计算机组成原理第九、十章答案
计算机组织与系统结构第九章习题答案
3. 假定一个政府机构同时监控100路移动电话的通话消息，通话消息被分时复用到一个带宽为4MBps的网络上，复用使得每传送1KB的通话消息需额外开销150µs，若通话消息的采样频率为4KHz，每个样本的量化值占16位，要求计算每个通话消息的传输时间，并判断该网络带宽能否支持同时监控100路通话消息？参考答案：每路移动电话1秒钟所要传输的数据量：4000HZ x(16/8)B=8000B=7.8125KB该网络传输1KB数据所需要的时间为：150µs+(1KB / 4MB)=394µs所以实际传输100路移动电话所需时间为：394µs/KB x7.8125KB x 100=0.31s因为0.31s小于1秒钟，故该网络带宽支持同时监控100路通话消息。
4．假定一个程序重复完成将磁盘上一个4KB的数据块读出，进行相应处理后，写回到磁盘的另外一个数据区。
各数据块内信息在磁盘上连续存放，并随机地位于磁盘的一个磁道上。
磁盘转速为7200RPM，平均寻道时间为10ms，磁盘最大数据传输率为40MBps，磁盘控制器的开销为2ms，没有其他程序使用磁盘和处理器，并且磁盘读写操作和磁盘数据的处理时间不重叠。
若程序对磁盘数据的处理需要20000个时钟周期，处理器时钟频率为500MHz，则该程序完成一次数据块“读出-处理-写回”操作所需的时间为多少？每秒钟可以完成多少次这样的数据块操作？参考答案：平均旋转等待时间：(1s / (7200/60)) / 2 ≈8.33/2 ≈4.17ms因为块内信息连续存放，所以数据传输时间：4KB / 40MBps ≈0.1ms平均存取时间T ：寻道时间+ 旋转等待时间+ 数据传输时间= 10ms + 4.17ms + 0.1ms = 14.27ms读出时间(写回时间)：14.27ms+2ms = 16.27ms数据块的处理时间：20000 / 500MHz ≈0.04ms因为数据块随机存放在某个磁道上，所以，每个数据块的“读出-处理-写回”操作时间都是相同的，所以完成一次操作时间：16.27ms x 2+0.04ms = 32.58ms每秒中可以完成这样的数据块操作次数：1s / 32.58ms ≈30次5. 假定主存和磁盘存储器之间连接的同步总线具有以下特性：支持4字块和16字块两种长度（字长32位）的突发传送，总线时钟频率为200MHz ，总线宽度为64位，每个64位数据的传送需1个时钟周期，向主存发送一个地址需要1个时钟周期，每个总线事务之间有2个空闲时钟周期。
计算机组成原理作业1-10章答案
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）。
计算机组成原理课后参考答案(部分)
A2A1A0 连 3-8 译码器的 C、B、A 端， M / IO 通过非门连译码器的 G2A 非和 G2B 非使能端，译码器的
G1 使能端接+5V 电源。 （5）CPU 和存储芯片的连接图：略
4.28 设主存容量为 256K 字，Cache 容量为 2K 字，块长为 4。
（1）设计 Cache 地址格式，Cache 中可装入多少块数据？ （2）在直接映射方式下，设计主存地址格式。 （3）在四路组相联映射方式下，设计主存地址格式。
Cache 块号 字块内地址
9位
2位
（2）根据主存容量为 256K 字=218，得主存字地址为 18 位。在直接映射方式下，主存字块标记为 18-11=7， 故主存地址格式为：
主存字块标记 7位
Cache 字块地址 字块内地址
9位
2位
第 3 页 共 19 页
3
（3）根据四路组相联的条件，一组内有 4 块，得 Cache 共分 512/4=128=2q 组，即 q=7，主存字块标 记为 18-q-b=18-7-2=9 位，其地址格式为：
16K ´ 32位
（5）当选用 4K×8 位的存储芯片时，需要 4K ´ 8位 =16 片。
16K ´ 32位
（6）当选用 8K×8 位的存储芯片时，需要 8K ´ 8位 =8 片。
计算机组成原理作业1-10章答案(完全版)
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）。
计算机组成原理课后习题答案(一到九章)
（2）ENIAC计算机的主要工作原理是存储程序和多道程序控制。×
（3）决定计算机运算精度的主要技术指标是计算机的字长。√
（4）计算机总线用于传输控制信息、数据信息和地址信息的设施。√
（5）计算机系统软件是计算机系统的核心软件。√
（6）计算机运算速度是指每秒钟能执行操作系统的命令个数。×
A. ENIACB. UNIVAC-IC. ILLIAC-IVD. EDVAC
