计算机组成原理(蒋本珊)第七章汇总
计算机组成原理第七章课后部分答案
计算机组成原理第七章课后部分答案本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March什么叫机器指令什么叫指令系统为什么说指令系统与机器指令的主要功能以及与硬件结构之间存在着密切的关系机器指令：是CPU能直接识别并执行的指令，它的表现形式是二进制编码。
机器指令通常由操作码和操作数两部分组成。
指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。
指令系统是计算机硬件和软件的接口部分，是全部机器指令的集合。
什么叫寻址方式为什么要学习寻址方式寻址方式：指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能。
学习寻址方式，是为了找到指令中参与操作的数据，然后根据指令，得出结果。
什么是指令字长、机器字长和存储字长指令字长：是指机器指令中二进制代码的总位数。
指令字长取决于从操作码的长度、操作数地址的长度和操作数地址的个数。
不同的指令的字长是不同的。
机器字长：是指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数（整数运算即定点整数运算）。
机器字长也就是运算器进行定点数运算的字长，通常也是CPU内部数据通路的宽度。
即字长越长，数的表示范围也越大，精度也越高。
机器的字长也会影响机器的运算速度。
存储字长：一个存储单元存储一串二进制代码（存储字），这串二进制代码的位数称为存储字长，存储字长可以是8位、16位、32位等。
某指令系统字长为16位，地址码取4位，提出一种方案，使该指令系统有8条三地址指令、16条二地址指令、100条一地址指令。
解：三地址指令格式如下：4 4 4 4OP A1 A2 A3指令操作码分配方案如下：4位OP0000，……， A1,A2,A3:8条三地址指令0111，1000，0000，……，……， A2，A3:16条二地址指令1000，1111，1001，0000，0000，……，……，……， A3:100条一地址指令1001，0110，0011，1001，0110，0100，……，……，……，冗余编码1001，1111，1111，可用来扩充一、零地址指令条数1010，……，冗余编码1111，可用来扩充三、二、一、零地址指令条数设指令字长为16位，采用扩展操作码技术，每个操作数的地址为6位。
计算机组成与设计第三版第七章课后答案
7.12存储器读写操作时，地址信号、片选信号、读写命 令、读出的数据或写入的数据，在时间配合上要满足些 什么关系？
答：存储器读写操作时，地址信号、片选信号、读写 命令、读出的数据或写入的数据，它们之间在时序配 合要满足以下这些条件：有了稳定的地址与片选信号 才可以读；有了稳定的地址和写入的数据，再有了片 选信号才能再给出写命令，以便保证无误的写操作。 此外，这些信号应有一定的持续时间，以保证读写操 作得以正常完成。
7.2多级结构的存储器是由哪三级存储器组成的？每一级 存储器使用什么类型的存储器介质，这些介质的主要特 性是什么？在多级结构的存储器系统中，何谓信息的一 致性原则和包含性原则？
解：三级存储器由高速缓冲储存器，主存储器，虚拟存储器组成。 使用的存储器介质：高速缓存SRAM、主存DRAM、虚存DISC。 这些介质的主要特性：高速缓存块传送、主存以页传送、虚存以 文件传送；它们的速度依次降低，每位价格依次降低；它们的管 理依次由硬件、OS、OS/用户；。 一致性原则：同一个信息会同时存放在几个级别的存储器中，此 时，这一信息在几个级别的存储器中必须保持相同的值。 包含性原则：处在内层（更靠近CPU）存储器中的信息一定被 包含在各外层的存储器中，即内层（更靠近CPU）存储器中的 全部信息一定是各外层存储器中所存信息中一小部分的副本。
7.28阵列磁盘应用什么类型的接口卡？该卡上大体有些什么组成部 件？阵列盘中的RAID1，RAID1，RAID4和RAID5指的是什么类型的 容错处理？
RAID4模式，是为N个存储数据的磁盘分配另外一个专用于存储 奇偶校验信息的磁盘，它仍以数据散放为基础，但在把文件数据 分块写进多个数据磁盘的同时，对这些数据中相应的几位求出它 们的奇偶校验值，最终形成一个由奇偶校验值组成的信息块，并 将其写入专用于存储奇偶校验信息的磁盘，这被称为数据保护。 好处是提供了容错能力，缺点是比较费时，受奇偶磁盘的制约， 不支持多个数据磁盘的并行写操作。 RAID5模式，是对RAID4的改进。不再区分N个存储数据的磁盘 和另外一个专用的奇偶校验磁盘，它是把N+1个磁盘同等对待， 都用于存放数据和奇偶校验信息，在同一物理盘中，数据和奇偶 校验信息是以不同扇区的形式体现出来的，这被称为分布式数据 保护。它也提供了容错能力，而且可能可以对多个磁盘执行并行 的写操作。
计算机组成原理(蒋本珊)第七章汇总
第七章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．说明磁介质存储器的存储原理。
解：磁介质存储器的存储过程是一种电磁转换的过程。
在磁介质存储器中，信息是记录在一薄层磁性材料上的，这个薄层称为磁层。
磁层与所附着的载体称为记录介质或记录媒体。
磁头是磁记录设备的关键部件之一，是一种电磁转换元件，能把电脉冲表示的二进制代码转换成磁记录介质上的磁化状态，即电→磁转换；反过来，能把磁记录介质上的磁化状态转换成电脉冲，即磁→电转换。
３．分别用RZ 、NRZ 、NRZ唱１、PE 、FM 、MFM 和M２ FM 制记录方式记录下述数据序列，画出写电流波形。
（１）１１０１１０１１１０１１０（２）１０１０１１００１１０００解：（１）写电流波形如图７-９（a）所示。
（２）写电流波形如图７-９（b）所示。
