计算机组成原理-唐朔飞(完整版)
唐朔飞计算机组成原理目录
第1篇概论第1章计算机系统概论1．1 计算机系统简介1．1．1 计算机的软硬件概念1．1．2 计算机系统的层次结构1．1．3 计算机组成和计算机体系结构1．2 计算机的基本组成1．2．1 冯·诺依曼计算机的特点1．2．2 计算机的硬件框图1．2．3 计算机的工作步骤1．3 计算机硬件的主要技术指标1．3．1 机器字长1．3．2 存储容量1．3．3 运算速度1．4 本书结构思考题与习题第2章计算机的发展及应用2．1 计算机的发展史2．1．1 计算机的产生和发展2．1．2 微型计算机的出现和发展2．1．3 软件技术的兴起和发展2．2 计算机的应用2．2．1 科学计算和数据处理2．2．2 工业控制和实时控制2．2．3 网络技术的应用2．2．4 虚拟现实2．2．5 办公自动化和管理信息系统2．2．6 CAD／CAM／CIMS 2．2．7 多媒体技术2．2．8 人工智能2．3 计算机的展望思考题与习题第2篇计算机系统的硬件结构第3章系统总线3．1 总线的基本概念3．2 总线的分类3．2．1 片内总线3．2．2 系统总线3．2．3 通信总线3．3 总线特性及性能指标3．3．1 总线特性3．3．2 总线性能指标3．3．3 总线标准3．4 总线结构3．4．1 单总线结构3．4．2 多总线结构3．4．3 总线结构举例3．5 总线控制3．5．1 总线判优控制3．5．2 总线通信控制思考题与习题第4章存储器4．1 概述4．1．1 存储器分类4．1．2 存储器的层次结构4．2 主存储器4．2．1 概述4．2．2 半导体存储芯片简介4．2．3 随机存取存储器4．2．4 只读存储器4．2．5 存储器与CPU的连接4．2．6 存储器的校验4．2．7 提高访存速度的措施4．3 高速缓冲存储器4．3．1 概述4．3．2 Cache-主存地址映射4．3．3 替换策略4．4 辅助存储器4．4．1 概述4．4．2 磁记录原理和记录方式4．4．3 硬磁盘存储器4．4．4 软磁盘存储器4．4．5 磁带存储器4．4．6 循环冗余校验码4．4．7 光盘存储器思考题与习题附录4A 相联存储器第5章输入输出系统5．1 概述5．1．1 输入输出系统的发展概况5．1．2 输入输出系统的组成5．1．3 I／O设备与主机的联系方式5．1．4 I／O设备与主机信息传送的控制方式5．2 I／O设备5．2．1 概述5．2．2 输入设备5．2．3 输出设备5．2．4 其他I／O设备5．2．5 多媒体技术5．3 I／O接口5．3．1 概述5．3．2 接口的功能和组成5．3．3 接口类型5．4 程序查询方式5．4．1 程序查询流程5．4．2 程序查询方式的接口电路5．5 程序中断方式5．5．1 中断的概念5．5．2 I／O中断的产生5．5．3 程序中断方式的接口电路5．5．4 I／O中断处理过程5．5．5 中断服务程序的流程5．6 DMA方式5．6．1 DMA方式的特点5．6．2 DMA接口的功能和组成5．6．3 DMA的工作过程5．6．4 DMA接口的类型思考题与习题附录5A ASCII码附录5B BCD码附录5C 奇偶校检码第3篇中央处理器第6章计算机的运算方法6．1 无符号数和有符号数6．1．1 无符号数6．1．2 有符号数6．2 数的定点表示和浮点表示6．2．1 定点表示6．2．2 浮点表示6．2．3 定点数和浮点数的比较6．2．4 举例6．2．5 IEEE754标准6．3 定点运算6．3．1 移位运算6．3．2 加法与减法运算6．3．3 乘法运算6．3．4 除法运算6．4 浮点四则运算6．4．1 浮点加减运算6．4．2 浮点乘除法运算6．4．3 浮点运算所需的硬件配置6．5 算术逻辑单元6．5．1 ALU电路6．5．2 快速进位链思考题与习题附录6A 各种进位制6A．1 各种进位制的对应关系6A．2 各种进位制的转换附录6B 阵列乘法器和阵列除法器附录6C 74181逻辑电路第7章指令系统7．1 机器指令7．1．1 指令的一般格式7．1．2 指令字长7．2 操作数类型和操作类型7．2．1 操作数类型7．2．2 数据在存储器中的存放方式7．2．3 操作类型7．3 寻址方式7．3．1 指令寻址7．3．2 数据寻址7．4 指令格式举例7．4．1 设计指令格式应考虑的各种因素7．4．2 指令格式举例7．4．3 指令格式设计举例7．5 RISC技术7．5．1 RISC的产生和发展7．5．2 RISC的主要特征7．5．3 RISC和CISC的比较思考题与习题第8章CPU的结构和功能8．1 CPU的结构8．1．1 CPU的功能8．1．2 CPU结构框图8．1．3 CPU的寄存器8．1．4 控制单元和中断系统8．2 指令周期8．2．1 指令周期的基本概念8．2．2 指令周期的数据流8．3 指令流水8．3．1 指令流水原理8．3．2 影响流水线性能的因素8．3．3 流水线性能8．3．4 流水线中的多发技术8．3．5 流水线结构8．4 中断系统8．4．1 概述8．4．2 中断请求标记和中断判优逻辑8．4．3 中断服务程序入口地址的寻找8．4．4 中断响应8．4．