白中英计算机组成原理答案
(完整版)计算机组成原理(白中英)本科生试题库整理附答案
一、选择题
1从器件角度看,计算机经历了五代变化。但从系统结构看,至今绝大多数计算机仍属于(B)计算机。
A 并行
B 冯·诺依曼
C 智能
D 串行
2某机字长32位,其中1位表示符号位。若用定点整数表示,则最小负整数为(A)。
A -(231-1)
B -(230-1)
C -(231+1)
D -(230+1)
3以下有关运算器的描述,( C )是正确的。
A 只做加法运算
B 只做算术运算
C 算术运算与逻辑运算
D 只做逻辑运算
4 EEPROM是指(D )
A 读写存储器
B 只读存储器
C 闪速存储器
D 电擦除可编程只读存储器
5常用的虚拟存储系统由(B )两级存储器组成,其中辅存是大容量的磁表面存储器。
A cache-主存
B 主存-辅存
C cache-辅存
D 通用寄存器-cache
6 RISC访内指令中,操作数的物理位置一般安排在(D )
A 栈顶和次栈顶
B 两个主存单元
C 一个主存单元和一个通用
寄存器
D 两个通用寄存器
7当前的CPU由(B )组成。
A 控制器
B 控制器、运算器、cache
C 运算器、主存
D 控制器、ALU、主存
8流水CPU是由一系列叫做“段”的处理部件组成。和具备m个并行部件的CPU相比,一个m段流水CPU的吞吐能力是(A )。
A 具备同等水平
B 不具备同等水平
C 小于前者
D 大于前者
9在集中式总线仲裁中,(A )方式响应时间最快。
A 独立请求
B 计数器定时查询
C 菊花链
D 分布式仲裁
10 CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是(C )。
A 地址寄存器
B 指令计数器
C 程序计数器
D 指令寄存器
计算机组成原理(第四版)课后答案_白中英
) 即a 0 a 1 = 11, a 2 →a 6 不全为 0 或至少有一个为 1(但不是“其余取 0” 3.字长 32 位浮点数,阶码 8 位,用移码表示,尾数 23 位,用补码表示,基为 2 Es E 1 →E 8 Ms M 21 M0
(1) 最大的数的二进制表示 E = 11111111 Ms = 0, M = 11…1(全 1) 1 11111111 01111111111111111111111 (2) 最小的二进制数 E = 11111111 Ms = 1, M = 00…0(全 0) 1 11111111 1000000000000000000000 (3) 规格化范围 正最大 E = 11…1, M = 11…1, Ms = 0 8个 22 个 即: 2 2 正最小
1
计算机组成原理(第四版)课后习题参考答案
第一章
1. 模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。数字计算机的主要特 点是按位运算,并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据,采用电压组合和 测量值的计算方式,盘上连线的控制方式,而数字计算机用数字 0 和 1 表示数据,采用 数字计数的计算方式,程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比,精度高, 数据存储量大,逻辑判断能力强。 2. 数字计算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行 的经济性和适应性来划分的。 3. 科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。 4. 主要设计思想是:采用存储程序的方式,编制好的程序和数据存放在同一存储器中,计 算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务;在机器内部, 指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。主要组成部分有::运 算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。 5. 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号,称为单元 地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指令,称为指令字。 6. 计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令,而解算 某一问题的一串指令序列,称为程序。 7. 取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是数 据流。 8. 半导体存储器称为内存,存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存,内存和外 存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器,简称 CPU,它 用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁,它的作用 相当于一个转换器,使主机和外围设备并行协调地工作。 9. 计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计,简化使用方 法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大计算机的功能用用途;应用程序是用户利用计 算机来解决某些问题而编制的程序。 10. 在早期的计算机中, 人们是直接用机器语言来编写程序的, 这种程序称为手编程序 或目的程序; 后来, 为了编写程序方便和提高使用效率, 人们使用汇编语言来编写程序, 称为汇编程序;为了进一步实现程序自动化和便于程序交流,使不熟悉具体计算机的人 也能很方便地使用计算机, 人们又创造了算法语言, 用算法语言编写的程序称为源程序, 源程序通过编译系统产生编译程序,也可通过解释系统进行解释执行;随着计算机技术 的日益发展,人们又创造出操作系统;随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系 统中应用的发展,要求大量处理某些数据,建立和检索大量的表格,于是产生了数据库 管理系统。 11. 第一级是微程序设计级,这是一个实在的硬件级,它由机器硬件直接执行微指令; 第二级是一般机器级,也称为机器语言级,它由程序解释机器指令系统;第三级是操作 系统级,它由操作系统实现;第四级是汇编语言级,它给程序人员提供一种符号形式语 言,以减少程序编写的复杂性;第五级是高级语言级,它是面向用户的,为方便用户编 写应用程序而设置的。用一系列的级来组成计算机的接口对于掌握计算机是如何组成的 提供了一种好的结构和体制,而且用这种分级的观点来设计计算机对保证产生一个良好 的系统结构也是很有帮助的。
白中英《计算机组成原理》(第5版)笔记和课后习题详解复习答案
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第1章计算机系统概论
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
第2章运算方法和运算器
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
第3章多层次的存储器
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
第4章指令系统
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
第5章中央处理器
