计算机组成原理第2版12
计算机组成原理课后答案(第二版)唐朔飞公开课获奖课件
第三章
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1. 什么是总线？ 总线传播有何特点？ 为了减轻总线负载，总线上部件都应具有 什么特点？
解：总线是多种部件共享传播部件； 总线传播特点是：某一时刻只能有一 路信息在总线上传播，即分时使用； 为了减轻总线负载，总线上部件应通 过三态驱动缓冲电路与总线连通。
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4. 为何要设置总线判优控制？ 常见集中式总线控制有几种？ 各有 何特点？ 哪种方式响应时间最快？→A、D→B和D→C寄存 器间传送； （2） 设计一种电路，实现如下 操作：
T0时刻完毕D→总线； T1时刻完毕总线→A； T2时刻完毕A→总线； T3时刻完毕总线→B。
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解： （1）采用三态输出D型寄存器74LS374 做A、B、C.D四个寄存器，其输出可直 接挂总线。A、B、C三个寄存器输入采 用同一脉冲打入。注意-OE为电平控制， 与打入脉冲间时间配合关系为：
16. 在异步串行传送系统中，字符 格式为: 1个起始位、8个数据位、1个 校验位、2个终止位。若规定每秒传送 120个字符，试求传送波特率和比特率。
解: 一帧 =1+8+1+2 =12位 波特率 =120帧/秒×12位
=1440波特 比特率 = 1440波特×（8/12）
=960bps 或: 比特率 = 120帧/秒×8 =960bps
解： 总线宽度 = 16位/8 =2B 总线带宽 = 8MHz×2B =16MB/s
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15. 在一种32位总线系统中，总线 时钟频率为66MHz，假设总线最短传 播周期为4个时钟周期，试计算总线最 大数据传播率。若想提高数据传播率， 可采用什么措施？
解法1： 总线宽度 =32位/8 =4B 时钟周期 =1/ 66MHz =0.015µs 总线最短传播周期 =0.015µs×4
计算机组成原理第二版课后习题答案
第1xx 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：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. xx•xx计算机的特点是什么？解：xx•xx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xx•xx机）。
第六章计算机组成原理课后答案(第二版)
第六章12. 设浮点数格式为：阶码5位（含1位阶符），尾数11位（含1位数符）。
写出51/128、-27/1024所对应的机器数。
要求如下：（1）阶码和尾数均为原码。
（2）阶码和尾数均为补码。
（3）阶码为移码，尾数为补码。
解：据题意画出该浮点数的格式：阶符1位阶码4位数符1位尾数10位将十进制数转换为二进制：x1= 51/128= 0.0110011B= 2-1 * 0.110 011Bx2= -27/1024= -0.0000011011B = 2-5*(-0.11011B）则以上各数的浮点规格化数为：（1）[x1]浮=1，0001；0.110 011 000 0[x2]浮=1，0101；1.110 110 000 0（2）[x1]浮=1，1111；0.110 011 000 0[x2]浮=1，1011；1.001 010 000 0（3）[x1]浮=0，1111；0.110 011 000 0[x2]浮=0，1011；1.001 010 000 016．设机器数字长为16位，写出下列各种情况下它能表示的数的范围。
设机器数采用一位符号位，答案均用十进制表示。
（1）无符号数；（2）原码表示的定点小数。
（3）补码表示的定点小数。
（4）补码表示的定点整数。
（5）原码表示的定点整数。
（6）浮点数的格式为：阶码6位（含1位阶符），尾数10位（含1位数符）。
分别写出其正数和负数的表示范围。
（7）浮点数格式同（6），机器数采用补码规格化形式，分别写出其对应的正数和负数的真值范围。
解：（1）无符号整数：0 —— 216 - 1，即：0—— 65535；无符号小数：0 —— 1 - 2-16，即：0 —— 0.99998；（2）原码定点小数：-1 + 2-15——1 - 2-15，即：-0.99997 —— 0.99997（3）补码定点小数：- 1——1 - 2-15，即：-1——0.99997（4）补码定点整数：-215——215 - 1 ，即：-32768——32767（5）原码定点整数：-215 + 1——215 - 1，即：-32767——32767（6）据题意画出该浮点数格式，当阶码和尾数均采用原码，非规格化数表示时：最大负数= 1，11 111；1.000 000 001 ，即 -2-9⨯2-31最小负数= 0，11 111；1.111 111 111，即 -（1-2-9）⨯231则负数表示范围为：-（1-2-9）⨯231 —— -2-9⨯2-31最大正数= 0，11 111；0.111 111 111，即（1-2-9）⨯231最小正数= 1，11 111；0.000 000 001，即 2-9⨯2-31则正数表示范围为：2-9⨯2-31 ——（1-2-9）⨯231（7）当机器数采用补码规格化形式时，若不考虑隐藏位，则最大负数=1，00 000；1.011 111 111，即 -2-1⨯2-32最小负数=0，11 111；1.000 000 000，即 -1⨯231则负数表示范围为：-1⨯231 —— -2-1⨯2-32最大正数=0，11 111；0.111 111 111，即（1-2-9）⨯231最小正数=1，00 000；0.100 000 000，即 2-1⨯2-32则正数表示范围为：2-1⨯2-32 ——（1-2-9）⨯23117.设机器数字长为8位（包括一位符号位），对下列各机器数进行算术左移一位、两位，算术右移一位、两位，讨论结果是否正确。