5 保护现场和恢复现场8．4．6 中断屏蔽技术思考题与习题第4篇控制单元第9章控制单元的功能9．1 微操作命令的分析9．1．1 取指周期9．1．2 间址周期9．1．3 执行周期9．1．4 中断周期9．2 控制单元的功能9．2．1 控制单元的外特性9．2．2 控制信号举例9．2．3 多级时序系统9．2．4 控制方式9．2．5 多级时序系统实例分析思考题与习题第10章控制单元的设计10．1 组合逻辑设计10．1．1 组合逻辑控制单元框图10．1．2 微操作的节拍安排10．1．3 组合逻辑设计步骤10．2 微程序设计10．2．1 微程序设计思想的产生10．2．2 微程序控制单元框图及工作原理10．2．3 微指令的编码方式10．2．4 微指令序列地址的形成10．2．5 微指令格式10．2．6 静态微程序设计和动态微程序设计10．2．7 毫微程序设计10．2．8 串行微程序控制和并行微程序控制10．2．9 微程序设计举例思考题与习题附录10 APC整机介绍10A．1 主板10A．1．1 主板的主要组成部件10A．1．2 CPU芯片及插座（插槽）10A．1．3 内存条插槽10A．1．4 扩展插槽10A．1．5 配套芯片和器件10A．1．6 主板结构的改进10A．2 芯片组10A．2．1 芯片组的功能10A．2．2 芯片组的组成参考文献。
计算机组成原理答案第二版唐朔飞完整答案
10. 指令和数据都存于 存储器中,计算机如何区分它 们？
解：计算机硬件主要通
过不同的时间段来区分指令 和数据，即：取指周期（或 取指微程序）取出的既为指 令，执行周期（或相应微程 序）取出的既为数据。
另外也可通过地址来源 区分，从PC指出的存储单元 取出的是指令，由指令地址返回 码部分提供操作数地址。 目录
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：P10 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（机），是计 算机硬件的核心部件，由运算器+控制器 组成；
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；
解：总线判优控制解决多个部件同时 申请总线时的使用权分配问题；
常见的集中式总线控制有三种： 链式查询、计数器查询、独立请求；
特点：链式查询方式连线简单，易于
扩充，对电路故障最敏感；计数器查询方 式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连 线及控制过程较复杂；独立请求方式判优 速度最快，但硬件器件用量大，连线多， 成本较高。
机器字长——CPU能同时处理的 数据位数；
指令字长——一条指令的二进制 代码位数；
8. 解释下列英文缩写的中文含义： CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、 X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、
FLOPS 解： CPU——Central Processing Unit，
中央处理机（器），见7题； PC——Program Counter，程序计数
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。
计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题答案完整
第1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。
2. 如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：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，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
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）。
唐朔飞计算机组成原理
唐朔飞计算机组成原理
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这就好比是一个交响乐团，不同的乐器演奏出美妙的音乐，而指挥家就是让一切有序进行的关键。
比如说处理器吧，那就是计算机的大脑呀！它快速地处理着各种信息，就像我们的大脑一样飞速运转。
内存呢，就像是一个临时的仓库，把数据暂时存放起来，随时等待调用。
还有硬盘，那可是个大仓库，能存储好多好多的数据呢。
唐朔飞老师的这本书啊，就像是一把钥匙，能打开这个神奇大盒子的秘密。
它详细地讲解了计算机的各个组成部分，从最基础的电路到复杂的系统结构。
读这本书的时候，就好像你在计算机的世界里探险，每一个章节都是一个新的关卡，充满了挑战和惊喜。
哎呀，你说要是没有这本书，我们怎么能这么清楚地了解计算机内部的奥秘呢？就像没有地图，我们怎么能在一个陌生的地方找到正确的路呢。