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
第6章总线系统
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
第7章外存与I/O设备
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
第8章输入输出系统
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
第9章并行组织与结构
9.1复习笔记
9.2课后习题详解
第10章课程教学实验设计
第11章课程综合设计
白中英计算机组成原理课后习题答案
第一章
1.模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据,采用电压组合和测量值的计算方式,盘上连线的控制方式,而数字计算机用数字0和1表示数据,采用数字计数的计算方式,程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比,精度高,数据存储量大,逻辑判断能力强。
2.数字计算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3.科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。4.主要设计思想是:存储程序通用电子计算机方案,主要组成部分有:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备
5.存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号,称为单元地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指令,称为指令字。6.每一个基本操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序。
7.取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。
8.半导体存储器称为内存,存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存,内存和外存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器,简称CPU,它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁,它的作用相当于一个转换器,使主机和外围设备并行协调地工作。
9.计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计,简化使用方法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大计算机的功能用用途;应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。
计算机组成原理课后习题解答(第五版 白中英)
计算机组成原理 第五版 习题答案
第一章 (1)
第二章 (3)
第三章 (14)
第四章 (19)
第五章 (21)
第六章 (27)
第七章 (31)
第八章 (34)
第九章 (36)
第一章
1.模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据,采用电压组合和测量值的计算方式,盘上连线的控制方式,而数字计算机用数字0和1表示数据,采用数字计数的计算方式,程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比,精度高,数据存储量大,逻辑判断能力强。
2.数字计算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3.科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。4.主要设计思想是:采用存储程序的方式,编制好的程序和数据存放在同一存储器中,计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务;在机器内部,指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。主要组成部分有::运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。
5.存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号,称为单元地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指令,称为指令字。6.计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序。
7.取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。
计算机组成原理课后习题答案(第五版_白中英)
计算机组成原理第五版习题答案
第一章 (1)
第二章 (3)
第三章 (14)
第四章 (19)
第五章 (21)
第六章 (27)
第七章 (31)
第八章 (34)
第九章 (36)
第一章
1.模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据,采用电压组合和测量值的计算方式,盘上连线的控制方式,而数字计算机用数字0 和1 表示数据,采用数字计数的计算方式,程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比,精度高,数据存储量大,逻辑判断能力强。
2.数字计算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3.科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。4.主要设计思想是:采用存储程序的方式,编制好的程序和数据存放在同一存储器中,计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务;在机器内部,指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。主要组成部分有::运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。
5.存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号,称为单元地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指令,称为指令字。6.计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序。
7.取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。
计算机组成原理_课后习题答案(白中英版)
第一章
1.模拟计算机的特点:数值由连续量来表示,运算过程是连续的;
数字计算机的特点:数值由数字量(离散量)来表示,运算按位进行。
2.分类:数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、
中型机、小型机、微型机和单片机六类。
分类依据:专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、
指令系统规模和机器价格等因素。
