s1, $s0
subu $t2, $s0, $s3
流水线深度（ Pipeline Depth） 流 水 线 冒 险 （ Hazar d） 控制冒险（Control hazard） 流水线阻塞（ Pipeline stall） 空 操 作 （ nop） 分支预测（Branch predict） 动态分支预测（Dynamic predict） 分支 延迟槽（Delayed branch slot） 旁 路 （ Bypassing） IPC（Instructions Per Cycle） 动态多发射（Dynamic multiple issue） 超长指令字 VLIW 动态流水线（Dynamic pipelining） 指令分发（Instruction dispatch） 无序发射（ out-of-order issue） 重排序缓冲（Reorder buffer） 乱序执行（ out-of-order execution） 无序完成（ out-of-order completion）
（1）插入 一个流水段寄 存器，得到 一个两级 流水线 （2）插 入两个流水段 寄存器，得 到一个三 级流水线 （3）插入 三个流水段寄 存器，得到 一个四级 流水线 （4）吞 吐量最大的流 水线 参考答案：
（1）两级流水线的平衡点在 C 和 D 之间，其前面一个流水段的组合逻辑延时为 80+30+60=170ps，后 面一 个流水 段的 组合逻 辑延时 为 50+70+10=130ps。这 样每个 流水段 都 以 最 长 延 时 调 整 为 170+20=190ps ， 故 时 钟 周 期 为 190ps ， 指 令 吞 吐 率 为 1/190ps=5.26GOPS，每条 指令的执行时 间为 2x190=380ps。
计算机组成原理习题 第七章
第七章一．填空题1 CPU响应中断时需要保存当前现场，这里现场指的是和的内容，它们被保存到中。
2在中断服务程序中，保护和恢复现场之前需要中断。
3 DMA只负责总线上进行数据传送，在DMA写操作中，数据从传送到。
4总线的裁决方式速度最高。
5某机有四个中断源，优先顺序按1→2→3→4降序排列，若想将中断处理次序改为3→1→4→2，则1、2、3、4中断源对应地屏蔽字分别是、、和。
6 I/O接口电源通常具有、、和功能。
7 I/O的编址方式可分为和两大类，前者需有独立的I/O指令，后者可通过指令和设备交换信息。
8主机与设备交换信息的控制方式中，方式主机与设备是串行工作的，方式和方式主机与设备是并行工作的，且方式主程序与信息传送是并行进行的。
9 I/O与主机交换信息的方式中，和都需通过程序实现数据传送，其中体现CPU与设备是串行工作的。
10 CPU响应中断时要保护现场，包括对和的保护，前者通过实现，后者可通过实现。
11一次中断处理过程大致可分为、、、和等五个阶段。
12 在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是、、和。
13 中断接口电路通过总线将向量地址送至CPU.14 I/O与主机交换信息共有、、、和五种控制方式。
15 单重中断的中断服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。
16 多重中断的终端服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。
二．选择题1.将外围设备与主存统一编址，一般是指。
A. 每台设备占一个地址码B．每个外围接口占一个地址码C．接口中的有关寄存器各占一个地址码D．每台外设由一个主存单元管理2.主机与设备传送数据时，采用，主机与设备是串行工作的。
A. 程序查询方式B．中断方式C．DMA方式D．通道方式3.当有中断源发出请求时，CPU可执行相应的中断服务程序。
提出中断请求的可以是。
A. 通用寄存器B．专用寄存器C．外部事件D．cache4.在中断周期，CPU主要完成以下工作：。
计算机组成原理第7章习题指导
第7章 指 令 系 统例7.1 假设指令字长为16位，操作数的地址码为6位，指令有零地址、一地址、二地址三种格式。
（1）设操作码固定，若零地址指令有P 种，一地址指令有Q 种，则二地址指令最多有几种？（2）采用扩展操作码技术，若二地址指令有X 种，零地址指令有Y 种，则一地址指令最多有几种？解:（1）根据操作数地址码为6位，则二地址指令中操作码的位数为16 – 6 – 6 = 4。
