计算机组成原理与系统结构课后作业答案(包健-冯建文-章复嘉版)

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计算机组成原理课后习题答案

计算机组成原理课后习题答案(一

到九章)(总40页)

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作业解答

第一章作业解答

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。

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。

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。

计算机组成原理和系统结构课后参考答案

1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？

略。

1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？

略。

1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？

略。

1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？

答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？

答：指CPU一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？

答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。

它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。

辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。

1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。

（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。

（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。

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。

计算机组成与系统结构课后答案全

第 1 章习题答案

5．若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和8000

请回答下列问题：

（1）对于P1，哪台机器的速度快？快多少？对于P2呢？

（2）在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MIPS？在M2上的执行速度又各是多少？从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快？快多少？

（3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHz和，则在M1和M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI各是多少？

（4）如果某个用户需要大量使用程序P1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，该用户需要大批购进机器时，应该选择M1还是M2？为什么？（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2？为什么？

参考答案：

（1）对于P1，M2比M1快一倍；对于P2，M1比M2快一倍。

（2）对于M1，P1的速度为：200M/10=20MIPS；P2为300k/=100MIPS。

对于M2，P1的速度为：150M/5=30MIPS；P2为420k/=70MIPS。

从执行速度来看，对于P2，因为100/70=倍，所以M1比M2快倍。

（3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10×800M/(200×106)=40。

在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：5×(150×106)=40。

（4）考虑运行P1时M1和M2的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。故性价比R为：

计算机组成原理包健版答案解析

1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？

略。

1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？

略。

1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？

` 。

1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？

答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？

答：指CPU一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？

答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。

辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。

1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。

（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。

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P156 4.1X＝0.1101 Y＝－0.0110（设机器数长度为8位）[X]补=0.1101000

[－X]补=1.0011000

[2X]补=溢出

[－2X]补=溢出

[X/2]补=0.0110100

[-X/2]补=1.1001100

[Y]补=1.1010000

[－Y]补=0.0110000

[2Y]补=1.0100000

[－2Y]补=0.1100000

[Y/2]补=1.1101000

[-Y/2]补=0.0011000

[-Y/4]补=0.0001100

P156：2、

（1）（2）

P156：4－4

6－1原码恢复余数算法

6－2原码加减交替算法

P156：4.8

阶码（5位补码）尾数（6位补码）（1）X=-1.625=-1.101B Y=5.25=101.01B X+Y

X－Y:

1、对阶同上

2、尾数相减：11.1100110

+ 11.01011

[E X-Y]补= 11.0010010

3、结果不需规格化

4、舍入处理：[E X-Y]补＝1.00101

[X-Y] = 0,0011 1,00101

P108：9-1

阶码（5位移码）尾数（6位补码）（1）X=5.25=101.01B Y=-1.625=-1.101B X*Y

9-1 X/Y:

9-2 X*Y

9-2 X/Y

《存储体系》

P225：2、（1）片6416411616

64=⨯=⨯⨯K K

（2） s ms

μ625.15128

（3） s ns μ64500128=⨯ P225：3、

（1）最大主存容量=bit 16218

⨯

（2）共需

片6416416416218=⨯=⨯⨯bit

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《运算器》

P101 3.3写出下列各数的原码、反码和补码，机器数长度为8位：

真值二进制真值原码反码补码

0，00000000，0000000

0，0000000（1）00000000

1，00000001，1111111

（2）-127－11111111，11111111，00000001，0000001（3）-0.5－0.1000000 1.1000000 1.0111111 1.1000000（4）-19/128－0.0010011 1.0010011 1.1101100 1.1101101

（5）10011001000，11001000，11001000，1100100（6）23/640.0101110.01011100.01011100.0101110

P101 3.4写出下列各机器数的二进制真值X：

（1）[X]补=0,1001X=1001

（2）[X]补=1,1001X=－111

（3）[X]原=0,1101X=1101

（4）[X]原=1,1101X=－1101

（5）[X]反=0,1011X=1011

（6）[X]反=1,1011X=－100

（7）[X]移=0,1001X=－111

（8）[X]移=1,1001X=＋1001

（9）[X]补=1,0000000X=－10000000B，X＝－128

（10）[X]反=1,0000000X＝－1111111B，X＝－127

（11）[X]原=1,0000000X＝－0

（12）[X]移=1,0000000X＝0

P156 4.1　X＝0.1101Y＝－0.0110（设机器数长度为8位）

计算机组成原理包健版答案

1． 1概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？

略。

1． 2你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？

略。

1． 3试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1． 4计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？