在学习的过程中，可能会遇到一些难题，但是别怕呀！就像爬山一样，虽然过程有点累，但当你爬到山顶，看到那美丽的风景时，一切都值得了。
而且，和小伙伴们一起探讨，互相帮助，那感觉多棒啊！
这本书里的知识可不是死记硬背的哦，要真正理解，就像理解朋友的心思一样。
只有这样，才能在实际应用中得心应手。
总之呢，唐朔飞的计算机组成原理就像是一把开启计算机世界大门的钥匙，带着我们去探索那个充满神秘和奇妙的领域。
大家可千万别错过这个机会呀，赶紧去读一读，感受一下计算机的魅力吧！这绝对会是一次超级棒的学习之旅，相信我，没错的！。
计算机组成原理(唐朔飞) PPT
计算机组成原理
§1.4 计算机性能指标
第1篇 概述
1、 机器字长
指计算机能直接处理的二进制数据的位数 机器字长用bit为单位，有8位、16位、32 位、64位，为字节的倍数 字长决定着计算机运算的精度、速度、造价
计算机组成原理 §1.3 计算机系统组成
第1篇 概述
小结
1、计算机系统的层次结构 2、理解冯·诺依曼计算机的特点 3、掌握现代计算机系统的组成 4、理解CPU内部控制器、运算器、 存储器的各部件的关系和功能 5、了解计算机软件的分类 6、理解各种计算机语言的特点
计算机组成原理
第1篇 概述
第1篇 概 述
分类： 对计算机本身进行操作和管理，提供给用户操
作环境和软件运行环境。
软件系统
操作系统*
汇编程序
系统软件 语言处理程序* 解释程序
数据库系统 编译程序
应用软件 通用软件*
核心软件，
专业软件*
•管理计算机全部软件和硬件资源，
•组织计算机各部分协调工作，
•提供用户操作界面的运行平台。
计算机组成原理 软件之操作系统
目前常用：DOS、Windows、Unix、Linux、Vista
计算机组成原理
第1篇 概述
分类：
软件系统
操作系统*
汇编程序
系统软件 语言处理程序* 解释程序
数据库系统 编译程序
应用软件 通用软件* 专业软件*
计算机语言分为机器语言、汇编语言、高
级语言，语言处理程序负责将这些语言编写 的程序翻译为计算机能读懂的语言，并将计 算机的运算结果翻译为相应的人们能理解的 语言程序。
计算机组成原理第四章课后习题及答案唐朔飞完整版
第4章存储器1. 解释概念：主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory。
答：主存：主存储器，用于存放正在执行的程序和数据。
CPU可以直接进行随机读写，访问速度较高。
辅存：辅助存储器，用于存放当前暂不执行的程序和数据，以及一些需要永久保存的信息。
Cache：高速缓冲存储器，介于CPU和主存之间，用于解决CPU和主存之间速度不匹配问题。
RAM：半导体随机存取存储器，主要用作计算机中的主存。
SRAM：静态半导体随机存取存储器。
DRAM：动态半导体随机存取存储器。
ROM：掩膜式半导体只读存储器。
由芯片制造商在制造时写入内容，以后只能读出而不能写入。
PROM：可编程只读存储器，由用户根据需要确定写入内容，只能写入一次。
EPROM：紫外线擦写可编程只读存储器。
需要修改内容时，现将其全部内容擦除，然后再编程。
擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷泄露而实现。
EEPROM：电擦写可编程只读存储器。
CDROM：只读型光盘。
Flash Memory：闪速存储器。
或称快擦型存储器。
2. 计算机中哪些部件可以用于存储信息？按速度、容量和价格/位排序说明。
答：计算机中寄存器、Cache、主存、硬盘可以用于存储信息。
按速度由高至低排序为：寄存器、Cache、主存、硬盘；按容量由小至大排序为：寄存器、Cache、主存、硬盘；按价格/位由高至低排序为：寄存器、Cache、主存、硬盘。
3. 存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？答：存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。
Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。
主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。
计算机组成原理唐朔飞完整版
1.1
高级语
目标
结果
言程序
翻译 程序 运行
计算机
二、计算机系统的层次结构
1.1
高级语言 汇编语言 操作系统 机器语言 微指令系统
虚拟机器 M3 虚拟机器 M2
虚拟机器 实际机器 M1 微程序机器 M0
虚拟机器 M4
虚拟机器 M3
软 件 虚拟机器 M2
硬 实际机器 M1 件
微程序机器 M0
用编译程序翻译 成汇编语言程序
1.2
存储体
MAR MDR
主存储器
MAR 存储器地址寄存器
反映存储单元的个数
MDR 存储器数据寄存器
反映存储字长
设 MAR = 4 位
MDR = 8 位 存储单元个数 16 存储字长 8