这4位操作码可有24=16种操作。
由于操作码固定，则除去了零地址指令P 种，一地址指令Q 种，剩下二地址指令最多有16 – P – Q 种。
（2）采用扩展操作码技术，操作码位数可变，则二地址、一地址和零地址的操作码长度分别为4位、10位和16位。
可见二地址指令操作码每减少一种，就可多构成26种一地址指令操作码；一地址指令操作码每减少一种，就可多构成26种零地址指令操作码。
因二地址指令有X 种，则一地址指令最多有()6422×−X 种。
设一地址指令有M 种，则零地址指令最多有()[]664222×−×−M X 种。
根据题中给出零地址指令有Y 种，即()[]664222×−×−=M X Y则一地址指令 ()664222−×−×−=Y X M例7.2 设相对寻址的转移指令占3个字节，第一字节为操作码，第二、三字节为相对位移量（补码表示），而且数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式。
每当CPU 从存储器取出一个字节时，即自动完成 (PC) + 1 → PC 。
（1）若PC 当前值为240（十进制），要求转移到290（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？（2）若PC 当前值为240（十进制），要求转移到200（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？解：（1）PC 当前值为240，该指令取出后PC 值为243，要求转移到290，即相对位移量为290 –243 = 47，转换成补码为2FH 。
计算机组成原理第七章课后部分答案
什么叫机器指令什么叫指令系统为什么说指令系统与机器指令的主要功能以及与硬件结构之间存在着密切的关系机器指令：是CPU能直接识别并执行的指令，它的表现形式是二进制编码。
机器指令通常由操作码和操作数两部分组成。
指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。
指令系统是计算机硬件和软件的接口部分，是全部机器指令的集合。
什么叫寻址方式为什么要学习寻址方式寻址方式：指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能。
学习寻址方式，是为了找到指令中参与操作的数据，然后根据指令，得出结果。
什么是指令字长、机器字长和存储字长指令字长：是指机器指令中二进制代码的总位数。
指令字长取决于从操作码的长度、操作数地址的长度和操作数地址的个数。
不同的指令的字长是不同的。
机器字长：是指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数（整数运算即定点整数运算）。
机器字长也就是运算器进行定点数运算的字长，通常也是CPU内部数据通路的宽度。
即字长越长，数的表示范围也越大，精度也越高。
机器的字长也会影响机器的运算速度。
存储字长：一个存储单元存储一串二进制代码（存储字），这串二进制代码的位数称为存储字长，存储字长可以是8位、16位、32位等。
某指令系统字长为16位，地址码取4位，提出一种方案，使该指令系统有8条三地址指令、16条二地址指令、100条一地址指令。
解：三地址指令格式如下：4 4 4 4OP A1 A2 A3指令操作码分配方案如下：4位OP0000，……，A1,A2,A3:8条三地址指令0111，1000，0000，……，……，A2，A3:16条二地址指令1000，1111，1001，0000，0000，……，……，……，A3:100条一地址指令1001，0110，0011，1001，0110，0100，……，……，……，冗余编码1001，1111，1111，可用来扩充一、零地址指令条数1010，……，冗余编码1111，可用来扩充三、二、一、零地址指令条数设指令字长为16位，采用扩展操作码技术，每个操作数的地址为6位。
计算机组成原理第7章习题11
习题7一．单选选择题12．计算机系统的输入/输出接口通常是的交界面。
A. CPU与存储器之间B. 存储器与打印机之间C. 主机与外围设备之间D. CPU与系统总线之间13．在具有中断向量表的计算机中，中断向量地址是。
A. 子程序入口地址B. 中断服务程序的入口地址C. 中断服务程序入口地址的地址D. 例行程序入口地址16．如果有多个中断同时发生，系统将根据中断优先级响应优先级最高的中断请求。