４．若对磁介质存储器写入数据序列１００１１，请画出不归零唱１制、调相制、调频制、改进的调频制等记录方式的写电流波形。
解：写电流波形如图７-１０所示。
５．主存储器与磁介质存储器在工作速度方面的指标有什么不同？为什么磁盘存储器采用两个以上的指标来说明其工作速度？解：主存储器速度指标主要有存取速度和存取周期，而磁介质存储器速度指标为平均存取时间，这是因为磁介质存储器采用顺序存取或直接存取方式。
磁盘存储器的平均存取时间至少应当包括平均寻道时间和平均等待时间两部分，因为磁盘存储器首先需要将磁头移动到指定的磁道上，然后将记录块旋转到磁头下方才能进行读写。
６．某磁盘组有六片磁盘，每片可有两个记录面，存储区域内径为２２cm ，外径为３３cm ，道密度４０道／cm ，位密度４００ b／cm ，转速２４００ r／min 。
计算机组成原理第七章
计算机组成原理第七章首先，让我们来看看CPU的组成部分。
一个典型的CPU由控制器（Control Unit）和算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，简称ALU）组成。
控制器负责指令的解码和执行，而ALU负责处理数据的运算和逻辑操作。
此外，CPU还包括寄存器、时钟和总线等重要的组件。
在CPU的工作过程中，指令周期是一个非常关键的概念。
指令周期是指执行一条指令所需的时间，它通常包括取指令、译码、执行和访存等阶段。
指令周期的长度取决于CPU的设计和时钟频率等因素。
为了提高CPU的运行效率，指令流水线（Instruction Pipeline）被引入到CPU的设计中。
指令流水线将指令的执行过程分为多个阶段，并在每个阶段同时执行不同指令的不同阶段。
这样可以提高指令的吞吐量和CPU的性能。
然而，指令流水线也会带来一些问题，比如数据冒险（Data Hazard）和控制冒险（Control Hazard）。
数据冒险是指由于数据相关性引起的指令执行顺序的问题，而控制冒险是指由于分支指令的执行带来的指令流程的问题。
为了解决这些问题，CPU引入了数据前推（Data Forwarding）和分支预测（Branch Prediction）等技术。
除了指令流水线，中断处理也是CPU设计中的一个重要问题。
中断是指CPU在执行指令的过程中，由外部设备或程序发出的中断请求信号。
CPU在接收到中断信号后，会暂停当前的指令执行，保存当前的上下文，然后处理中断请求。
处理完中断后，CPU会恢复之前的指令执行。
最后，超标量技术是一种用于提高CPU性能的技术。
超标量CPU可以同时执行多条指令，以提高指令的吞吐量和CPU的性能。
它通过增加ALU、寄存器和流水线等资源来实现。
总的来说，计算机组成原理第七章主要介绍了CPU的设计和工作原理。
通过学习这一章，我们可以了解到CPU的组成部分、指令周期、指令流水线、中断处理和超标量技术等关键概念。
7计算机组成原理(第七章)
3
1、外设的一般功能 、
外设在计算机和其它机器之间、 外设在计算机和其它机器之间、以及计算机和用户之 间提供联系，其主要作用如下： 间提供联系，其主要作用如下： 人机对话的通道 完成数据变换的设备 软件和信息的驻留地 计算机在各领域应用的桥梁 外设种类很多，归纳起来具有以下特点： 外设种类很多，归纳起来具有以下特点： 由信息载体、 由信息载体、驱动装置和控制电路组成 工作速度比主机慢得多 信息类型和结构各不相同 电气特性也不相同
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2、信息的记录方式 、
在实际应用中，磁性材料写入二进制 或 是靠不同的写入电流 在实际应用中，磁性材料写入二进制0或1是靠不同的写入电流 波形来实现的。形成不同写入电流波形的方式称为记录方式 记录方式。 波形来实现的。形成不同写入电流波形的方式称为记录方式。
调频制：写“1”时，磁头线圈加正向脉冲电流，然后电流归 ；写 归零制： 每个位单元起始处，写电流改变一次方向， 归零制 ：每个位单元起始处，写电流改变一次方向，写入信号作为 时 磁头线圈加正向脉冲电流，然后电流归0； 本位的同步信号；位单元中间记录信息， 时位单元中间不变， 本位的同步信号；位单元中间记录信息，写0时位单元中间不变， 时位单元中间不变 “0”时，磁头线圈加负向脉冲电流，写完后电流也归 。归零制具 时 磁头线圈加负向脉冲电流，写完后电流也归0。 改进调频制写“1”时，磁头线圈有正向电流；写“0”时，磁头线圈 ：写“1”时，写电流在位单元中间改变一次方向；写 时 写电流在位单元中间改变一次方向； 不归零制： 不归零制： 时 磁头线圈有正向电流； 时 时位单元中间改变一次方向。这样， 时位单元变化1次 写1时位单元中间改变一次方向。这样，写0时位单元变化 次，写 时位单元中间改变一次方向 已经不用。 时位单元变化 有自同步能力，但记录密度低， ；写两个或两个以上“0”时，写电 有自同步能力磁头线圈中始终有电流。无自同步能力，也不用。 一个“ 时，磁头线圈中始终有电流。无自同步能力，也不用。 一个“0”时。，但记录密度低，已经不用。 有负向电流。 写电流不改变方向； 有负向电流 写电流不改变方向 写两个或两个以上“ 时 就翻不归零制： 用频率的变化表示0和 。“ 时改变方向 时改变方向， 见1就翻不归零制：流过磁头的电流只有在记录有自同步能力。 ， 就翻不归零制 1时位单元变化 次。用频率的变化表示 和1。有自同步能力。 时位单元变化2次 流过磁头的电流只有在记录“1”时改变方向 时位单元变化 流在位单元边界改变方向（位间相关性编码，以减少磁通翻转次数， 流在位单元边界改变方向（位间相关性编码，以减少磁通翻转次数， 记录“ 时电流方向不变 磁头线圈中始终有电流。无自同步能力， 时电流方向不变。 记录“0”时电流方向不变。磁头线圈中始终有电流。无自同步能力， 提高记录密度）。有自同步能力。 ）。有自同步能力 提高记录密度）。有自同步能力。 ）；写 调相制 ：写“1”时，写电流在位单元中间正跳变 时 写电流在位单元中间正跳变（ ）； 需要增设同步磁道来提供外加同步选通信号。 需要增设同步磁道来提供外加同步选通信号。 （-I→+I）；写 ）。读出时 “0”时，写电流在位单元中间负跳变（+I→-I）。读出时，位单元 时 写电流在位单元中间负跳变（ ）。读出时， 中间的转换区将产生读出信号，该信号既是数据信号， 中间的转换区将产生读出信号，该信号既是数据信号，又是同步信 所以调相制具有自同步能力。 号，所以调相制具有自同步能力。