（2）在计算机系统中，硬件在功能实现上比软件强的是__C__。
A.灵活性强B.实现容易C.速度快D.成本低
（3）完整的计算机系统包括两大部分，它们是__C____。
A.运算器与控制器B.主机与外设
C.硬件与软件D.硬件与操作系统
位定点机中寄存器内容为10000000若它的数值等于128则它采用的数据表示为ieee754标准规定的32位浮点数格式中符号位为1尾数为23位则它所能表示的最大规格化正数为222312232223127223在2424点阵的汉字字库中一个汉字的点阵占用的字节数为假定下列字符码中有奇偶校验位但没有数据错误采用奇校验的编码是1011100010在循环冗余校验中生成多项式gx应满足的条件不包括校验码中的任一位发生错误在与gx作模2除时都应使余数不为0校验码中的不同位发生错误时在与gx作模2除时都应使余数不同不同的生成多项式所得的crc码的码距相同因而检错校错能力相同226填空题11001001则x所表示的十进制数的真值为设某浮点数的阶码为8位最左一位为符号位用移码表示
答：（1）[x]补＝0.1110，x＝0.1110（2）[x]补＝1.1110，x＝－0.0010
（3）[x]补＝0.0001，x＝0.0001（4）[x]补＝1.1111，x＝－0.0001
计算机组成原理课后习题答案(一到九章)
作业解答第一章作业解答1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。
《计算机组成原理》课后题答案解析-清华大学出版-秦磊华-吴非··
1.l 解释下列名词摩尔定律：对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测，其主要内容是：成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番，性能将提高一倍，而其价格将降低一半。
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。
控制器：计算机的指挥中心，它使计算机各部件自动协调地工作。
时钟周期：时钟周期是时钟频率的倒数，也称为节拍周期或T周期，是处理操作最基本的时间单位。
多核处理器：多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。
字长：运算器一次运算处理的二进制位数。
存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。
CPI：指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
MIPS：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。
CPU时间：计算某个任务时CPU实际消耗的时间，也即CPU真正花费在某程序上的时间。
计算机系统的层次结构：计算机系统的层次结构由多级构成，一般分成5级，由低到高分别是：微程序设计级，机器语言级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。
基准测试程序：把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。
软/硬件功能的等价性：从逻辑功能的角度来看，硬件和软件在完成某项功能上是相同的，称为软/硬件功能是等价的，如浮点运算既可以由软件实现，也可以由专门的硬件实现。
固件：是一种软件的固化，其目的是为了加快软件的执行速度。
可靠性：可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。
产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。
MTTF：平均无故障时间，指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。
MTTR：系统的平均修复时间。
MTBF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。
可用性：指系统在任意时刻可使用的概率，可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。
计算机组成原理第9章习题参考答案
第9章习题(有关虚拟存储器的题目)参考答案3. 下述有关存储器的描述中，正确的是( B、D )A. 多级存储体系由Cache、主存和虚拟存储器构成B. 存储保护的目的是：在多用户环境中，既要防止一个用户程序出错而破坏系统软件或其它用户程序，又要防止用户访问不是分配给他的主存区，以达到数据安全与保密的要求。