若要调整中断事件的处理次序，可以利用。
A. 中断嵌套B. 中断向量C. 中断响应D. 中断屏蔽^18．中断系统中的断点是指。
A．子程序入口地址B．中断服务子程序入口地址C．中断服务程序入口地址表D．中断返回地址19．在独立编址方式下，CPU对存储单元和I/O设备的访问是靠来区分的。
A．不同的地址代码B．不同的地址总线C．不同的指令和不同的控制信号D．上述都不对23．采用DMA方式高速传输数据时，数据传送是。
A．在总线控制器发出的控制信号控制下完成的B．由CPU执行的程序完成的C．在DMA控制器本身发出的控制信号控制下完成的~D．由CPU响应硬中断处理完成的24. 下列有关DMA方式进行输入输出的描述中，正确的是。
A. 一个完整的DMA过程，部分由DMAC控制，部分由CPU控制B. 一个完整的DMA过程，完全由CPU控制C. 一个完整的DMA过程，完全由CPU采用周期窃取方式控制D. 一个完整的DMA过程，完全由DMAC控制，CPU不介入任何控制25. 在DMA传送方式中，发出DMA请求的是。
A. 主存B. DMA控制器C. CPUD. 外部设备26. DMA访问主存时让CPU进入等待状态，等DMA的一批数据访存结束后再恢复工作，这种情况称为。
A. CPU暂停方式B. 存储器分时方式C. 周期挪用方式D. 透明的DMA >27. DMA方式的接口电路中有程序中断部件，其作用是。
A. 实现数据传送B. 向CPU提出总线使用权C.发中断请求D. 向CPU提出传输结束28. 下列关于DMA方式的正确说法是。
计算机组成原理课后答案
计算机组成原理课后答案1. 什么是计算机组成原理？计算机组成原理是研究计算机硬件的基本组成和工作原理的学科，主要包括处理器、内存、输入输出设备等方面的内容。
它研究计算机硬件的组成结构和各部件之间的组织、连接和控制方式，以及计算机如何运行和进行数据处理的原理和方法。
2. 计算机的五大基本部件是什么？计算机的五大基本部件是：•中央处理器（CPU）：负责执行计算机指令，控制和协调计算机的各部件工作。
•主存储器（Memory）：用于存储计算机处理数据和指令时所需要的数据。
•输入设备：用户通过输入设备向计算机输入数据和指令。
•输出设备：计算机将处理结果输出给用户。
•外部存储器：用于长期存储数据和程序的设备，例如硬盘和光盘等。
3. 简述冯·诺依曼体系结构的特点。
冯·诺依曼体系结构是计算机组成原理中最重要的概念之一，其特点包括：•存储程序：指令和数据以二进制形式存储在同一存储器中，计算机可以根据指令的地址自动取指令执行。
•以运算器和控制器为核心：运算器负责执行算术和逻辑运算，控制器负责控制计算机的运行和各部件的协调工作。
•输入输出分离：计算机的输入设备和输出设备与运算器和控制器分离，通过输入输出设备和外存进行数据交互。
•指令执行顺序：指令按照程序设计者指定的顺序执行，依次从存储器中取出指令并执行。
4. 什么是指令集架构？指令集架构是计算机体系结构的一种分类方式，它定义了计算机硬件与软件之间的接口和指令集的编码规则。
指令集架构决定了计算机的指令集和寻址方式，是软硬件协同工作的重要基础。
常见的指令集架构有精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）两种。
精简指令集架构主张指令集简单、指令执行速度快，执行周期短，例如ARM架构；而复杂指令集架构主张指令集功能丰富、指令执行效率高，例如x86架构。
5. 计算机中的字长是什么意思？计算机中的字长是指计算机中最基本的数据单位的长度，决定了计算机的数据处理能力和寻址能力。
国开作业计算机组成原理-第七章+测试
国开作业计算机组成原理-第七章+测试
第七章存储器原理
存储器是计算机系统最重要的组成部分，它为计算机系统提供了存储和读取信息的能力。
在存储器中，信息可以存储在一段时间内，供计算机读取处理。
本章重点介绍了存储器原理，以及不同类型的存储器在计算机系统中的应用。
在计算机系统中，存储器是用来保存信息的硬件设备，包括内存、硬盘和光盘。
它们的目的是存储计算机需要处理的数据和指令，以及计算机任务完成后所需要的结果。
内存主要由主存和器件组成，它是计算机最重要的一部分，用来存储和管理数据和程序。
而硬盘和光盘主要用于永久存储信息，它可以持久存储大量的信息。