2021年计算机组成原理第二版课后习题答案
第1章计算机系统概论欧阳光明（2021.03.07）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：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：计算机运行所需的法度及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不成，因此同样重要。
2. 如何理解计算机的条理结构？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条理结构。
（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纵界面。
（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。
各条理之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各条理的划分不是绝对的。
3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的不同及其联系。
答：机器语言是计算机硬件能够直接识另外语言，汇编语言是机器语言的符号暗示，高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的法度（源法度）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编法度汇编成机器语言（目标法度）之后才干被执行。
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法度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，包含对法度员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接办法等。
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、输出设备五年夜部件组成；●指令和数据以同同等位置寄存于存储器内，并可以按地址拜访；●指令和数据均用二进制暗示；●指令由操纵码、地址码两年夜部分组成，操纵码用来暗示操纵的性质，地址码用来暗示操纵数在存储器中的位置；●指令在存储器中顺序寄存，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）。
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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。
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。
存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。
存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。
机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
指令字长：一条指令的二进制代码位数。
计算机组成原理第12-浮点数的运算2
ＣＫ＝ＴＬ/TK＝（n·k)/(k+(n-1)) 当 n>>k 时, Ck－>k 。这就是说,理论上k级线性流水线处理几乎 可以提高k倍速度。但实际上由于存储器冲突、数据相关,这个理想的加速比不一定能 达到。
[解:] (1)加法器的流水线时钟周期至少为 τ＝90ns＋10ns＝100ns
如果采用同样的逻辑电路,但不是流水线方式,则浮点加法所需的时间为 τ1＋τ2＋τ3＋τ4 ＝300ns
因此,4级流水线加法器的加速比为 Ck＝300/100＝3
(2) 当每个过程段的时间都是75ns时,加速比为 Ck＝300/75＝4
[例30] 已知计算一维向量ｘ,ｙ的求和表达式如下：
ｘ
ｙ
ｚ
56
65
20.5
14.6
0
336
121 35.1 336
114.3 + 7.2 = 121.5
69.6
72.8
142.4
3.14
1.41
4.55
试用4段的浮点加法流水线来实现一维向量的求和运算,这4段流水线是阶码比较、 对阶操作、尾数相加、规格化。只要求画出向量加法计算流水时空图。
2.CPU之内的浮点运算器
奔腾CPU将浮点运算器包含在芯片内。浮点运算部件采用流水线设计。
指令执行过程分为8段流水线。前4 段为指令预取(DF)、指令译码(D1)、地址生 成(D2)、取操作数(EX)，在U、V流水线中完成；后4段为执行1(X1)、执行2(X2) 、结果写回寄存器堆(WF)、错误报告(ER)，在浮点运算器中完成。一般情况下 ，由U流水线完成一条浮点数操作指令。
计算机组成原理(十二条指令)