(2)运算器的基本组成及操作过程 1.2
ACC MQ ALU
X
运算器
ACC
MQ
加法 被加数 和
被减数 减法 差
乘法
存储器
算将术结运果算转换成 逻人辑们运熟算悉的形式
输入设备
运算器
输出设备
控制器
指挥程序 运行
冯·诺依曼计算机硬件框图
1.2
输入设备
存储器 运算器
输出设备
控制器
二、计算机硬件框图
1.2
1. 以存储器为中心的计算机硬件框图
控制器
数据 输入设备
程序
存储器
计算 输出设备
结果
运算器
2.现代计算机硬件框图
（具体指令的实现）
如何实现乘法指令
1.2 计算机的基本组成
一、冯·诺依曼计算机的特点
1. 计算机由五大部件组成 2. 指令和数据以同等地位存于存储器，
计算机组成原理 唐朔飞第二版 课后习题答案完整版
是什么？ 解：冯氏计算机的特点是： P8 · 由运算器、控制器、存 储器、输入设备、输出设备五大 部件组成； · 挃令和数据以同一形式 （二迕制形式）存亍存储器中； · 挃令由操作码、地址码 两大部分组成； · 挃令在存储器中顺序存 放，通常自劢顺序叏出执行； · 以运算器为中心（原始 冯氏机）。
系统总线
第三章
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？ 解：总线是多个部件共享的传输 部件； 总线传输的特点是：某一时刻只 能有一路信息在总线上传输，即分时 使用； 为了减轻总线负载，总线上的部 件应通过三态驱劢缓冲电路不总线连 通。
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？ 解：总线判优控制解决多 个部件同时申请总线时的使用权 分配问题； 常见的集中式总线控制有 三种： 链式查询、计数器查询、独立请 求； 特点：链式查询方式连线 简单，易亍扩充，对电路故障最 敏感；计数器查询方式优先级设 置较灵活，对故障丌敏感，连线
线带宽、总线复用、总线的主设备 （戒主模块）、总线的从设备（戒 从模块）、总线的传输周期、总线 的通信控制。 解： 总线宽度——挃数据总线的位 （根）数，用bit（位）作单位。 总线带宽——挃总线在单位时 间内可以传输的数据总量，相当亍 总线的数据传输率，等亍总线工作 频率不总线宽度（字节数）的乘积。 总线复用——挃两种丌同性质 丏丌同时出现的信号分时使用同一 组总线，称为总线的“多路分时复
存储总线
CPU MM I/O1 I/O2 …… I/On
这个方案的错误是： 不合题意。按题意要求应画出逻辑线路图而 不是逻辑框图。
12. 设数据总线上接有A、 B、C、D四个寄存器，要求 选用合适的74系列芯片，完 成下列逡辑设计： （1） 设计一个电路，在同 一时间实现D→A、D→B和 D→C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。
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计算机语计言算包机括组：成机原器理语言、汇编语言、高级语第言1篇 概述
语言
机器语言
汇编语言
高级语言
发展
第一代
第二代
第三代
编程对象
面向机器
面向机器
面向“过程”
语句元素
由“0”、“1”构成
用助记符编程
用语言按照语法规 则编写，如BASIC
运行条件
机器直接理解运行
需要“汇编器”翻 译为机器语言才能 执行
需要“解释器”翻 译为目标指令，再 由“编译器”翻译 为机器语言
特点
难学、、实时 性强
易学、易懂，程序 容量大，速度慢
例子
1011 0000 0001 0000 MOV AL，16 0000 0100 0000 0101 ADD AL，4 0100010000001100000 MOV ADDR6，
（将存储在内存中的处理结果或其它信息，以能为 人所接受的或能为其它计算机接受的形式输出。）
输入/输出设备：移动存储介质、通讯设备等
计算机组成原理
细化的计算机硬件框图 CPU
第1篇 概述
I/O
计算机组成原理
第1篇 概述
软件：是程序、数据和相关文档的集合，是微机的灵魂， 它存储在存储器中，不磨损、不消耗、需升级、可移植。
计算机组成原理
第1篇 概述
2、运算速度
•主频
n
•吉普森法 TM fiti i 1
•MIPS每秒百万条指令
•CPI执行一条指令的时钟周期数
•FLOPS每秒浮点运算次数
计算机组成原理
第1篇 概述
计算机组成原理
第1篇 概述
第1篇 概 述
§1.1 计算机发展历史 §1.2 计算机常用术语 §1.3 计算机系统组成 §1.4 计算机性能指标 §1.5 计算机工作过程
计算机组成原理作业1-10章答案(唐朔飞)
第1章计算机系统概论1、指令和数据都存放在存储器中计算机如何区分答：存储器有代码段和数据段的分，不是存在一个区域。
CPU通过代码段寄存器、堆栈段寄存器、数据段寄存器、附加段寄存器对存储器进行管理。
计算机区分指令和数据有以下2种方法：通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。