3.(略)
4.冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是:存储程序和程序控制。
存储程序:将解题的程序(指令序列)存放到存储器中;
程序控制:控制器顺序执行存储的程序,按指令功能控制全机协调地完成运算任务。
主要组成部分有:控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。
5.存储容量:指存储器可以容纳的二进制信息的数量,通常用单位KB、MB、GB来度量,存储容
量越大,表示计算机所能存储的信息量越多,反映了计算机存储空间的大小。
单元地址:单元地址简称地址,在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号,称为单元地
址。
数据字:若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据,则称数据字。
指令字:若某计算机字代表一条指令或指令的一部分,则称指令字。
6.指令:计算机所执行的每一个基本的操作。
程序:解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序,简称程序。
7.一般来讲,在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息;而在执行周期中从存储器中读出的
信息即为数据信息。
8.内存:一般由半导体存储器构成,装在底版上,可直接和CPU交换信息的存储器称为内存储
计算机组成原理十套卷答案白中英
本科生期末试卷(一)
一、选择题(每小题1分,共15分)
1从器件角度看,计算机经历了五代变化。但从系统结构看,至今绝大多数计算机仍属于( B )计算机。
A 并行
B 冯·诺依曼
C 智能
D 串行
考查:常识
2某机字长32位,其中1位表示符号位。若用定点整数表示,则最小负整数为( A )。
A -(231-1)
B -(230-1)
C -(231+1)
D -(230+1)
考查:32位定点整数表示范围
3以下有关运算器的描述,( C )是正确的。
A 只做加法运算
B 只做算术运算
C 算术运算与逻辑运算
D 只做逻辑运算
考查:运算器的功能
4 EEPROM是指( D )。
A 读写存储器
B 只读存储器
C 闪速存储器
D 电擦除可编程只读存储器
考查:EEPROM
5常用的虚拟存储系统由( B )两级存储器组成,其中辅存是大容量的磁表面存储器。
A cache-主存
B 主存-辅存
C cache-辅
存 D 通用寄存器-cache
考查:虚拟存储系统两级结构
6 RISC访内指令中,操作数的物理位置一般安排在( D )。
A 栈顶和次栈顶
B 两个主存单元
C 一个主存单元和一个通用寄存器
D 两个通用寄存器
考查:RISC指令和CISC指令
7当前的CPU由( B )组成。
A 控制器
B 控制器、运算器、cache
C 运算器、主存
D 控制器、ALU、主存
考查:CPU组成
8流水CPU是由一系列叫做“段”的处理部件组成。和具备m个并行部件的CPU相比,一个m段流水CPU的吞吐能力是( A )。
A 具备同等水平
B 不具备同等水平
C 小于前者
D 大于前者
计算机组成原理课后习题答案(白中英第四版).
第一章
1.数字计算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
2.冯诺依曼型计算机主要设计思想是:存储程序通用电子计算机方案,主要组成部分有:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备
3.存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号,称为单元地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指令,称为指令字。
4.每一个基本操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序。
5.指令和数据的区分:取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。
6.半导体存储器称为内存,存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存,内存和外存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器,简称CPU,它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁,
它的作用相当于一个转换器,使主机和外围设备并行协调地工作。
7.从第一至五级分别为微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。采用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术,对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制。而且用这种分级的观点来设计计算机,对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。
8.因为任何操作可以由软件来实现,也可以由硬件来实现;任何指令的执行可以由硬件完成,也可以由软件来完成。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。
9.计算机的性能指标:吞吐量、响应时间、利用率、处理机字长、总线宽度、存储器容量、存储器带宽、主频/时钟周期、CPU执行时间、CPI、MIPS、MFLOPS.
计算机组成原理课后习题答案(白中英第四版).docx
计算机组成原理第四版白中英主编
弟一早 1・比较数字计算机和模拟计算机的特点;
模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据,采用电压组合和测量值的计算方式,盘上连线的控制方式,而数字计算机用数字0和1表示数据,采用数字计数的计算方式,程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比,精度高,数据存储量大,逻辑判断能力强。
2.数字计算机如何分类?分类的依据是什么?
数字计算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3.数字计算机有哪些主要作用?
科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。
4.冯诺依曼型计算机的主要涉及思想是什么?它包括哪些主要组成部分?
主要设计思想是:存储程序通用电子计算机方案,主要组成部分有:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备
5.什么是存储容量?什么是单元地址?什么是数据字?什么是指令字?存储器所有存储
单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编
号,称为单元地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指令,称为指令字。
6.什么是指令?什么是程序?
每一个基本操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序。
7.指令和数据均存放在内存中,计算机如何区分他们是指令还是数据?
取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流O
8.什么是内存?什么是外存?什么是CPU?什么是适配器?简述其功能.