计算机学院计算机科学与技术专业《计算机组成原理课程设计》报告（2008/2009学年第一学期）学生姓名：闫全胜学生班级：计算机062202H学生学号： 200620030227指导教师：康葆荣2009年1月3日目录1 关于此次课程设计 (2)1.1 设计的目的： (2)1.2 设计内容及要求： (2)2 分析阶段 (3)2.1指令译码电路分析 (3)2.2 寄存器译码电路分析 (4)2.3 微指令格式分析 (5)2.4 时序分析 (6)3 初步设计阶段 (7)3.1 数据格式 (7)3.2指令描述 (7)3.3 存储器分区 (9)3.4 控制台微程序流程： (10)3.5 运行微程序 (11)4 详细设计阶段 (12)4.1控制台流程分解 (12)4.2 运行微程序子流程 (15)4.3 微程序总流程图 (24)5 实现阶段 (25)5.1 所用模型机数据通路的介绍 (25)5.2 微程序代码设计与编写 (26)微程序二进制代码表 (26)5.3 机器指令的输入及运行 (28)心得体会 (30)参考资料 (31)1 关于此次课程设计1.1 设计的目的：本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一，是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。
目的是通过一个完整的8位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。
1.2 设计内容及要求：基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统，设计和实现一个8位指令系统结构（ISA），通过调试和运行，使设计的计算机系统能够完成指定的功能。
设计过程中要求考虑到以下各方面的问题：1、指令系统风格（寄存器-寄存器，寄存器-存储器，存储器-存储器）；2、数据类型（无符号数，有符号数，整型，浮点型）；3、存储器划分（指令，数据）；4、寻址方式（立即数寻址，寄存器寻址，直接寻址等）；5、指令格式（单字节，双字节，多字节）；6、指令功能类别（算术／逻辑运算，存储器访问，寄存器操作，程序流控制，输入／输出）；7、依据CPI值对指令系统进行性能分析。
计算机组成原理第二版课后习题答案解析
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：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(第二版)
20xx年清华大学出版社出版的图书
01 成书过程
03 教材目录 05 教学资源 06 作者简介
《计算机组成原理（第二版）》是由谢树煜编著，2009年清华大学出版社出版的普通高等教育“十一五”国 家级规划教材、高等院校计算机应用技术规划教材。该教材是面向应用型院校计算机及其相关专业的计算机原理 课程教材，也可供工程技术人员学习计算机基础知识时参考。 ‘
作者简介
谭浩强，男，教授，全国高等院校计算机基础教育研究会荣誉会长，教育部全国计算机应用技术考试委员会 主任委员，研究方向为计算机程序设计、高校计算机基础教育、计算机普及教育等。
感谢观看
该教材主要介绍了计算机的基本组成和工作原理。全书共分9章。
成书过程
修订情况
出版工作
该次改版采纳了一些应用型本科院校的意见，根据计算机发展的情况，对第一版教材进行了补充修改，对于 不同类型、不同层次、不同要求的学校，书中提供了一些可以选学的内容（目录中带号的章节）。
2009年9月1日，该教材由清华大学出版社出版。
教材特色
为了方便学生理解掌握所学知识，该教材列举实例加以说明；并且在写作过程中注重内容的先进性、实用性， 强调基础知识、基本原理和基本技能。
该教材是一本面向普通高等教育，包括高等职业教育和成人教育的计算机原理教材，也是一本引导计算机爱 好者步入计算机应用领域的计算机基础教材。
该教材以面向应用型人才培养为特色，适合应用型本科和高职高专院校教学需要。
内容简介
该教材主要介绍了计算机的基本组成和工作原理。全书共分9章，分别介绍计算机的基本特性、数据表示、运 算方法和运算器、指令系统、存储系统、控制器、外围设备、输入输出系统和计算机发展展望。
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。
计算机组成原理课后答案(唐朔飞第二版)
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。
?存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
?存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。
?存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。
?机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
?指令字长：一条指令的二进制代码位数。
(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构成的综合体。
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：计算机运转所需的程序及有关资料。
硬件和软件在计算机系统中互相依存，缺一不可以，所以相同重要。
2.怎样理解计算机的层次构造？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构造。
（1 ）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和中心。