存储器都是由多个字节组成地址，每个字节包含八位二进制数据，每个字节可以表示一个字或一个数字，这有助于计算机对存储器中的数据进行快速查找，处理和存储。
另外，存储器也可以通过两种不同的编码方式实现文本存储。
其中，ASCII 是最常用的文本编码，它可以将图像、文本等内容的符号存储为0和1的二进制编码。
另外，存储器不仅可以用于存储信息，它还可以用于运行程序和处理指令。
程序存储在存储器中，当CPU接收到一条指令后，它会去存储器中查找程序，以便运行程序。
存储器中的信息也可以分为两类：可擦除和不可擦除。
可擦除存储器中的信息可以随时删除，而不可擦除存储器上的信息可以永久保留，这对于长期存储信息具有重要的意义。
总而言之，存储器是计算机系统的重要组成部分，根据它的类型，它可以存储文本、处理程序和指令，也可以用来持久存储大量的信息。
它的运行状态会改变整个计算机系统，因此正确的使用存储器是计算机系统能够有效运行的关键因素。
计算机组成原理第7章作业答案
（6）六种寻址方式中，立即寻址 指令执行时间最短，因为此时不需寻 址；
间接寻址指令执行时间最长，因 为寻址操作需访存一次到多次；
相对寻址便于程序浮动，因为此
时操作数位置可随程序存储区的变动 而改变，总是相对于程序一段距离；
变址寻址最适合处理数组问题，
因为此时变址值可自动修改而不需要 修改程序。
（7）为使指令寻址范围可扩大到 4M，需要有效地址22位，此时可将单 字长一地址指令的格式改为双字长， 如下图示：
当（N/26 + M/212 ） 1时，K最大， 则二地址指令最多有：
Kmax=16-1=15种（只留一种编码作 扩展标志用。）
讨论：此时，一地址指令条数为： N=（24 - K）×26 - M/26；
（ M/26向上取整）。 零地址指令条数为： M = 216 - 212K - 26N； 当K最大时（K=15），一地址指 令最多有： Nmax=64 - 1=63种； 零地址指令最多有： Mmax=64种
7. 设指令字长为16位，采用扩展操 作码技术，每个操作数的地址为6位。 如果定义了13条二地址指令，试问还可 安排多少条一地址指令？
解：二地址指令格式如下：
4
6
6
OP
A1
A2
设二地址指令格式为该指令系统的 基本格式，4位操作码共有16种编码， 其中13种用来定义二地址指令，还剩3 种可用作扩展标志。如不考虑零地址指 令，该指令系统最多还能安排：
A
取指令（省）
EA MAR，读
寻址计算：
EA=(PC)-5 =4000H+FFFBH =3FFBH
A
M(EA) MDR
(ACC)+(MDR) ACC
《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。
计算机组成原理智慧树知到课后章节答案2023年下肇庆学院
计算机组成原理智慧树知到课后章节答案2023年下肇庆学院肇庆学院第一章测试1.冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是（）。
A:堆栈操作 B:按地址访问并顺序执行指令 C:存储器按内容选择地址 D:多指令流单数据流答案:按地址访问并顺序执行指令2.从器件角度看，计算机经历了四代变化。
但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）型计算机。
A:冯.诺依曼 B:实时处理 C:智能 D:并行答案:冯.诺依曼3.至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是（）。
A:节约元件； B:运算速度快； C:信息处理方便； D:物理器件的性能决定；答案:物理器件的性能决定；4.计算机的目标程序是（）。
A:汇编语言程序； B:C++语言程序； C:高级语言程序； D:机器语言程序。
答案:机器语言程序。
5.在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（）。
A:汇编语言编写的程序执行速度比高级语言快。
B:汇编语言对机器的依赖性高； C:用汇编语言编写程序的难度比高级语言小； D:对程序员的训练要求来说，需要硬件知识；答案:用汇编语言编写程序的难度比高级语言小；6.冯·诺依曼型计算机的设计思想主要是（）。
A:局部性原理和并行性原理。
B:二进制表示和微程序方式； C:二进制表示和存储程序； D:微程序方式和存储程序；答案:二进制表示和存储程序；7.假设执行一个程序占用的时间tCPU=1s，时钟频率f 为300MHz，CPI 为4，则CPU系统的性能MIPS为（）。