白中英计算机组成原理课后习题答案
第一章
1.模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据,采用电压组合和测量值的计算方式,盘上连线的控制方式,而数字计算机用数字0和1表示数据,采用数字计数的计算方式,程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比,精度高,数据存储量大,逻辑判断能力强。
2.数字计算机可分为专用计算机和通用计算机,是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3.科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。4.主要设计思想是:存储程序通用电子计算机方案,主要组成部分有:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备
5.存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号,称为单元地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指令,称为指令字。6.每一个基本操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序。
7.取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。
8.半导体存储器称为内存,存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存,内存和外存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器,简称CPU,它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁,它的作用相当于一个转换器,使主机和外围设备并行协调地工作。
9.计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计,简化使用方法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大计算机的功能用用途;应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。
计算机组成原理第四版课后答案 白中英
1. 设[X]补= a7.a6a5…a0 , 其中ai取0或1,若要x>-0.5,求a0,a1,a2,…,a6 的取值。
解:(1)若a0=0,则x>0,也满足x>-0.5,此时a1至a6可任意
(2)若a0=1,则x<=0,要满足x>-0.5,需a1=1即a0=1,a1=1,a2至a6有一个不为0
2. 设[X]补= a0,a1,a2…a6 , 其中ai取0或1,若要x>-0.5,求a0,a1,a2,…,a6 的取值。解:a0= 1,a1= 0, a2,…,a6=1…1。
3. 将下列十进制数表示成浮点规格化数,阶码3位,用补码表示;尾数9位,用补码表示。
(1) 27/64(2) -27/64
解:(1)27/64=11011B× =0.011011B=0.11011B×浮点规格化数 : 1111 0110110000(2)-27/64= -11011B × = -0.011011B= -0.11011B×浮点规格化数 : 1111 1001010000
4.将下列十进制数表示成IEEE754标准的32为浮点规格化数。
(1) 27/64(2) -27/64
解:
E=-2+127=125=01111101 S=0
M=1011 0000 0000 0000 0000 000
最后为:0 01111101 1011 0000 0000 0000 0000 000
E=-2+127=125=0111 1101 S=1
M=1011 0000 0000 0000 0000 000
最后为:1 01111101 1011 0000 0000 0000 0000 000
计算机组成原理课后答案(白中英主编_第五版_立体化教材)
第二章
1.(1) 35 =−100011)
[ 35]原10100011
[ 35]补11011100
[ 35]反11011101 (2)
[127]原=01111111
[127]反=01111111
[127]补=01111111 (3) 127 =−1111111)
[ 127]原11111111
[ 127]补10000001
[ 127]反10000000 (4) 1 =−00000001)
[ 1]原10000001
( 2
= =
=
( 2
=
=
=
( 2
=
=
=
[ 1]补 11111111
[ 1]反 11111110
2.[x]补 = a 0. a 1a 2…a 6 解法一、
(1) 若 a 0 = 0, 则 x > 0, 也满足 x > -0.5
此时 a 1→a 6 可任意
(2) 若 a 0 = 1, 则 x <= 0, 要满足 x > -0.5, 需 a 1 = 1