`。

1． 5计算机硬件系统的主要指标有哪些？

答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1． 6什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？

答：指 CPU一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1． 7什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？

答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是 CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。

辅存指的是 CPU不能直接访问，必须通过 I/O 接口和地址变换等方法才能访问的存

储器，如硬盘， u 盘等。

1． 8根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。

（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（ 4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O 设备做什么的部件。

（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。

计算机的组成原理包健版答案

1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？

略。

1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？

略。

1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？

` 。

1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？

答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？

答：指CPU一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？

答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。

辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。

1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。

（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。

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健

【篇一：计算机组成原理课后作业答案(包健第二版)完

整】

（设机器数长度为8位）

[x]补=0.1101000 [－x]补=1.0011000 [2x]补=溢出 [－2x]补=溢出[x/2]补=0.0110100 [-x/2]补=1.1001100 [y]补=1.1010000 [－y]补

=0.0110000 [2y]补=1.0100000 [－2y]补=0.1100000 [y/2]补

=1.1101000 [-y/2]补=0.0011000 [-y/4] 补=0.0001100

p156：2、（1）（2）

p156：4－4

原码恢复余数算法

6－1

【篇二：11级教材包健习题答案】

征是什么？略。

1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？

略。

1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？

略。

1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？

答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？

答：指cpu一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件

成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？

答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。它

包括主存容量和辅存容量。

主存指的是cpu能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。

辅存指的是cpu不能直接访问，必须通过i/o接口和地址变换等方

《计算机组成原理》课后习题答案

第一章计算机系统概论

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。

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）。

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。

计算机组成原理课后习题答案

C3= G3+P3C2G3= A3B3P3= A3⊕B3
C4= G4+P4C3G4= A4B4P4= A4⊕B4
(2)并行进位方式
C1= G1+P1C0
C2= G2+P2G1+P2P1C0
C3= G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0
C4= G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0
（2）
阶补码：1 11
尾数补码：1 0010 1000
机器数：1110 0010 1000
5．（1）x = 0.11011, y = 0.00011
x+y = 0.11110
无溢出
(2) x = 0.11011, y = -0.10101
Байду номын сангаасx+y = 0.00110
无溢出
（3）x = -0.10110
C4= G4+P4C3= G4+P4P3C2+P4P3P2C1+P4P3P2P1C0
14．设余三码编码的两个运算数为Xi和Yi，第一次用二进制加法求和运算的和数为Si’，进位为Ci+1’，校正后所得的余三码和数为Si，进位为Ci+1，则有：
Xi= Xi3Xi2Xi1Xi0

计算机组成原理和系统结构课后答案

1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？

略。

1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？

略。

1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？

略。

1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？

答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？

答：指CPU一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？

答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。

辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。

1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。

（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。

（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。

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P156 4.1X＝0.1101 Y＝－0.0110（设机器数长度为8位）[X]补=0.1101000

[－X]补=1.0011000

[2X]补=溢出

[－2X]补=溢出

[X/2]补=0.0110100

[-X/2]补=1.1001100

[Y]补=1.1010000

[－Y]补=0.0110000

[2Y]补=1.0100000

[－2Y]补=0.1100000

[Y/2]补=1.1101000

[-Y/2]补=0.0011000

[-Y/4]补=0.0001100

P156：2、

（1）（2）

P156：4－4

6－1原码恢复余数算法

6－2原码加减交替算法

P156：4.8

阶码（5位补码）尾数（6位补码）（1）X=-1.625=-1.101B Y=5.25=101.01B X+Y

X－Y:

1、对阶同上

2、尾数相减：11.1100110

+ 11.01011

[E X-Y]补= 11.0010010

3、结果不需规格化

4、舍入处理：[E X-Y]补＝1.00101

[X-Y] = 0,0011 1,00101

P108：9-1

阶码（5位移码）尾数（6位补码）（1）X=5.25=101.01B Y=-1.625=-1.101B X*Y

9-1 X/Y:

9-2 X*Y

9-2 X/Y

《存储体系》

P225：2、（1）片6416411616

64=⨯=⨯⨯K K

（2） s ms

μ625.15128

（3） s ns μ64500128=⨯ P225：3、

（1）最大主存容量=bit 16218

⨯

（2）共需

片6416416416218=⨯=⨯⨯bit

计算机组成原理包健版答案解析

1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？

略。

1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？

略。

1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？

` 。

1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？

答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？

答：指CPU一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？

答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。

辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。

1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。

（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。