A:300 B:75 C:4 D:25答案:758.机器字长指CPU一次能处理的数据位数。
（）A:对 B:错答案:对9.数字计算机的特点：数值由数字量（如二进制位）来表示，运算按位进行。
（）A:错 B:对答案:对10.在冯.诺依曼型计算机中指令和数据放在同一个存储器。
（）A:错 B:对答案:对第二章测试1.浮点数的表示范围和精度取决于（）。
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16. 某机主存容量为4M16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统 可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接间接、变址、基址、相对、立 即等六种寻址方式，试回答： （2）该指令直接寻址的最大范围； （3）一次间址和多次间址的寻址范围； （4）立即数的范围（十进制表示）； （5）相对寻址的位移量（十进制表示）； OP 7 M3 A6
16. 某机主存容量为4M16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统 可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接间接、变址、基址、相对、立 即等六种寻址方式，试回答： （7）如何修改指令格式，使指令的寻址范围可扩大到4M？ （8）为使一条转移指令能转移到主存的任一位置，可采取什么措施？ 简要说明之。 解：（7）为使指令寻址范围可扩大到4M，需要有效地址22位，此时可 将单字长一地址指令的格式改为双字长，如下图示： OP 7 M3 A6 A 16
16. 某机主存容量为4M16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统 可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、 立即等六种寻址方式，试回答：
（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用；
解： （1）单字长一地址指令格式： 7 3 OP M A
6
各字段的作用： OP——操作码字段，提供至少108种指令操作码； M——寻址方式码字段，指出6种寻址方式； A——形式地址字段，给出寻址所需的形式地址。
A
14. 设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码，第二个字 节是相对位移量，用补码表示。假设当前转移指令第一字节所在的地址为 2000H，且CPU每取出一个字节便自动完成（PC）+1PC的操作。试问当执 行JMP *+8和JMP *-9指令时，操作数的地址是什么？ 解：据题意，相对寻址的转移指令格式如下：
MM
ALU 操作数 EA
12. 画出SUB @R1指令对操作数的寻址及减法过程的流程图。设被 减数和结果存于ACC中，@表示间接寻址，R1寄存器的内容为2074H。 解： SUB @R1指令寻址及减法过程的流程图： 取指令（可省） 寻址操作： 寄存器间址 EA=(R1) =2074H EA MAR，读 A M(EA) MDR (ACC)-(MDR) ACC
2000H 2001H 2002H 当执行JMP指令时，指令第二字节的内容不变，PC的内容变为 2002H。此时转移指令第二字节内容各为： A1= +8 = 0000 1000 = 08H A2= -9 = 1111 0111 = F7H OP A
其有效地址各为： EA1= (PC) +8 = 2002H+0008H = 200AH EA2= (PC) –9 =2002H+FFF7H = 1FF9H
（公操作）
A
13. 画出执行ADD *-5指令（*为相对寻址特征）的信息流程图。设另 一个操作数和结果存于ACC中，并假设（PC）=4000H。 解：由于本题未指定数据通路结构，因此只能大概地排一下信息流程 图，并且流程图中突出寻址过程的实现。 ADD *-5指令信息流程图如下： 取指令（可省） 寻址计算： EA=(PC)-5 =4000H+FFFBH =3FFBH A EA MAR，读 M(EA) MDR (ACC)+(MDR) ACC （公操作）