计算机组成原理教材习题解答(1)
计算机组成原理蒋本珊编著教材习题解答第1章概论１．电子数字计算机和电子模拟计算机的区别在哪里？解：电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算的过程是不连续的；电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量，运算的过程是连续的。
２．冯·诺依曼计算机的特点是什么？其中最主要的一点是什么？解：冯·诺依曼计算机的特点如下：①计算机<指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成；②计算机内部采用二进制来表示指令和数据；③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。
第③点是最主要的一点。
３．计算机的硬件是由哪些部件组成的？它们各有哪些功能？解：计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。
它们各自的功能是：①输入设备：把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。
②输出设备：将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。
③存储器：用来存放程序和数据。
④运算器：对信息进行处理和运算。
⑤控制器：按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。
４．什么叫总线？简述单总线结构的特点。
解：总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。
单总线结构即各大部件都连接在单一的一组总线上，这个总线被称为系统总线。
CPU 与主存、CPU 与外设之间可以直接进行信息交换，主存与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而无须经过CPU 的干预。
５．简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。
解：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。
第０级为硬件组成的实体。
第１级是微程序级。
这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。
第２级是传统机器级。
计算机组成原理课件第07章
3）总线工作时钟频率 简称总线时钟，用以描述总线工作速 度快慢，用总线上单位时间（每秒）可传送 数据的次数表示，常用单位为MHz。总线时 钟频率越高，单位时间通过总线传送数据的 次数越多，总线带宽也就越大。 由于计算机中不同设备的速度不同， 需要的数据量多少也不同，因而通向不同设 备的总线时钟也不尽相同，需要将系统时钟 经分频供给不同的设备和总线使用。
指令系统：在单总线系统中，访问主存和I/O 传送可使用相同的操作码或者说使用相同的 指令，但它们使用不同的地址。在双总线系 统中，访存操作和I/O操作各有不同的指令， 由操作码规定是使用存储总线还是使用系统 总线。
吞吐量：计算机系统的吞吐量是指流入、处 理和流出系统的信息的速率。在三总线系统 中，由于将CPU的一部分功能下放给通道， 由通道对外设统一管理并实现外设与主存之 间的数据传送，因而系统的吞吐能力比单总 线系统强得多。
⑵、设备总线
IDE（Integrated Drive Electronics集成驱动电子设备），是一 种在主机处理器和磁盘驱动器之间广泛使用的集成总线。硬盘 及光盘驱动器。
SCSI（Small Computer System Interface小型计算机系统接口 ），各种计算机的系统接口。与IDE相比，能明显提高I/O速度 ，容易连接更多设备。但需专用SCSI接口卡，贵。 VESA（Video Electronics Standard Association），是针对 MPC要求高速传送运动图像的大量数据而设计的。由PCI取代。 AGP（Accelerated Graphics Port加速图形端口），是一种新 型视频接口技术标准，为传输视频和三维图形数据提供了切实 可行的解决方案。32位，66MHz，能以133MHz工作，最高传输 率高达533Mbps，是PCI的4倍。 USB（Universal Serial Bus通用串行总线），基于通用的连接 技术，可实现外设的简单快速连接，支持热插拔，成本低。
计算机组成原理 蒋本珊 习题解答
-2
15．某浮点数字长 32 位，格式如下。其中阶码部分 8 位，以 2 为底，移码表示；尾数 部分一共 24 位（含 1 位数符） ，补码表示。现有一浮点代码为(8C5A3E00)16，试写出它所表 示的十进制真值。 0 阶码 7 8 数符
12
9 尾数
31