（2 ）系统软件在硬件以外，为用户供给一个基本操作界面。
（3 ）应用软件在最外层，为用户供给解决详细问题的应用系统界面。
往常将硬件系统以外的其余层称为虚构机。
各层次之间关系亲密，上层是下层的扩展，基层是上层的基础，各层次的区分不是绝对的。
3.说明高级语言、汇编语言和机器语言的差异及其联系。
答：机器语言是计算机硬件能够直接识其余语言，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，一定翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）以后才能被执行。
4.怎样理解计算机构成和计算机系统构造？答：计算机系统构造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、数据种类、寻址技术构成及 I/O 机理等。
计算机构成是指怎样实现计算机系统构造所表现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如构成计算机系统的各个功能零件的构造和功能，及互相连结方法等。
5.冯 ? 诺依曼计算机的特色是什么？解：冯? 诺依曼计算机的特色是：P8计算机由运算器、控制器、储存器、输入设施、输出设施五大零件构成；指令和数据以同相同地位寄存于储存器内，并能够按地点接见；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地点码两大多半构成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在储存器中的地点；指令在储存器中次序寄存，往常自动次序拿出履行；机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机。
任国林计算机组成原理第 2 版
任国林计算机组成原理第 2 版计算机组成原理的发展可以追溯到20世纪，但一直到20世纪90年代技术的发展，才使它开始真正普及。
任国林（Renqing Lin）的《计算机组成原理》（Computer Architecture）第2版是一本关于此领域的经典著作。
它既在理论层面提供了奠定计算机组成原理的基础，又在实践层面提供了关于如何应用计算机组成原理的实用信息，提供了一种提高硬件设计能力的有效方式。
这本书提供了一个从硬件、操作系统和机器语言到软件工程的全面的框架，以帮助学生了解计算机组成原理的概念和方法，并学习如何实际应用这些概念。
全书中，任国林以一个系统的角度介绍了计算机组成原理，并以一种实践性的方式，把理论学习和实际应用相结合，给读者一个完整的框架来理解计算机组成原理的概念与方法。
首先，本书详细介绍了硬件结构、存储器结构和I/O系统的基本概念。
其次，任国林着重讲解了操作系统，包括操作系统的基本原理、操作系统的层次结构、任务调度和虚拟存储器等等，以帮助读者了解操作系统是如何工作的。
此外，本书还提供了一些有关机器语言、编程设计和软件工程的内容，以帮助读者了解和掌握软件开发的基本概念。
任国林的《计算机组成原理》第2版旨在为计算机科学研究人员提供一本优秀的参考书，以帮助他们更好地理解计算机组成原理，并用它来提高计算机软件和硬件设计的能力。
本书还提供了一些实践性的技术，使读者能够更好地掌握计算机组成原理，以帮助他们提高软件开发和硬件设计的能力，掌握最新的技术发展，并使他们在工作中能够发挥更大的作用。
总之，任国林计算机组成原理第2版是一本经典的参考书，其内容详尽而深入，涵盖了计算机组成原理的方方面面，既有理论层面的概念，也有实践层面的技术，可以帮助读者掌握计算机组成原理，并提高相关技能。
计算机组成原理与系统结构(第2版)
《计算机组成原理与系统结构（第2版）》的作者在多年从事“计算机组成原理”课程理论和实验教学的基础 上，提出“Try”教学理念，结合计算机组成原理课程的教学特点、难点和要点，对教学内容、方法以及实验方 法和手段进行了持续的改进，开发了具有创新实验思想的计算机组成原理实验系统、实验教学CAI软件、理论教 学CAI软件等，使授课内容、教材、实验、教学方法综合配套，以改进教师的授课手段，加强学生的学习理解， 并使学生体会“Try”的乐趣，提高学习兴趣、学习效率、实践动手和解决问题的能力。
作者简介
包健，女，博士，教授，博士生导师，杭州电子科技大学计算机学院（软件学院）党委书记，浙江省高校中 青年学科带头人、浙江省教学名师，主要研究方向是计算机控制与智能化技术，主持的“计算机硬件课程教学改 革的研究与实践”获国家级教学成果二等奖、浙江省教学成果一等奖，主持的“计算机组成原理”获国家级精品 课程及精品资源共享课。
成书过程
修订情况
出版工作
《计算机组成原理与系统结构（第2版）》是第一批“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，是根据 《高等学校计算机科学与技术本科专业发展战略研究报告暨专业规范》和《高等学校计算机科学与技术专业公共 核心知识体系与课程》的基本要求，及其提出的以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议，结合工 程教育认证对计算机专业能力的要求而编写的。
计算机组成原理课后习题及答案第2版唐朔飞最全版本M
器，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的计数器；
IR——Instruction Register， 指令寄存器，存放当前正在执行的指令的寄 存器；
