计算机组成与工作原理[刘晓川主编][习题解答]

中等职业学校教学用书（计算机技术专业）

计算机组成与工作原理

习题答案

刘晓川主编

Publishing House of Electronics Industry

北京·BEIJING

第1章

一、填空题

1.运算器控制器存储器输入设备输出设备

2.硬件系统软件系统

3.运算器控制器

4.总线

5.入出存储

6.接口

7.中断控制 DMA I/O通道

8.字节多路通道选择通道数组多路通道

9.触点式无触点式

10.轨迹球触摸板

11.针式打印机喷墨打印机激光打印机

二、单项选择题

1．A 2．D 3．C 4．C 5．C 6．A 7．A 8．B

9．A 10．B 11．C 12．C 13．C 14．B

三、简答题

（略）

四、实践题

（略）

第2章

一、填空题

1．按权展开

2. 23=8 24=16

3．11100.001

4．原码反码

5．-8

6．00000000 11111111 0 255

7．265 B5 181

8．1111011.101 33

9．0.9375 0 -0.0625

10．大32 大35

二、单项选择题

1．B 2．B 3．无答案（正确答案应为11110111） 4．A 5．B

6．D（原码对应的应为-0） 7．D 8．C 9．C 10．C

三、简答题

1．答：机器数是指在计算机中表示数的形式：约定二进制数的最高位为符号位，“0”表示正号，“1”表示负号；真值是指直接用“＋”、“－”号加绝对值来表示数值的大小的一种形式。

2．答：①对于正数它们都等于真值本身，而对于负数各有不同的表示。②最高位都表示符号位，补码和反码的符号位可作为数值位的一部分看待，和数值位一起参加运算；但原码的符号位不允许和数值位同等看待，必须分开进行处理。③对于真值0，原码和反码各有两种不同的表示形式，而补码只有唯一的一种

表示形式。④原码、反码表示的正、负数范围相对零来说是对称的；但补码负数表示范围较正数表示范围宽，能多表示一个最负的数（绝对值最大的负数），其值等于-2n（纯整数）或-1（纯小数）。

3．答：①字符0～9这10个数字符的高3位编码为011，低4位为0000～1001。当去掉高3位的值时，低4位正好是二进制形式的0～9。这既满足正常的排序，又有利于完成ASCII码与二进制数之间的类型转换。②英文字母的编码值满足正常的字母排序关系，且大、小写英文字母编码的对应关系相当简便，差别仅表现在b5一位的值为0或1，有利于大、小写字母之间的编码变换。ASCII每个字符用7位二进制数表示，其排列顺序为b6、b5、b4、b3、b2、b1、b0，在表中b6b5b4为高位部分，b3b2b1b0为低位部分。共有23×24=8×16=128个字符。前三位表示23=8列，各列分配规律如下：000，001列为控制字符；010列为运算符号等；011列为数字符；100，101二列为大写英文字母；110，111二列为小写英文字母。后四位24=16行。为列内编码。计算机内一个字符实际上是8位二进制数，其最高位b7规定为0，当需要进行校除时，b7可用来作为奇偶校验位。

四、关键思考题

1．解：(59)10 <(1000001)2<(107)8 <(4F)16

2．解: (81)16 所对应的二进制形式为(10000001)2 若为原码，则其十进制真值为-1；

若为补码，则其十进制真值为-127；

若为反码，则其十进制真值为-126；

3．解：该浮点数的能表示的最大正数为（1-2-7）×215

最小正数为2-7×2-16

绝对值最大负数为：-1×215

4．解：⑴.10110101 ⑵.01001111

5．解：100101110

6．解：X，Y按位与为：00100010

或为：11101111

异或：11001101

同或：00110010

X为：01010100

第3章

一、填空题

１．程序计数器指令寄存器存储器数据寄存器存储器地址寄存器状态标志寄存器２．指令寄存器程序计数器

３．完备性有效性规整性兼容性

４．操作码地址码

５．越短越长

６．操作数地址码表示A中的内容

７．取指周期执行周期

８．随机存取存储器（或RAM，或读写存储器）只读存储器（或ROM）

９．主存Cache

10．１２８１４２２１０

11．信息传输线

12．并行总线串行总线并行总线串行总线

13. CPU 主存储器I/O设备

14．存储总线系统总线

15．链式查询方式计数器定时查询独立请求

二、单项选择题

１．Ｃ２．Ａ３．Ｃ４．Ｄ５．Ａ６．Ｂ７．Ｄ８．Ｃ９．Ａ 10．Ｂ 11．Ａ 12．Ｂ

三、简答题

１．答：除去取指令以外不访问存储器的有：立即寻址、寄存器寻址；除去取指令以外只需访问一次存储器的有：直接寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、基址寻址、相对寻址，页面寻址。

２．答：由Cache、主存储器、辅助存储器构成的三级存储体系可以分为两个层次：Cache－主存存储层次是为解决主存速度不足而提出来的，从CPU看，速度接近Cache的速度，容量是主存的容量，每位价格接近于主存的价格；主存−辅存存储层次是为解决主存容量不足而提出来的，从CPU看，速度接近主存的速度，容量是虚拟的地址空间，每位价格是接近于辅存的价格。

３．答：单总线结构使用一条单一的系统总线来连接CPU、主存和I/O设备，叫做单总线结构。此种结构要求连接到总线上的逻辑部件必须高速运行，以便在某些设备需要使用总线时能迅速获得总线控制权；而当不再使用总线时，能迅速放弃总线控制权。双总线结构保持了单总线系统简单、易于扩充的优点，但又在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线，使CPU可通过专用总线与存储器交换信息，并减轻了系统总线的负担，同时主存仍可通过系统总线与外设之间实现DMA操作，而不必经过CPU。当然这种双总线系统以增加硬件为代价。三总线结构是在双总线系统的基础上增加I/O总线形成的。在DMA方式中，外设与存储器间直接交换数据而不经过CPU，从而减轻了CPU对数据输入输出的控制，而“通道”方式进一步提高了CPU的效率。三种结构对计算机性能的影响主要体现在如下几个方面：（1）．最大存储容量

总线结构对计算机的最大存储容量产生影响。例如，在单总线系统中，由于对主存和外设进行存取的差别在于出现在总线上的地址不同，或者说对主存和外设的访问使用同一组总线，必须为外设保留某些地址，所以最大主存容量要小于由计算机字长所决定的可能的地址总数。

在双总线系统或三总线系统中，对主存和外设进行存取的判断是利用各自的指令操作码。由于主存地址和外设地址出现于不同的总线上，所以存储容量不会受到外围设备多少的影响。

（2）．指令系统

在双总线或三总线系统中，CPU对存储总线和系统总线必须有不同的指令系统。或者说采用的是独立编址的I/O，需要专门的输入输出类指令。

在单总线系统中，由于采用的是统一编址I/O的形式，访问主存和I/O可使用相同的操作码，使用相同的指令，但它们使用不同的地址。

（3）．吞吐量

计算机系统的吞吐量是指流入、处理和流出系统的信息的速率。

它取决于信息能够多快地输入内存，CPU能够多快地取指令，数据能够多快地从内存取出或存入，以及所得结果能够多快地从内存送给一台外围设备。这些都关系到主存，因此，系统的吞吐量主要取决于主存的存取周期。

四、关键思考题

１．解：⑴４条三地址指令

０００ＸＸＸＹＹＹＺＺＺ

．．．

０１１ＸＸＸＹＹＹＺＺＺ

８条二地址指令

１０００００ＸＸＸＹＹＹ

．．．