图中，指令的第一字保持原来格式不变，形式地址A扩展到第2个字。这样， 直接寻址时，EA=A=16+6=22位，正好可访问4M地址空间。由于A的扩展， 变址、基址、相对、立即数等寻址方式也扩展到22位。 （8）如使一条转移指令能转移到主存的任一位置，可采用上述双字长一地址 指令，通过选用合适的寻址方式完成。（如选用直接寻址就可转移到主 存任一位置，但选用相对寻址则只能在±2M范围内转移。） 除此之外，（7）、（8）两题也可通过段寻址方式达到扩大寻址空间的 目的。总之，不论采取何种方式，最终得到的实际地址应是22位。
解： （6）六种寻址方式中，立即寻址指令执行时间最短，因为此时不 需寻址；间接寻址指令执行时间最长，因为寻址操作需访存一次 到多次； 相对寻址便于程序浮动，因为此时操作数位置可随程序存储 区的变动而改变，总是相对于程序一段距离； 变址寻址最适合处理数组问题，因为此时变址值可自动修改 而不需要修改程序。
此时，无论指令中有几个地址，指令格式都不变。
设二地址指令有K种，则： K = 24 – M – N
当M=1（最小值），N=1（最小值）时，二地址指令最多有： Kmax=16-1-1=14种
2）若采用变长操作码时，二地址指令格式仍如1）所示，但操作 码长度可随地址码的个数而变。 Kmax=16-1=15种（只留一种编码作扩展标志用。）
17 . 举例说明哪几种寻址方式在指令的执行阶段不访问存储器？哪几种寻 址方式在指令的执行阶段只需访问一次存储器？完成什么样的指令，包括 取指令在内共访问四次存储器？ 解：举例如下： 1）一地址指令在执行阶段不访存的寻址方式有： 寄存器寻址、立即寻址。
2）一地址指令在执行阶段只访存一次的寻址方式有： 寄存器间接寻址、直接寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址。
解： （2）A为6位，该指令直接寻址的最大范围为26=64字； （3）一次间址的寻址范围为216=64K字； 多次间址的寻址范围为215=32K字； （多次间址寻址时：首位为1：继续访问寻址，首位0：寻址结束。） （4）立即数的范围：若采用补码表示为1FH~20H； 十进制表示为31~ -32；无符号数为0~63； （5）相对寻址的位移量范围在采用补码表示时同立即数范围。
11. 画出先变址再间址及先间址再变址的寻址过程示意图。 解：1）设形式地址为A，变址寄存器为IX，则先变址再间址寻址过程 示意如下： （一重间址）
EA=[(IX)+A] IR OP M
(IX)+1IX
A MM +1 ALU EA 操作数
IX
2）先间址再变址寻址过程示意： EA=(IX)+(A) IR OP M A (IX)+1IX IX +1
3）包括取指在内共访存四次的指令有： 二重间址的一地址指令； 一重间址的二地址指令，当另一操作数采用直接、基址、变址、 相对、寄存器间接寻址时。
16. 某机主存容量为4M16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统 可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接间接、变址、基址、相对、立 即等六种寻址方式，试回答： （6）上述六种寻址方式的指令哪一种执行时间最短？哪一种最长？ 为什么？哪一种便于程序浮动？哪一种最适合处理数组问题？ （7）如何修改指令格式，使指令的寻址范围可扩大到4M？ （8）为使一条转移指令能转移到主存的任一位置，可采取什么措施？ 简要说明之。
10. 试比较基址寻址和变址寻址。 解：比较如下： 1）都可有效地扩大指令寻址范围。 2）基址寻址时，基准地址由基址寄存器给出，地址的改变反映在位移量A 的取值上； 变址寻址时，基准地址由A给出，地址的改变反映在变址值的自动修改上，变 址值由变址寄存器给出。 3）基址寄存器内容通常由系统程序设定，变址寄存器内容通常由用户设 定。 4）基址寻址适用于程序的动态重定位，变址寻址适用于数组或字符串处 理，适用场合不同。
8. 某机指令字长16位，每个操作数的地址码为6位，设操作码长度固定， 指令分为零地址、一地址和二地址三种格式。若零地址指令有M种， 一地址指令有N种，则二地址指令最多有几种？若操作码位数可变， 则二地址指令最多允许有几种？
解：1）若采用定长操作码时，二地址指令格式如下： 4 6 6
OP A1 A2