CU——Control Unit，控制单元（部 件），控制器中产生微操作命令序列的部件， 为控制器的核心部件；
二位 格雷 码同 步计 数器
1
CLK
节拍、脉冲分配逻辑如下：
-T0
T0
1
&
P0
G Y0
Y1 1/2139
Y3 A B Y2
-T1
T1
1
&
P1
-T2
T2
1
&
P2
T3 -T3
1
&
P3
节拍、脉冲时序图如下：
CLK： T0： T1： T2： T3： P0： P1： P2： P3：
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以8位总线为例，电路设计如下： （图中，A、B、C、D四个寄存器与数据总线 的连接方法同上。）
解法1： 总线宽度 =32位/8 =4B 时钟周期 =1/ 66MHz =0.015µs 总线最短传输周期 =0.015µs×4
=0.06µs 总线最大数据传输率 = 4B/0.06µs
=66.67MB/s
解法2： 总线工作频率 = 66MHz/4 =16.5MHz 总线最大数据传输率
=16.5MHz×4B =66MB/s
为了减轻总线负载，总线上的
部件应通过三态驱动缓冲电路与总线 连通。
4. 为什么要设置总线判优控制？常见的 集中式总线控制有几种？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？
计算机组成原理第二版课后习题答案解析
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：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(第二版唐朔飞)
存储器 I/O
第３篇 CPU
系统总线
CPU
中央处理器
ALU CU
CPU 内部互连
寄存器
1.4 本书结构
计算机
存储器 I/O
第４篇 CU
系统总线
CPU
中央处理器
ALU CU
CPU 内部互连
寄存器
控制单元
排队 逻辑
寄存器 和解码器
控制 存储器
第２章 计算机的发展及应用
2.1 计算机的发展史 2.2 计算机的应用 2.3 计算机的展望
2.1
Intel 公司的典型微处理器产品
2.1
8080 8086 80286 80386 80486 Pentium Pentium Pro Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ Pentium Ⅳ
8位 16位 16位 32位 32位 64位（准） 64位（准） 64位（准） 64位（准） 64位
唐朔飞
2007年12月
第１章 计算机系统概论 第２章 计算机的发展及应用 第３章 系统总线 第４章 存储器 第５章 输入输出系统 第６章 计算机的运算方法 第７章 指令系统 第８章 CPU 的结构和功能 第９章 控制单元的功能 第10章 控制单元的设计
第１章 计算机系统概论
1.1 计算机系统简介 1.2 计算机的基本组成 1.3 计算机硬件的主要技术指标 1.4 本书结构
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
计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题详解
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）。
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2.运算速度
主频
n
吉普森法 TM = i =1 fi ti 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
3.存储容量 存放二进制信息的总位数 1.3
主存容量 辅存容量
存储单元个数 ×存储字长
如 MAR MDR 容量
10
第１章 计算机系统概论 第２章 计算机的发展及应用 第３章 系统总线 第４章 存储器 第５章 输入输出系统 第６章 计算机的运算方法 第７章 指令系统 第８章 CPU 的结构和功能 第９章 控制单元的功能 第10章 控制单元的设计
第１章 计算机系统概论
1.1 计算机系统简介 1.2 计算机的基本组成 1.3 计算机硬件的主要技术指标 1.4 本书结构
8 1 K×8位
16 32 64 K×32位
字节数 如
1K = 210
213 = 1 KB 221 = 256 KB
1B = 23b
字节数
80 GB
1GB = 230b
1.4 本书结构
计算机
第１篇 概论
1.4 本书结构
计算机
存储器 I/O
系统总线
第２篇 计算机系统的硬件结构
CPU
1.4 本书结构
用汇编程序翻译 成机器语言程序
1.1
用机器语言解释操作系统
用微指令解释机器指令
由硬件直接执行微指令
三、计算机体系结构和计算机组成 1.1
有无乘法指令
计算机 体系结构
程序员所见到的计算机系统的属性 概念性的结构与功能特性
（指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机理）
计算机 组成
实现计算机体系结构所体现的属性
2.IBM: JUGENE - Blue Gene/P Solution
65 536个 CPU 最大平均速度 167 300 GFLOPS
最快的五台超级计算机（截止到 2007.11）2.1
3.SGI: SGI Altix ICE 8200
14 336个 CPU 最大平均速度 126 900 GFLOPS
2. 系统软件
2.1
语言处理程序 汇编程序 编译程序 解释程序
操作系统
DOS UNIX Windows
服务性程序
装配 调试 诊断 排错