通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。
2. 如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
•①从机器使用者的角度来说，粗分为应用软件、系统软件和硬件三个层次。
•②从程序设计员和机器硬件设计者的角度来说，细分为：高级语言虚拟机、汇编语言虚拟机、操作系统虚拟机、机器语言机器、微程序机器。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：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，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：①有运算器、控制器、存储器、输入、输出五大部分组成。
②指令和数据用二进制表示，两者形式上没有差别。
③指令和数据存放在存储器中，按地址访问。
④指令由操作码和地址码组成，操作码指定操作性质，地址码指定操作数地址。
⑤采用“存储程序控制”方式进行工作。
(完整版)计算机组成原理第二版唐朔飞课后习题答案
第1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。
2. 如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：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，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
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）。
计算机组成原理唐朔飞存储器
包括硬盘、软盘等，具有存储容量大、 价格相对较低、存储速度较慢等特点。
包括存储容量、数据传输速率、寻道 时间等。
磁盘存储器的读写原理
通过磁头在磁盘表面的读写操作，实 现对数据的存储和读取。
光盘存储器
光盘存储器的类型和特点
01
包括CD、DVD、蓝光光盘等，具有存储容量大、价格适中、可
携带性好等特点。
存储体
主存储器的主要部分，由大量的 存储单元组成，用于存储数据和 指令。
控制电路
根据控制总线上的控制信号，控 制存储器的读写操作。
主存储器的编址方式
1 2 3
线性编址
将主存空间看作一维的线性空间，地址从0开始 顺序编址。这是最简单、最常用的编址方式。
段式编址
将主存空间划分为若干个段，每个段内独立编址。 这种方式可以方便地实现不同程序或数据块的保 护和共享。
先进先出（FIFO）算法
选择最早进入Cache的数据块进行替换。这 种算法实现简单，但未考虑数据块的使用频 率，可能导致命中率降低。
最近最少使用（LRU）算法
选择最近一段时间内最少被访问的数据块进行替换 。这种算法考虑了数据块的使用频率，能够较好地 提高命中率。
最不经常使用（LFU）算 法
选择访问次数最少的数据块进行替换。这种 算法考虑了数据块的历史访问信息，但可能 受到初次访问数据块的影响。
CPU通过程序直接控制存储器的读写操作，这种方式简单直接，但效率较低。
中断控制传输
CPU通过中断方式控制存储器的读写操作，这种方式可以提高CPU的利用率，但需要额外 的中断处理程序。
DMA传输
DMA（Direct Memory Access）传输方式允许存储器和CPU之间直接进行数据传输，而不 需要CPU的干预，这种方式可以显著提高数据传输的效率。
计算机组成原理第四章课后习题和答案-唐朔飞(完整版)
第4章存储器1. 解释概念：主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory。
答：主存：主存储器，用于存放正在执行的程序和数据。
CPU可以直接进行随机读写，访问速度较高。
辅存：辅助存储器，用于存放当前暂不执行的程序和数据，以及一些需要永久保存的信息。
Cache：高速缓冲存储器，介于CPU和主存之间，用于解决CPU和主存之间速度不匹配问题。
RAM：半导体随机存取存储器，主要用作计算机中的主存。
SRAM：静态半导体随机存取存储器。
DRAM：动态半导体随机存取存储器。
ROM：掩膜式半导体只读存储器。
由芯片制造商在制造时写入容，以后只能读出而不能写入。
PROM：可编程只读存储器，由用户根据需要确定写入容，只能写入一次。
EPROM：紫外线擦写可编程只读存储器。
需要修改容时，现将其全部容擦除，然后再编程。
擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷泄露而实现。
EEPROM：电擦写可编程只读存储器。
CDROM：只读型光盘。
Flash Memory：闪速存储器。
或称快擦型存储器。
2. 计算机中哪些部件可以用于存储信息？按速度、容量和价格/位排序说明。
答：计算机中寄存器、Cache、主存、硬盘可以用于存储信息。