[解] (8C5A3E00)16 = 1000 1100 0101 1010 0011 1110 0000 0000 B 真值：+0.10110100011111×2 =（101101000111.11）2=（2887.75）10 17．将下列十进制数转换为 IEEE 短浮点数： （1）28.75； （3）-0.625； （5）-1000.5。 [解] (1) 28.75=11100.11=1.110011×2 符号位=0 阶码=127+4=131 IEEE 短浮点数格式：0,10000011,110 0110 0000 0000 0000 0000 即 41E60000H （3）-0.625=0.101= -1.01*2 符号位=1 阶码=127-1=126 IEEE 短浮点数格式：1,01111110,010 0000 0000 0000 0000 0000 即 BF200000H
9
9
16
9 位零页地址 （零页寻址） 9 位当前页地址 （当前页寻址）
∴ 指令的零页寻址的范围为 0～2 -1 号存储单元，当前页寻址的范围也指令所在页有 关，可访问当前页内的 0～2 -1 号存储单元。由于“当前页”可以是 64K 字主存的任意一页， 所以指令可能访问到的地址是 0～2 -1 号存储单元。 (4) 需从 10 位的地址字段中留出 2 位来标志“直接/间接”和“Z/C” ，余下 8 位为形式 地址。 6位 OP 1位 1位 Z/C @
计算机组成原理课件第07章
02
控制器设计原理
控制器基本功能与组成
控制器的基本功能
按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机 的启动、调速、制动和反向的主令装置。
控制器的组成
由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，是 发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
计算机组成原理课件第07章
• 指令系统概述 • 控制器设计原理 • 存储器层次结构 • 输入输出系统概述 • 总线技术原理及应用 • 计算机组成原理课程总结与展望
01
指令系统概述
指令系统基本概念
01
02
03
指令
计算机执行某种操作的命 令，是程序员用来控制计 算机的基本手段。
指令系统
一台计算机中所有指令的 集合，反映了计算机的基 本功能。
指令类型与功能
数据传送类指令
用于在寄存器之间、寄存器与内 存之间传送数据。
算术运算类指令
用于执行加、减、乘、除等算术 运算。
逻辑运算类指令
用于执行与、或、非等逻辑运算 。
系统控制类指令
用于管理计算机系统资源，如内 存分配、中断处理等。
输入输出类指令
用于与外部设备交换数据，实现 数据的输入和输出。
程序控制类指令
指令格式
指令的表示形式，通常由 操作码和操作数地址码两 部分组成。
指令格式与寻址方式
指令格式
包括操作码、地址码等部分，用 于表示指令的操作性质和操作对
象。
寻址方式
确定操作数有效地址的方式，包括 立即寻址、直接寻址、间接寻址等。
寻址空间
指令能够访问的存储空间范围，与 计算机的地址结构和寻址方式有关。
计算机组成原理第7章习题指导
第7章 指 令 系 统例7.1 假设指令字长为16位，操作数的地址码为6位，指令有零地址、一地址、二地址三种格式。
（1）设操作码固定，若零地址指令有P 种，一地址指令有Q 种，则二地址指令最多有几种？（2）采用扩展操作码技术，若二地址指令有X 种，零地址指令有Y 种，则一地址指令最多有几种？解:（1）根据操作数地址码为6位，则二地址指令中操作码的位数为16 – 6 – 6 = 4。
这4位操作码可有24=16种操作。
由于操作码固定，则除去了零地址指令P 种，一地址指令Q 种，剩下二地址指令最多有16 – P – Q 种。
（2）采用扩展操作码技术，操作码位数可变，则二地址、一地址和零地址的操作码长度分别为4位、10位和16位。
可见二地址指令操作码每减少一种，就可多构成26种一地址指令操作码；一地址指令操作码每减少一种，就可多构成26种零地址指令操作码。
因二地址指令有X 种，则一地址指令最多有()6422×−X 种。
设一地址指令有M 种，则零地址指令最多有()[]664222×−×−M X 种。
根据题中给出零地址指令有Y 种，即()[]664222×−×−=M X Y则一地址指令 ()664222−×−×−=Y X M例7.2 设相对寻址的转移指令占3个字节，第一字节为操作码，第二、三字节为相对位移量（补码表示），而且数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式。
每当CPU 从存储器取出一个字节时，即自动完成 (PC) + 1 → PC 。
（1）若PC 当前值为240（十进制），要求转移到290（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？（2）若PC 当前值为240（十进制），要求转移到200（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？解：（1）PC 当前值为240，该指令取出后PC 值为243，要求转移到290，即相对位移量为290 –243 = 47，转换成补码为2FH 。
计算机组成原理第七章
工业上制定了一个称为RAID的标准，它分为7级(RAID 0～RAID 6)。这些级别不是表示层次关系，而是指出了不同存储容量、可靠性、数据传输能力、I/O请求速率等方面的应用需求。
台号
柱号（磁道）号
扇区号
盘面号/磁头号
7.3磁盘存储设备的技术发展
一、磁盘cache 随着微电子技术的飞速发展，CPU的速度每年增长1倍左右，主存芯片容量和磁盘驱动器的容量每15年增长1倍左右。但磁盘驱动器的存取时间没有出现相应的下降，仍停留在毫秒(ms)级。而主存的存取时间为纳秒(ns)级，两者速度差别十分突出，因此磁盘I/O系统成为整个系统的瓶颈。为了减少存取时间，可采取的措施有：提高磁盘机主轴转速，提高I/O总线速度，采用磁盘cache等。主存和CPU之间设置高速缓存cache是为了弥补主存和CPU之间速度上的差异。同样，磁盘cache是为了弥补慢速磁盘和主存之间速度上的差异。