即 a 0 = 1, a 1 = 1, a 2→a 6 有一个不为 0
解法二、
-0.5 = -0.1(2) = -0.100000 = 1, 100000
(1) 若 x >= 0, 则 a0 = 0, a 1→a 6 任意即可;
(2) [x]补
= x = a 0. a 1a 2…a 6
(2) 若 x < 0, 则 x > -0.5 只需-x < 0.5, -x > 0
[x]补 = -x, [0.5]补 = 01000000
即[-x]补 < 01000000
a 0 * a 1 * a 2 a 6 + 1 < 01000000
a 0 * a 1 * a 2 a 6 < 00111111
计算机组成原理附标准答案白中英3篇
计算机组成原理附标准答案白中英
第一篇:计算机组成原理概述
计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的一门基础
课程,主要涉及计算机硬件系统的组成、功能及其相互关系。它研究计算机系统是如何通过使用各种硬件和软件资源来执行指令,并最终完成各种任务的。
计算机组成原理的学习内容包括:计算机硬件系统组成
与功能、数据的表示与存储、指令系统与指令执行、中央处理器(CPU)、存储器、输入输出(I/O)系统、系统总线、计算机系统性能指标等。
在计算机系统中,CPU是整个系统的“大脑”,它负责执行指令,控制计算机系统的运行和协调各个部件的工作。存储器用于存储程序和数据,包括主存储器和辅助存储器两种。
I/O系统则用于计算机与外部设备的信息交互。而系统总线则
用于连接CPU、存储器和I/O系统等各个部件,是系统中起连
接作用的硬件。
指令系统是计算机硬件系统的重要组成部分,它定义了
计算机系统可以执行的指令,包括指令格式、寻址方式、操作码等。指令执行则是指计算机根据指令系统中规定的指令进行计算和处理,从而完成用户所需的功能。指令执行包括取指令、指令译码和指令执行三个步骤。
计算机系统性能指标包括:处理器时钟频率、指令执行
时间、吞吐量、响应时间等。处理器时钟频率是指处理器每秒钟发生的时钟脉冲数,通常以GHz为单位。指令执行时间是指
一条指令完成所需的时间,吞吐量是指单位时间内系统完成的任务数,响应时间是指系统对任务请求的响应时间。
总之,计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的一
门重要课程,掌握它可以帮助我们深入了解计算机硬件系统的组成与功能,更好地理解计算机系统的工作原理,从而进一步提高计算机系统设计与开发的水平。
计算机组成原理前3章课后习题参考答案解析
白中英第五版计算机组成原理课后习题参考答案
第一章计算机系统概述
4、冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么?它包括哪些主要组成部分?答:冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序和程序控制,其中存储程序是指将程序和数据事先存放到存储器中,而程序控制是指控制器依据存储的程序来控制全机协调地完成计算任务。总体来讲,存储程序并按地址顺序执行,这就是冯•诺依曼型计算机的主要设计思想。
5、什么是存储容量?什么是单元地址?什么是数据字?什么是指令字?
答:见教材P8和P10。
7、指令和数据均存放在内存中,计算机如何区分它们是指令还是数据?
答:见教材P10。
第二章运算方法和运算器
1、写出下列各整数的原码、反码、补码表示(用8位二进制数)。
3、有一个字长为32位的浮点数,符号位1位,阶码8位,用移码表示,尾数23位,用补码表示,基数为2,请写出:
(1)最大数的二进制表示
阶码用移码表示,题中并未说明具体偏移量,故此处按照移码的定义,即采用偏移量为27=128,则此时阶码E的表示范围为0000 0000~1111 1111,即0~255,则在上述条件下,浮点数为最大数的条件如下:
所以最大数的二进制表示为:0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111
对应十进制真值为:+(1-2-23)×2127
(2)最小数的二进制表示
浮点数为最小数的条件如下:
所以最小数的二进制表示为:1 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 000
对应十进制真值为:-1×2127
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DR0 G
(DR)IR
IRi
译码
执行周期
R20 (R2)AR G
ARi
R10 (R1)DR G
DRi
DRMM R/W=0
3、参见图5.15的数据通路,画出取数指令LAD (R3), R0的指令周期流程图,其含义是将(R3)为地址数存 单元的内容取至寄存器R0中。
指令 地址
指令 数据
数据 地址
取数指令LAD (R3),R0的指令周期
微指 令 abcde f gh i j
I1 √ √ √ √ √
I2 √
√ √√
I3
√
√
I4
√
I5
√√√√
I6 √
√√
I7
√√
√