C. 在虚拟存储器中，外存和主存以相同的方式工作，因此允许程序员用比主存空间大得多的外存空间编程。
D. Cache和虚拟存储器这两种存储器管理策略都利用了程序的局部性原理。
5．虚拟段页式存储管理方案的特性为( D )A.空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、不能动态连接。
B.空间浪费小、存储共享容易、存储保护不易、不能动态连接。
C.空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、能动态连接。
D.空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接。
6. 某虚拟存储器采用页式存储管理，使用LRU页面替换算法，若每次访问在一个时间单位内完成，页面访问序列如下：1、8、1、7、8、2、7、2、1、8、3、8、2、1、3、1、7、1、3、7。
已知主存只允许放4个页面，初始状态时4个页面是全空的，则页面失效次数是___6____。
解答过程：LRU算法的思想：每页设置一个计数器，每次命中一页，该页对应的计数器清零，其他各页的计数器加1；需要替换时，将计数值最大的页换出，所以，对应的访7. 主存容量为4MB，虚存容量为1GB，则虚拟地址和物理地址各为多少位?如页面大小为4KB，则页表长度是多少?解：主存容量为4MB，物理地址22位虚存容量为1GB，虚拟地址30位页表长度，即页面数=1GB/ 4KB=218=256K8. 设某系统采用页式虚拟存储管理，页表存放在内存中。
(1) 如果一次内存访问使用50ns，访问一次主存需用多少时间?(2) 如果增加TLB，忽略查找页表项占用的时间，并且75%的页表访问命中TLB，内存的有效访问时间是多少？解：(1) 若页表存放在主存中，则要实现一次主存访问需两次访问主存：一次是访问页表，确定所存取页面的物理地址；第二次才根据该地址存取页面数据。
计算机组成原理课后习题1 10章答案(唐朔飞)(第二版)
计算机组成原理课后习题1 10章答案（唐朔飞）（第二版）计算机组成原理课后习题1-10章答案（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：指计算机中的电子电路和物理设备。
计算机软件：计算机操作所需的程序和相关数据。
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？诺依曼计算机有什么特点？解决方案：冯？诺依曼电脑功能：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；指令由两部分组成：操作代码和地址代码。
操作代码用于表示操作的性质，地址代码用于列出示操作数在存储器中的位置；指令按顺序存储在内存中，通常自动取出并按顺序执行；？这台机器以算术单元为中心（最初的冯·诺依曼机器）。
7.解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储原语、存储元件、存储字、存储字长、存储容量、机器字长和指令字长。
解决方案：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）。
主存储器：计算机中存储运行程序和数据的存储器。
它是计算机的主要工作存储器，可以随机访问；它由存储器、各种逻辑元件和控制电路组成。
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。
存储元素：存储一位二进制信息的物理元素。
它是内存中最小的存储单元，也称为存储原语或存储元素，不能单独访问。
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）。
计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第十章
3. 按序写出下列程序所需的全部 按序写出下列程序所需的全部 微操作命令及节拍安排。 微操作命令及节拍安排。 指令地址 300 301 302 303 304 指令 LDA 306 ADD 307 BAN 304 STA 305 STP