7.2磁盘存储设备
磁盘驱动器和控制器 磁盘驱动器是一种精密的电子和机械装置，因此各部件的加工安装有严格的技术要求。对温盘驱动器，还要求在超净环境下组装。各类磁盘驱动器的具体结构虽然有差别，但基本结构相同，主要由定位驱动系统、主轴系统和数据转换系统组成。如下图是磁盘驱动器外形和结构示意图。
7.2磁盘存储设备
第三个是数据传送时间。
7.2磁盘存储设备
数据传输率：磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数，叫数据传输率，传输率与存储设备和主机接口逻辑有关。从主机接口逻辑考虑，应有足够快的传送速度向设备接收/发送信息。从存储设备考虑，假设磁盘旋转速度为n转/秒，每条磁道容量为N个字节，则数据传输率： Dr=nN(字节/秒) 或Dr=D·v(字节/秒)
计算机组成原理
*难
点
本章概念、名词较多， 本章概念、名词较多，这些只是为 进一步深化学习打下基础， 进一步深化学习打下基础，因此严格 讲本章没什么难点， 讲本章没什么难点，只要建立计算机 组成的框架即可。 组成的框架即可。对指令和数据都以 代码存于存储器中， 0 或1 代码存于存储器中，计算机如 何区分它们这一问题， 何区分它们这一问题，应特别注意重 点理解。 点理解。
2.计算机的结构和功能 2.计算机的结构和功能 (1)功能 从本质上来说，计算机的结构和功能运作都很简单。 从本质上来说，计算机的结构和功能运作都很简单。 基本功能： 基本功能：数据处理 数据存储 数据传送、 数据传送、控制 (2) 结构 计算机是以某种方式与其外部环境交互的实体。概括地说， 计算机是以某种方式与其外部环境交互的实体。概括地说， 与外部环境的所有连接可以划分为外围设备和通信线路。 与外部环境的所有连接可以划分为外围设备和通信线路。主 要有4种结构组件： 要有4种结构组件： 中央处理单元（CPU）：控制计算机的操作并完成数据处理 中央处理单元（ 中央处理单元 CPU） 主存储器：存储数据 主存储器： 主存储器 I/O：在计算机及其外部环境之间传输数据 I/O： I/O 系统互连：为CPU、主存和I/O之间提供某些通信机制 系统互连： CPU、主存和I/O I/O之间提供某些通信机制 系统互连
1.随机读写存储器的工作原理。 随机读写存储器的工作原理。 SRAM存储器 (1) SRAM存储器 DRAM存储器 (2) DRAM存储器 2.只读存储器的工作原理， 只读存储器的工作原理， ROM存储器 (1) ROM存储器 EPROM存储器 (2) EPROM存储器 (3) 芯片内部结构 存储器的组织( 位扩展、 3. 存储器的组织 ( 位扩展 、 字扩 字位同时扩展） 展、字位同时扩展）
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（完整版）计算机组成原理参考答案汇总.doc红色标记为找到了的参考答案，问答题比较全，绿色标记为个人做的，仅供参考！第一章计算机系统概述1.目前的计算机中，代码形式是______。
A．指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B．指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放C．指令和数据都以二进制形式存放D．指令和数据都以十进制形式存放2.完整的计算机系统应包括 ______。
A.运算器、存储器、控制器B.外部设备和主机C.主机和实用程序D.配套的硬件设备和软件系统3.目前我们所说的个人台式商用机属于______。
A. 巨型机B.中型机C.小型机D.微型机4. Intel80486是32位微处理器，Pentium 是 ______位微处理器。
Ａ．１６Ｂ．３２Ｃ．４８Ｄ．６４5.下列 ______属于应用软件。
A. 操作系统B.编译系统C.连接程序D. 文本处理6.目前的计算机，从原理上讲______。
A.指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B.指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放C.指令和数据都以二进制形式存放D.指令和数据都以十进制形式存放7.计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是 ______。
A. 巴贝奇B. 冯 .诺依曼C.帕斯卡D.贝尔8.通常划分计算机发展时代是以（）为标准A. 所用的电子器件B. 运算速度C. 计算机结构D.所有语言9.到目前为止，计算机中所有的信息任以二进制方式表示的理由是（）A. 节约原件B. 运算速度快C. 由物理器件的性能决定D.信息处理方便10. 冯 . 诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）A. 指令操作码的译码结果C. 指令周期的不同阶段B. 指令和数据的寻址方式D.指令和数据所在的存储单元11.计算机系统层次结构通常分为微程序机器层、机器语言层、操作系统层、汇编语言机器层和高级语言机器层。
(完整版)计算机组成原理知识点总结
《计算机组成原理》（白中英）复习第一章计算机系统概论电子数字计算机的分类（P1）通用计算机（超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机）和专用计算机。
计算机的性能指标（P5）数字计算机的五大部件及各自主要功能（P6）五大部件：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。