数据库管理系统 数据库和数据库管理软件
网络软件
3. 软件发展的特点
2.1
⑴ 开发周期长 ⑵ 制作成本昂贵 ⑶ 检测软件产品质量的特殊性
软件是程序以及开发、使用和 维护程序所需要的所有文档
1.2
• 将程序通过输入设备送至计算机 • 程序首地址 PC • 启动程序运行 • 取指令 PC MAR M MDR IR ,(PC )+ 1 PC • 分析指令 OP(IR) CU • 执行指令 Ad(IR) MAR M MDR ACC
…
• 打印结果 • 停机
1.3 计算机硬件的主要技术指标
1.机器字长 CPU 一次能处理数据的位数
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
每个存储单元赋予一个地址号
按地址寻访
(1)存储器的基本组成
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
1.1 计算机系统简介
一、 计算机的软硬件概念
1. 计算机系统
计 硬件 计算机的实体，
算
如主机、外设等
机
系
统 软件 由具有各类特殊功能
的信息（程序）组成
1.1
系统软件 用来管理整个计算机系统
语言处理程序
软
操作系统 服务性程序
件
数据库管理系统
网络软件
应用软件 按任务需要编制成的各种程序
2. 计算机的解题过程
2.1 计算机的发展史
一、计算机的产生和发展
1946年 美国 ENIAC 1955年退役
十进制运算
18 000
多个电子管
1 500
多个继电器
150
千瓦
30
吨
1 500
平方英尺
5 000
次加法／秒
用手工搬动开关和拔插电缆来编程
2.1
世界上第一台电子计算机 ENIAC(1946)
硬件技术对计算机更新换代的影响 2.1
（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，
可按地址寻访 3. 指令和数据用二进制表示 4. 指令由操作码和地址码组成 5. 存储程序 6. 以运算器为中心
冯·诺依曼计算机硬件框图
1.2
存放数据 将信息和转程换序成机 器能识别的形式
1.2
运算器 ALU
CPU
控制器 CU 存储器 主存
辅存
输入设备
输出设备
主机 硬件
I/O设备
主机
主 存
CPU
ALU
CU
I/O
设备
三、计算机的工作步骤
1.上机前的准备
• 建立数学模型
• 确定计算方法
sin x = x -
x3 3!
+
x5 5!
-
x7 7!
+
x9 9!
-
…
√x =
1 2
(
yn +
x yn
计算机组成原理
第２版
唐朔飞
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
先修课程：数字电路与数字逻辑 后继课程：微机原理、计算机体系结构
总学时：64学时=54理论 + 10实验
参考教材
1.《计算机组成原理》 白中英 科学出版社 2.《计算机组成原理》 唐朔飞 高等教育出版社 3.《计算机组成与结构》 王爱英 清华大学出版社 4. 《计算机组成原理》 蒋本珊 清华大学出版社
Moore 定律
Intel 公司的缔造者之一 Gordon Moore 提出
微芯片上集成的 晶体管数目每三年翻两番
2.1
Intel 公司的典型微处理器产品
2.1
8080 8086 80286 80386 80486 Pentium Pentium Pro Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ Pentium Ⅳ
IBM System／360
2.1
最快的五台超级计算机（截止到 2007.11）2.1
1. IBM: BlueGene/L - eServer Blue Gene Solution
212 992 个 CPU 最大平均速度 478 200 GFLOPS
最快的五台超级计算机（截止到 2007.11）2.1
二、芯片集成度的提高受以下三方面的限制
• 芯片集成度受物理极限的制约 • 按几何级数递增的制作成本 • 芯片的功耗、散热、线延迟
三、？替代传统的硅芯片
2.3
1. 光计算机 利用光子取代电子进行运算和存储
2. DNA生物计算机 通过控制DNA分子间的生化反应
3. 量子计算机 利用原子所具有的量子特性
8位 16位 16位 32位 32位 64位（准） 64位（准） 64位（准） 64位（准） 64位
1974年 1979年 1982年 1985年 1989年 1993年 1995年 1997年 1999年 2000年
2.9 万个晶体管 13.4 万个晶体管 27.5 万个晶体管 120.0 万个晶体管 310.0 万个晶体管 550.0 万个晶体管 750.0 万个晶体管 950.0 万个晶体管 4 200.0 万个晶体管
计算机
存储器 I/O
第３篇 CPU
系统总线
CPU
中央处理器
ALU CU
CPU 内部互连
寄存器
1.4 本书结构
计算机
存储器 I/O
第４篇 CU
系统总线
CPU
中央处理器
ALU CU
CPU 内部互连
寄存器
控制单元
排队 逻辑
寄存器 和解码器
控制 存储器
第２章 计算机的发展及应用
2.1 计算机的发展史 2.2 计算机的应用 2.3 计算机的展望
ALU
CU
IR
控制
27 3 8
I/O 设
单元 PC 1 MAR MDR
备
X
4
运算器
控制器
主存储器 9
(4)主机完成一条指令的过程
1.2
以存数指令为例
CPU
…5
存储体
ACC MQ
6
ALU
CU
IR
控制
27 3 9
I/O 设
单元 PC 1 MAR MDR
备
X
4
运算器
控制器
主存储器 8
(5) ax2 + bx + c 程序的运行过程