解：由于题意未明确要求采用何种 由于题意未明确要求 未明确要求采用何种 控制器结构， 控制器结构，故仍按较简单的组合逻辑 时序关系安排节拍（单总线、同步控制， 时序关系安排节拍（单总线、同步控制， 假设同上题）： 假设同上题）： LDA 306 指令： 指令： 取指周期： 取指周期： T0 PC→MAR，1→R PC→MAR， T1 PC+1，M(MAR)→MDR PC+1，M(MAR)→ T2 MDR→IR，OP(IR)→ID MDR→IR，OP(IR)→ 执行周期： 执行周期： T0 306(IR)→MAR，1→R 306(IR)→MAR， T1 M(MAR)→MDR M(MAR)→ T2 MDR→AC MDR→
ADD 307 指令：取指周期：同上。 指令：取指周期：同上。 执行周期1 执行周期1： T0 307(IR)→MAR，1→R 307(IR)→MAR， T1 M(MAR)→MDR，AC→C M(MAR)→MDR，AC→ T2 MDR→D MDR→ 执行周期2 执行周期2： T0 T1 T2 +，ALU→AC +，ALU→ BAN 304 指令：取指周期：同上。 指令：取指周期：同上。 执行周期： 为结果为负标志） 执行周期： （设N为结果为负标志） T0 T1 T2 N·304(IR)→PC N·304(IR)→
（2） SUB R1，R3指令周期流程图如下： 指令周期流程图如下： ↓ PCo，G，MARi PC→MAR → ↓ MM读 读 1 →R ↓ PC+1 →PC +1（可与前一步并行） +1（ ↓ MDR →IR MDRo，G，IRi ↓ OP=？ OP=？ ↓SUB
《计算机组成原理》课后题答案_清华大学出版_秦磊华_吴非··
１.l 解释下列名词摩尔定律：对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测，其主要内容是：成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番，性能将提高一倍，而其价格将降低一半。
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。
控制器:计算机的指挥中心,它使计算机各部件自动协调地工作。
时钟周期:时钟周期是时钟频率的倒数，也称为节拍周期或T周期，是处理操作最基本的时间单位。
多核处理器:多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎（内核)。
字长：运算器一次运算处理的二进制位数。
存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。
CＰＩ:指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
MＩＰＳ：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。
ＣPＵ时间：计算某个任务时CPU实际消耗的时间，也即CPU真正花费在某程序上的时间。
计算机系统的层次结构:计算机系统的层次结构由多级构成,一般分成5级,由低到高分别是：微程序设计级,机器语言级，操作系统级,汇编语言级，高级语言级。
基准测试程序：把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。
软／硬件功能的等价性:从逻辑功能的角度来看，硬件和软件在完成某项功能上是相同的,称为软/硬件功能是等价的，如浮点运算既可以由软件实现,也可以由专门的硬件实现。
固件:是一种软件的固化，其目的是为了加快软件的执行速度。
可靠性:可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内,完成规定功能的能力。
产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。
MTTF:平均无故障时间,指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。
MＴTＲ:系统的平均修复时间。
MTＢF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。
可用性:指系统在任意时刻可使用的概率,可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。
计算机组成原理课后习题答案一到九章
计算机组成原理课后习题答案一到九章文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]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。
早期计算机组织结构有什么特点现代计算机结构为什么以存储器为中心答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。