存储器主要功能：保存原始数据和解题步骤。
运算器主要功能：进行算术、逻辑运算。
控制器主要功能：从内存中取出解题步骤(程序)分析，执行操作。
输入设备主要功能：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。
输出设备主要功能：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。
计算机软件（P11）系统程序——用来管理整个计算机系统应用程序——按任务需要编制成的各种程序第二章运算方法和运算器课件+作业第三章内部存储器存储器的分类（P65）按存储介质分类：易失性：半导体存储器非易失性：磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器按存取方式分类：存取时间与物理地址无关（随机访问）：随机存储器RAM ——在程序的执行过程中可读可写只读存储器ROM ——在程序的执行过程中只读存取时间与物理地址有关（串行访问）：顺序存取存储器磁带直接存取存储器磁盘按在计算机中的作用分类：主存储器：随机存储器RAM ——静态RAM 、动态RAM只读存储器ROM ——MROM 、PROM 、EPROM 、EEPROM Flash Memory高速缓冲存储器（Cache）辅助存储器——磁盘、磁带、光盘存储器的分级（P66）存储器三个主要特性的关系：速度、容量、价格/位多级存储器体系结构：高速缓冲存储器（cache）、主存储器、外存储器。
主存储器的技术指标（P67）存储容量：存储单元个数M ×每单元位数N存取时间：从启动读(写)操作到操作完成的时间存取周期：两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间，时间单位为ns。
存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量，位/秒、字节/每秒，是衡量数据传输速率的重要技术指标。
计算机组成原理课件第7章PPT课件
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一、程序控制方式
查询传送方式：
开始
取外设状态
外设准备 就绪？
N Y
传送数据
传送完否？
N
Y 结束
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9
二、中断方式
中断的基本概念：中断是指当CPU正在执行程序过程中，由于某一突发 事件的发生，CPU暂时中止正在执行的程序，转去处理突发事件，待处 理完毕后，再返回到原来被中止的程序继续执行。可见中断是一个过程， 能够引起中断的突发事件称为中断源，根据中断源不同，可以将中断分 为硬件中断和软件中断。
在多级中断中，如果每一级请求线上还连接有多个中断源设 备，那么在识别中断源时，还需要进一步用串行链式方式查 询。这意味着要用二维方式来设计中断排队逻辑。
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18
多级中断
中断屏蔽 （1）为每个或每级中断源设置一
个中断屏蔽位，改变屏蔽码后处 理机响应各个中断源的中断请求 和实际中断服务的先后次序
AEN 1
A9 1
A8
…
1
A3 1
A2
…
1
A0 1
& 74LS30
74LS30 ≧ 1Y & 74LS20
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7.2 输入与输出
一、程序控制方式 二、中断方式 三、DMA方式 四、通道方式
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7
一、程序控制方式
无条件传送方式：无条件传送方式又称同步 传送方式。 适用于一些简单的外设，如开 关、继电器、数码管、发光二极管等，CPU 在任何时候都可以用IN或OUT指令直接对这 些外设进行输入/输出操作。由于在这种方 式下CPU对外设进行输入/输出操作时无需考 虑外设的状态，故称为无条件传送方式。
计算机组成原理知识点梳理蒋本珊
计算机组成原理知识点梳理第一章概论1、组成计算机的五大部件及其功能。
输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器输入设备：把人们编好的程序和原始数据送到计算机中，并且将他们转换为计算机内部所能识别和接受的信息方式。
输出设备：将计算机的处理结果以数字、字符、图形、图像、声音等形式送出计算机。
运算器：对信息进行处理和运算的部件。
控制器：按照人们预先确认的操作步骤，控制整个计算机的各个部件有条不紊地自动工作。
2、系统总线分类（数据总线、地址总线、控制总线）系统总线按传送信息的不同可以细分为地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线：由单方向的多根信号线组成，用于CPU向主存、外设传输地址信息数据总线：由双方向的多根信号线组成，CUP可以沿这些线从主存或外设读入数据，也可以沿这些线向主存或外社送出数据控制总线：传输控制信息，包括CUP送出的控制命令和主存或外设返回CPU 的反馈信号3、冯.洛伊曼结构和哈佛结构的原理、特点。
冯·诺伊曼结构的主要特点是存储程序控制1. 冯·诺依曼结构冯·诺依曼结构即指令和数据是不加区别地混合存储在同一个存储器中的，共享数据总线。
指令地址和数据地址指向同一个存储器的不同物理位置，指令和数据的宽度相同。
由于指令和数据存放在同一存储器中，因此冯·诺依曼结构中不能同时取指令和取操作数。
2. 哈佛结构哈佛结构的指令和数据是完全分开的，存储器分为两部分，一个是程序存储器，用来存放指令，另一个是数据存储器，用来存放数据。
这意味着在一个机器周期内可以同时准备好指令和操作数，本条指令执行时可以预先读取下一条指令，所以哈佛结构的中央处理器通常具有较高的执行效率。
4、计算机的性能指标有哪些？机器字长、数据通路宽度、主存容量、运算速度（吞吐量和响时间、主频和CPU时钟周期、CPI、CPU执行时间、MIPS和MFLOPS）1.机器字长机器字长是指参与运算的数的基本位数，它是由加法器、寄存器的位数决定的。
计算机组成原理蒋本珊第二版答案
计算机组成原理蒋本珊第二版答案【篇一：计算机组成原理(蒋本珊)第六章】有哪几种控制方式？各有何特点？解：控制器的控制方式可以分为３种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。
这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。
异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。
联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。
２．什么是三级时序系统？解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。
计算机中每个指令周期划分为若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。
３．控制器有哪些基本功能？它可分为哪几类？分类的依据是什么？解：控制器的基本功能有：（１）从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。
（２）对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
（３）指挥并控制cpu 、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型３类，分类的依据在于控制器的核心———微操作信号发生器（控制单元cu）的实现方法不同。
４．中央处理器有哪些功能？它由哪些基本部件所组成？５．中央处理器中有哪几个主要寄存器？试说明它们的结构和功能。
解：cpu 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。
专用寄存器是专门用来完成某一种特殊功能的寄存器，如程序计数器pc 、指令寄存器ir 、存储器地址寄存器mar 、存储器数据寄存器mdr 、状态标志寄存器pswr 等。
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第七章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．说明磁介质存储器的存储原理。
解：磁介质存储器的存储过程是一种电磁转换的过程。
在磁介质存储器中，信息是记录在一薄层磁性材料上的，这个薄层称为磁层。
磁层与所附着的载体称为记录介质或记录媒体。
磁头是磁记录设备的关键部件之一，是一种电磁转换元件，能把电脉冲表示的二进制代码转换成磁记录介质上的磁化状态，即电→磁转换；反过来，能把磁记录介质上的磁化状态转换成电脉冲，即磁→电转换。
３．分别用RZ 、NRZ 、NRZ唱１、PE 、FM 、MFM 和M２ FM 制记录方式记录下述数据序列，画出写电流波形。
（１）１１０１１０１１１０１１０（２）１０１０１１００１１０００解：（１）写电流波形如图７-９（a）所示。
（２）写电流波形如图７-９（b）所示。
４．若对磁介质存储器写入数据序列１００１１，请画出不归零唱１制、调相制、调频制、改进的调频制等记录方式的写电流波形。
解：写电流波形如图７-１０所示。
５．主存储器与磁介质存储器在工作速度方面的指标有什么不同？为什么磁盘存储器采用两个以上的指标来说明其工作速度？解：主存储器速度指标主要有存取速度和存取周期，而磁介质存储器速度指标为平均存取时间，这是因为磁介质存储器采用顺序存取或直接存取方式。
磁盘存储器的平均存取时间至少应当包括平均寻道时间和平均等待时间两部分，因为磁盘存储器首先需要将磁头移动到指定的磁道上，然后将记录块旋转到磁头下方才能进行读写。
６．某磁盘组有六片磁盘，每片可有两个记录面，存储区域内径为２２cm ，外径为３３cm ，道密度４０道／cm ，位密度４００ b／cm ，转速２４００ r／min 。
试问：（１）共有多少个存储面可用？（２）共有多少个圆柱面？（３）整个磁盘组的总存储容量有多少？（４）数据传送率是多少？（５）如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一存储面上还是记录在同一圆柱面上？为什么？（６）如果采用定长信息块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？寻址命令中如何表示磁盘地址？７．某磁盘存储器的转速为３０００ r／min ，共有４个盘面，５道／mm ，每道记录信息１２２８８B ，最小磁道直径为２３０mm ，共有２７５道。
试问：（１）该磁盘存储器的存储容量是多少？（２）最高位密度和最低位密度是多少？（３）磁盘的数据传送率是多少？（４）平均等待时间是多少？解：（１）磁盘存储器的容量＝４×２７５×１２２８８B ＝１３５１６８００B（２）最高位密度D１＝每道信息量÷内圈圆周长＝１２２８８÷（π×最小磁道直径）≈１７B／mm 。
最低位密度D２＝每道信息量÷外圈圆周长＝１２２８８÷（π×最大磁道直径）≈１１．５B／mm 。
（３）磁盘数据传输率C ＝５０×１２２８８＝６１４４００B／s８．某磁盘组有效盘面２０个，每个盘面上有８００个磁道。
每个磁道上的有效记忆容量为１３０００B ，块间隔２３５B ，旋转速度３０００ r／min 。
试问：（１）在该磁盘存储器中，若以１０００B 为一个记录，这样，一个磁道能存放１０个记录。
若要存放１２万个记录，需要多少个圆柱面（一个记录不允许跨越多个磁道）？（２）这个磁盘存储器的平均等待时间是多少？（３）数据传送率是多少？解：（１）一个圆柱面可存放２００个记录，１２００００个记录需要６００个圆柱面。
（２）平均等待时间为旋转半圈的时间，１０ms 。
９．某磁盘格式化为２４个扇区和２０条磁道。
该盘能按需要选择顺时针或逆时针旋转，旋转一圈的时间为３６０ms ，读一块数据的时间为１ms 。
该片上有３个文件：文件A 从磁道６、扇区１开始占有２块；文件B 从磁道２、扇区５开始占有５块；文件C 从磁道５、扇区３开始占有３块。
试问：该磁盘的平均等待时间为多少？平均寻道时间是多少？若磁头移动和磁盘转动不同时进行，且磁头的初始位置在磁道０、扇区０，按顺序C 、B 、A 读出上述３个文件，总的时间是多少？在相同的初始位置情况下，读出上述３个文件的最短时间是多少？此时文件的读出次序应当怎样排列？解：平均等待时间为１８０ms 。
磁盘分为２４个扇区，等待一个扇区的时间为１５ms 。
平均寻道时间为磁头移动１０条磁道的时间，设移动一个磁道的时间为n ，则平均寻道时间为１０n 。
按顺序C 、B 、A 读出上述３个文件，总的时间包括：总的寻道时间：移动５道时间＋移动３道时间＋移动４道时间＝移动１２道时间＝１２n总的等待时间：（３＋１＋９）×１５＝１９５ms总的读出数据时间：（３＋５＋２）×１＝１０ms读出上述３个文件的最短时间包括：总的寻道时间：移动２道时间＋移动３道时间＋移动１道时间＝移动６道时间＝６n总的等待时间：（５＋７＋５）×１５＝２５５ms总的读出数据时间不变。
此时文件的读出次序为B 、C 、A 。
１０．什么是光盘？简述光盘的工作原理。
解：相对于利用磁通变化和磁化电流进行读写的磁盘而言，用光学方式读写信息的圆盘称为光盘，以光盘为存储介质的存储器称为光盘存储器。
CD唱ROM 光盘上有一条从内向外的由凹痕和平坦表面相互交替而组成的连续的螺旋形路径，当一束激光照射在盘面上，靠盘面上有无凹痕的不同反射率来读出程序和数据。
CD唱R 光盘的写入是利用聚焦成１μm 左右的激光束的热能，使记录介质表面的形状发生永久性变化而完成的，所以只能写入一次，不能抹除和改写。
CD唱RW 光盘是利用激光照射引起记录介质的可逆性物理变化来进行读写的，光盘上有一个相位变化刻录层，所以CD唱RW 光盘又称为相变光盘。
１１．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。
１２．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。
１３．什么是随机扫描？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。
１４．什么是分辨率？什么是灰度级？它们各有什么作用？解：分辨率由每帧画面的像素数决定，而像素具有明暗和色彩属性。
黑白图像的明暗程度称为灰度，明暗变化的数量称为灰度级，分辨率和灰度级越高，显示的图像越清晰、逼真。
１５．某字符显示器，采用７×９点阵方式，每行可显示６０个字符，缓存容量至少为１２６０字节，并采用７位标准编码，试问：（１）如改用５×７字符点阵，其缓存容量为多少？（设行距、字距不变———行距为５，字距为１。
）（２）如果最多可显示１２８种字符，上述两种显示方式各需多大容量的字符发生器ROM ？解：（１）因为显示器原来的缓存为１２６０B ，每行可显示６０个字符，据此可计算出显示器的字符行数：１２６０÷６０＝２１（行）因为，原字符窗口＝８×１４＝（７＋１）×（９＋５），现字符窗口＝６×１２＝（５＋１）×（７＋５）。
所以，现显示器每行可显示８０个字符，显示器可显示的字符行数为２４行。
故缓存的容量为８０×２４＝１９２０B 。
（２） ROM 中为行点阵码７×９点阵方式：１２８×９×７＝１１５２×７（位）＝１１５２（字节）５×７点阵方式：１２８×７×５＝８９６×５（位）＝８９６（字节）注：为存储方便，每个行点阵码占用一个字节。
１６．某CRT 显示器可显示６４种ASCII 字符，每帧可显示６４列×２５行，每个字符点阵为７×８，即横向７点，字间间隔１点，纵向８点，排间间隔６点，场频５０Hz ，采用逐行扫描方式。
试问：（１）缓存容量有多大？（２）字符发生器（ROM）容量有多大？（３）缓存中存放的是字符的ASCII 码还是字符的点阵信息？（４）缓存地址与屏幕显示位置如何对应？（５）设置哪些计数器以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同步？它们的分频关系如何？解：（１）缓存容量：６４×２５＝１，６KB（不考虑显示属性），６４×２５×２＝３．２KB（考虑显示属性）。
（２）字符发生器（ROM）容量＝６４×８＝５１２B 。
（３）缓存中存放的是字符的ASCII 码。
（４）屏幕显示位置自左至右，从上到下，相应地缓存地址由低到高，每个地址码对应一个字符显示位置。
设字符在屏幕上的位置坐标为（X ，Y ），即行地址为X ，列地址为Y ，则缓存地址＝ X ×８０＋ Y （未考虑显示属性）。
（５）设置４个计数器以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同步。
它们的分频关系是：点计数器：８分频（包括横向７点和字间间隔１点）。
字计数器：７９分频（包括一行显示６４个字符和水平回扫折合的字符数）。
行计数器：１４分频（包括纵向８点，排间间隔６点）。
排计数器：２６分频（包括显示２５排字符和垂直回扫折合的字符排数）。
１７．某CRT 字符显示器，每帧可显示８０列×２０行，每个字符是７×９点阵，字符窗口９×１４，场频为５０Hz 。