按速度由高至低排序为：寄存器、Cache、主存、硬盘；按容量由小至大排序为：寄存器、Cache、主存、硬盘；按价格/位由高至低排序为：寄存器、Cache、主存、硬盘。
3. 存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？答：存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。
Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。
主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。
《计算机组成原理》唐朔飞
计算机内部采用的二进制表示方式的原因
1、二进制只有两个数码“0”和“1”，易于用物理器件表示。 这些物理状态都是不同的质的变化，形象鲜明、易于区别， 并且数的存储、传送和处理可靠性高。 2、运算规则简单，操作实现容易 3、二进制加、减、乘、除运算，可以归结为加、减、移位 三种操作。 4、理论和实践证明，采用R= e =2.71828进制时，存储设备 最省，取3比取2更节省设备，但二进制比三进制易于表示 5、二进制中的“1”和“0”与逻辑命题中的“真”、“假” 相对应，为计算机实现逻辑运算和程序中的逻辑判断创造 了良好条件。
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计算机组成原理（第二版）
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教学重点
进位计数制和数制之间的转换 定点数和浮点数 带符号数的表示方法 字符编码 数据校验码
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计算机组成原理（第二版）
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教学过程
2.1 数据、信息和媒体 2.2 进位计数制 2.3 定点数和浮点数 2.4 带符号数的表示方法 2.5 十进制数据表示 2.6 字符编码 2.7 数据校验码 2.8 例题解析
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计算机组成原理（第二版）
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2.1 数据、信息和媒体
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信息：对人有用的数据，这些数据可能影响到人 们的行为和决策。
信息处理：通过数据的采集和输入，有效地把数 据组织到计算机中，由计算机系统对数据进行相 应的处理加工（如：存储、建库、转换、合并、 分类、计算、统计、汇总、传送等操作），最后 向人们提供有用的信息的全过程。
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2.3.2 浮点数的表示
计算机组成原理课后习题及解答-唐朔飞(完整版)
• 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
运算。 • ACC：Accumulator，累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果的寄存器
。 • MQ：Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。 • X：此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作
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
控制器组成。 • PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下
一条指令地址。 • IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。 • CU：Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。 • ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑
计算机组成原理(唐朔飞)习题附标准答案
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)(21nn yxyx+=，设初态y0=1，要求精度为ε，试编制求x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。
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