计算机组成原理习题答案第九章
１．外部设备有哪些主要功能？可以分为哪些大类？各类中有哪些典型设备？解：外部设备的主要功能有数据的输入、输出、成批存储以及对信息的加工处理等。
外部设备可以分为五大类：输入输出设备、辅助存储器、终端设备、过程控制设备和脱机设备。
其典型设备有键盘、打印机、磁盘、智能终端、数／模转换器和键盘－软盘数据站等。
2．键盘属于什么设备？它有哪些类型？如何消除键开关的抖动？简述非编码键盘查询键位置码的过程。
解：键盘是计算机系统不可缺少的输入设备。
键盘可分为两大类型：编码键盘和非编码键盘。
非编码键盘用较为简单的硬件和专门的键盘扫描程序来识别按键的位置。
消除键开关抖动的方法分硬件和软件两种。
硬件的方法是增设去抖电路；软件的方法是在键盘程序中加入延时子程序，以避开抖动时间。
键盘扫描程序查询键位置码的过程为：①查询是否有键按下。
②查询已按下键的位置。
③按行号和列号求键的位置码。
3 ．说明针式打印和字模式打印有何不同？各有什么优缺点？解：针式打印机利用若干根打印针组成的点阵来构成字符；字模式打印机将各种字符塑压或刻制在印字机构的表面上，印字机构如同印章一样，可将其上的字符在打印纸上印出。
针式打印机以点阵图拼出所需字形，不需要固定字模，它组字非常灵活，可打印各种字符和图形、表格和汉字等，字形轮廓一般不如字模式清晰；字模式打印机打印的字迹清晰，但字模数量有限，组字不灵活，不能打印汉字和图形。
4 ．什么是随机扫描？什么是光栅扫描？各有什么优缺点？解：扫描方式有两种：光栅扫描和随机扫描。
在光栅扫描方式中，电子束在水平和垂直同步信号的控制下有规律的扫描整个屏幕。
这种方式的控制比较简单，画面质量较好且稳定，但对行扫描频率要求较高。
在随机扫描方式中，电子束能在屏幕上进行随机运动，其轨迹随显示内容变化而变化，只在需要显示字符和图形的地方扫描，而不必扫描全屏。
这种方式显示速度快、画面清晰，尤其是线条的轮廓十分光滑，一般用于高清晰度的专用图形显示器中，但这种方式的控制比较复杂，而且只能用于字符和图形显示，不适于显示随机图像。
计算机组成原理作业1-10章答案
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）。
计算机组成原理课后习题答案解析
作业解答第一章作业解答1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。
计算机组成原理第10章习题指导
T0 MDR→Bus→R2 R2→Bus→E
；E 通过总线送 ALU
2
计算机组成原理第 10 章习题
（3）完成“STA @mem”指令所需的微操作命令及节拍安排 取指周期 T0 PC→Bus→MAR，1→R T1 M(MAR) →MDR，(PC) + 1→PC T2 MDR→Bus→IR，OP(IR) →微操作命令形成部件 间址周期 T0 Ad(IR) →Bus→MAR，1→R T1 M(MAR) →MDR 执行周期 T0 MDR→Bus→MAR，1→W T1 ACC→Bus→MDR T2 MDR→M(MAR)
操作控制
28位
判断
3位
下地址
9位
图 10.3 例 10.5 微指令格式
例 10.6 某机共有 52 个微操作控制信号，构成 5 个相斥类的微命令组，各组分别包含 5、 8、2、15、22 个微命令。已知可判定的外部条件有两个，微指令字长 28 位。
（1）按水平型微指令格式设计微指令，要求微指令的下地址字段直接给出后续微指令 地址。
#
（2）中央控制节拍包括取指阶段所有节拍和执行阶段的 T0 、T1 、T2 3 个节拍，完 成取指令和取操作数及乘法运算前的准备工作。局部控制节拍是执行阶段的 T0*和 T1*节拍， 其中 T0*为重复加操作，受 Q 寄存器末两位 Q14Q15 控制，最多执行 15 次；T1*为移位操作， 共执行 14 次。
计算机组成原理第 10 章习题
第 10 章 控制单元的设计
例 10.1 设 CPU 中各部件及其相互连接关系如图 10.1 所示。图中 W 是写控制标志，R 是读控制标志，R1 和 R2 是暂存器。
存储器
W R MAR
MDR
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4. 能不能说机器的主频越快，机器 的速度就越快，为什么？ 解：不能说机器的主频越快，机器 的速度就越快。因为机器的速度不仅与主 频有关，还与数据通路结构、时序分配方 案、ALU运算能力、指令功能强弱等多 种因素有关，要看综合效果。
5. 设机器A的主频为8MHz，机器周 期含4个时钟周期，且该机的平均指令执 行速度是0.4MIPS，试求该机的平均指令 周期和机器周期，每个指令周期中含几个 机器周期？如果机器B的主频为12MHz， 且机器周期也含4个时钟周期，试问B机 的平均指令执行速度为多少MIPS? 解：先通过A机的平均指令执行速度 求出其平均指令周期，再通过主频求出时 钟周期，然后进一步求出机器周期。B机 参数的算法与A机类似。 计算如下：
解：先通过主频求出时钟周期时间，再进 一步求出机器周期和平均指令周期。 时钟周期=1/8MHz=0.125×10-6 =125ns 机器周期=125ns×4=500ns=0.5µs 平均指令周期=1/0.8MIPS =1.25 ×10-6=1.25µs 每个指令周期所含机器周期个数 = 1.25µs/0.5µs=2.5个
A机平均指令周期=1/0.4MIPS=2.5µs A机时钟周期=1/8MHz=125ns A机机器周期=125ns×4=500ns=0.5µs A机每个指令周期中含机器周期个数 =2.5µs÷0.5µs=5个 B机时钟周期 =1/12MHz 83ns B机机器周期 =83ns×4 =332ns 设B机每个指令周期也含5个机器周期， 则： B机平均指令周期=332ns×5=1.66µs B机平均指令执行速度=1/1.66µs =0.6MIPS 结论：主频的提高有利于机器执行速度的提高。
ADD指令：取指周期：同上。 执行周期1： T0 207(IR)MAR，1R T1 M(MAR)MDR，ACC T2 MDRD 执行周期2： T0 T1 T2 +，ALUAC BAN指令：取指周期：同上。 执行周期： （设N为结果为负标志） T0 T1 T2 N· 204(IR)PC
（2） SUB A，H指令流程及微命令序列如下： PCo，MARi PCMAR
MM读 PC+1 PC MDR IR OP=？ SUB
1 R
+1（图中未标出，
可与前一步并行）
MDRo，IRi
SUB HY （AC）–（H）Z ZAC
Ho，Yi ACo，ALUi， – Zo，ACi
6. 设某计算机的CPU主频为8MHz，每个机 器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有2.5 个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多 少MIPS？若机器主频不变，但每个机器周期平 均含4个时钟周期，每条指令平均有5个机器周 期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？ 由此可得出什么结论？ 解：先通过主频求出时钟周期，再求出机 器周期和平均指令周期，最后通过平均指令周期 的倒数求出平均指令执行速度。计算如下：
解： （1）采用单总线结构的CPU硬件框 图如下：
单总线（BUS）
R/-W
M I P A R C R
R D
C
A L U
+ –
移 位 器
图中，数据流动方向如箭头所示。
（2）ADD（R1），（R2） （3）对应该流 程图所 指令流程图如下： 需的全部微操 作命令。 PC ， MAR PCMAR o i
控制单元CU
第 九 章
3. 什么是指令周期、机器周期和时钟周期？ 三者有何关系？ 解：CPU每取出并执行一条指令所需的全 部时间叫指令周期；机器周期是在同步控制的机 器中，执行指令周期中一步相对完整的操作（指 令步）所需时间，通常安排机器周期长度=主存 周期；时钟周期是指计算机主时钟的周期时间， 它是计算机运行时最基本的时序单位，对应完成 一个微操作所需时间，通常时钟周期=计算机主 频的倒数。 一个指令周期包含若干个机器周期 一个机器周期包含若干个时钟周期
MDRo，Di
B （C）+（D）MDR MM写
+，MDRi 0 -W 公操作
18. 假设机器的主要部件同17题，外加 一个控制门G。 （1）要求采用双总线结构（每组总线 的数据流动方向是单向的），画出包含上述 部件的硬件框图，并注明数据流动方向。 （2）画出SUB R1，R3完成（R1）（R3）R1操作的指令周期信息流程图 （假设指令地址已放在PC中），并列出相 应的微操作控制信号序列。
操作控制 操作控制 转移条件 下地址 顺序控制
试问微指令中的三个字段分别为 多少位？ 解：微指令各字段位数分配如下： 35 4 9 操作控制 转 移 条 下地址 件 操作控制 顺序控制 该微指令格式为水平型微指令。
17. 假设机器的主要部件有：程序计数 器PC，指令寄存器IR，通用寄存器R0、R1、 R2、R3，暂存器C、D，ALU，移位器，存 储器地址寄存器MAR，存储器数据寄存器 MDR及存储矩阵M。 （1）要求采用单总线结构画出包含上 述部件的硬件框图，并注明数据流动方向。 （2）画出ADD（R1），（R2）指令在 取指阶段和执行阶段的信息流程图。 R1寄存 器存放源操作数地址，R2寄存器存放目的操 作数的地址。 （3）写出对应该流程图所需的全部微 操作命令。
时钟周期=1/8MHz=0.125×10-6 =125ns 机器周期=125ns×2=250ns 平均指令周期=250ns×2.5=625ns 平均指令执行速度=1/625ns=1.6MIPS 当参数改变后： 机器周期= 125ns×4=500ns=0.5µs 平均指令周期=0.5µs×5=2.5µs 平均指令执行速度=1/2.5µs=0.4MIPS 结论：两个主频相同的机器，执行速度 不一定一样。
11. 设CPU内部结构如图9.4所示，此外 还设有B、C、D、E、H、L六个寄存器，它 们各自的输入和输出端都与内部总线相通， 并分别受控制信号控制（如Bi为寄存器B的输 入控制；Bo为B的输出控制）。要求从取指 令开始，写出完成下列指令所需的控制信号。 （1）ADD B，C；((B)+(C) B) （2）SUB A，H；((AC)-(H) AC) 解：先画出相应指令的流程图，然后将 图中每一步数据通路操作分解成相应的微操 作，再写出同名的微命令即可。
2. 写出完成下列指令的微操作及节拍安 排（包括取指操作）。 （1）指令ADD R1，X完成将R1寄存 器的内容和主存X单元的内容相加，结果存 于R1的操作。 （2）指令ISZ X完成将主存X单元的内 容增1，并根据其结果若为0，则跳过下一条 指令执行。 解：该题题意中没有指定数据通路，因 此排序前应先设定一下。在此设采用单总线 结构的CPU数据通路，且ALU输入端设两个 暂存器C、D（见17题图）。并设采用同步 控制，每周期3节拍：
10. 能否说水平型微指令就是直接 编码的微指令，为什么？ 解：不能说水平型微指令就是直接 编码的微指令，因为符合水平型微指令 特征的微指令都属于水平型微指令，常 见的有：直接编码、字段直接编码、字 段间接编码，及混合编码等。直接编码 的微指令只是最典型的一种。
13. 设控制存储器的容量为512×48位， 微程序可在整个控存空间实现转移，而控 制微程序转移的条件共有4个（采用直接控 制），微指令格式如下：
解： （1）双总线结构的CPU硬件框图 如下：
7. 某CPU的主频为8MHz，若已知每个 机器周期平均包含4个时钟周期，该机的平 均指令执行速度为0.8MIPS，试求该机的平 均指令周期及每个指令周期含几个机器周期？ 若改用时钟周期为0.4µs的CPU芯片，则计 算机的平均指令执行速度为多少MIPS？若要 得到平均每秒40万次的指令执行速度，则应 采用主频为多少的CPU芯片？
（1）指令ADD R1，X的微操作及节拍 安排如下： 取指周期： T0 PCMAR，1R T1 PC+1，M(MAR)MDR T2 MDRIR，OP(IR)ID 执行周期1： T0 X(IR)MAR，1R T1 R1C，M(MAR)MDR T2 MDRD 执行周期2： T0 T1 T2 +，ALUR1
主程序 子程序
K K+1 M 带返转K M+1 JMP I K
间址特征
解：假设同上题，仍按组合逻辑、单总 线、同步控制安排，带返转指令的全部微操 作及节拍如下： 取指周期： T0 PCMAR，1R T1 PC+1，M(MAR)MDR T2 MDRIR，OP(IR)ID 执行周期： T0 K(IR)MAR T1 M+1MDR，0 -w T2 MDRM(MAR) K+1PC
（1） ADD B，C指令流程及微命令序列如下： PCo，MARi PCMAR
MM读 PC+1 PC MDR IR OP=？ ADD
1 R
+1（图中未标出，
可与前一步并行）
MDRo，IRi
ADD BY （Y）+（C）Z ZB
Bo，Yi Co，ALUi，+ Zo，Bi
当芯片改变后，相应参数变为： 机器周期=0.4µs×4=1.6µs 平均指令周期=1.6µs×2.5=4µs 平均指令执行速度=1/4µs =0.25MIPS 若要得到平均每秒40万次的指令执行速 度，则应采用的主频为： 平均指令周期=1/0.4MIPS =2.5 ×10-6=2.5µs 机器周期=2.5µs÷2.5=1µs 时钟周期= 1µs÷4=0.25µs 主频=1/0.25µs=4MHz
（2）指令ISZ X的微操作及节拍安排 （取指周期同（1），略）： 执行周期1： T0 X(IR)MAR，1R T1 M(MAR)MDR T2 MDRC 执行周期2： T0 +1，ALUMDR T1 0 -W T2 MDRM(MAR) (PC+1)· Z （设Z为结果为0标志） 该指令的操作在一个执行周期做不完，因 此安排了两个执行周期。
MM读 PC+1 PC MDR IR OP=？ ADD