I8 √ √
√
微命令数目>操作控制字段,则采 用混合表示法设计微指令;
从左表中选择互斥的微操作;
a命令:与i互斥 b命令:与f、g、i、j互斥 c命令:与f、j互斥 d命令:与i、j互斥 e命令:与f、h、j互斥 f命令:与b、c、e、h、i、j互斥 g命令:与b、h、j互斥 h命令:与e、f、g、i互斥 i命令:与a、b、d、f、h、j互斥 j命令:与b、c、d、e、f、g、i互斥
互斥信号组
e、f、h和b、i、j e、f、h和d、i、j e、f、h和b、g、j i、f、h和b、g、j
8、某机有8条指令I1—I8,每条微指令所包含的微命令控制信 号如下表所示。a—j分别对应10种不同性质的微命令信号。 假设一条微指令的控制字段仅为8位,请安排微指令的控制 字段格式。
解法1:
取指周期
PC0 G (PC)AR ARi
执行周期
R30 (R3)AR G
ARi
R/W=1 (M)DR
MMDR R/W=1
DR0 G
(DR)IR
IRi
译码
DR0 DRR0 G
R0i
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6、假设某机器有80条指令,平均每条指令有4条微 指令组成,其中有一条取值微指令是所有指令公 用的,已知微指令长度为32位,请估算控制存储 器容量。
第5章 中央处理机
2、参见图5.15的数据通路,画出存数指令STO R1,(R2) 的指令周期流程图,其含义是将寄存器R1的内容传送至 (R2)为地址的数存单元中。
指令 地址
指令 数据单元
数据 地址 数据
存数指令STO R1,(R2)
取指周期
PC0 G (PC)AR ARi
R/W=1 (M)DR
② I3 ADD R3 , R4 ;(R3)+(R4)R3 I4 MUL R4 , R5 ;(R4) ×(R5) R4 读后写相关
③ I5 LDA R6 , B ;M(B)R6
写后写相关
I6 MUL R6 , R7 ;(R6) ×(R7) R6
将 (d, i, j)和(e, f, h)分别组成两 个小组,进行译码,可得六个微命令 信号,剩下的a, b, c, g四个微命令信 号可进行直接控制,其整个控制字段 组成如右图所示:
**** abcg
** 01d 10 i 11 j
** 01e 10 f 11 h
解法2:
将 (b, i, j)和(e, f, h)分别组成两
① 画出流水处理的时空图,假设时钟周期为100ns。
空间S
1 2 3 4 5 15 16
WB
12 345
ME
12 345
M EX ID
12 345 12 345
…
IF 1 2 3 4 5
0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
时间T
t19 t20
13、指令流水线有取指(IF)、译码(ID)、执行 (EX)、访存(MEM)、写回寄存器堆(WB) 五个过程段,共有20条指令连续输入此流水线。
微指令的数目为80×3+1=241条; 微指令字长为32/8=4字节; 故,控制存储器的容量为 241×4=964字节
该容量为控制存储器的最小容量。
8、某机有8条指令I1—I8,每条 微指令所包含的微命令控制 信号如下表所示。a—j分别 对应10种不同性质的微命令 信号。假设一条微指令的控 制字段仅为8位,请安排微指 令的控制字段格式。
③ 如果再硬件设计上加以改进,至少需推迟多少时间?
如采用专用通路技术,应保证取数之前结果已计算出来;
因此,至少需要延迟1个时钟周期。
流水时空图
可能出现的 数据相关
取指 译码并 取数
取指
运算
译码并 取数 取指
送结果
运算
译码并 取数 取指
送结果
运算
译码并 取数
送结果 运算
送结果
13、指令流水线有取指(IF)、译码(ID)、执行 (EX)、访存(MEM)、写回寄存器堆(WB) 五个过程段,共有20条指令连续输入此流水线。
① 流水线的操作周期应设计为多少?
流水线的操作周期应按各步操作的最大时间来考虑,即流 水线时钟周期性 ,故取100ns。
② 若相邻两条指令发生数据相关,硬件上不采取措施,那么第2 条指令要推迟多少时间进行? 流水时空图 遇到数据相关时,就推迟第2条指令的执行;
要推迟到所需读取的数据已产生为止,因此至少需要延迟 2个时钟周期。
② 求流水线的实际吞吐量(单位时间内执行完毕的指令条
数)。
H
(
K
n n
1
)
τ
(
5
2
0
1
20 )* 1
0
0*
1
09
8.33*106条/秒
③ 求流水线的加速比。
S
Ts Tp
(K
nτK n 1)τ
20*5 20 5 1
4.17
16、判断以下三组指令中各存在哪种类型的数据相关?
① I1 LDA R1 , A ;M(A)R1 I2 ADD R2 , R1 ;(R2)+(R1)R2 写后读相关
个小组,进行译码,可得六个微命令
信号,剩下的a, b, c, g四个微命令信
号可进行直接控制,其整个控制字段 注意:00表示两位
组成如右图所示:
均不产生控制信号
12、今有4级流水线,分别完成取指、指令译码并取数、 运算、送结果四步操作。假设完成各步操作的时间 依次为100ns、100ns、80ns、50ns。请问: