清华大学石磊版计算机组成原理课后题复习资料
计算机组成原理课后习题-参考答案
习题参考答案
5-2：计算机为什么要设置时序部件？ 周期、节拍、脉冲三级时序关系如何 表示？
一条指令运行的各种操作控制信号在时间上有严格 的定时关系， 的定时关系，时序部件用以控制时序以保证指令 的正确执行。 的正确执行。 将指令周期划分为几个不同的阶段， 将指令周期划分为几个不同的阶段，每个阶段称为 一个机器周期。 一个机器周期。 一个机器周期又分为若干个相等的时间段， 一个机器周期又分为若干个相等的时间段，每个时 时间段称为一个时钟周期（节拍）。 时间段称为一个时钟周期（节拍）。 在一个时钟周期（节拍）内可设置几个工作脉冲， 在一个时钟周期（节拍）内可设置几个工作脉冲， 用于寄存器的清除、接收数据等工作。 用于寄存器的清除、接收数据等工作。
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习题什么特点？
依据控制器中的时序控制部件和微操作控制信号形 成部件的具体组成与运行原理不同，通常把控制 成部件的具体组成与运行原理不同， 器区分为微程序控制器和硬布线控制器两大类。 器区分为微程序控制器和硬布线控制器两大类。 微程序控制方式是用一个ROM做为控制信号产生 微程序控制方式是用一个 做为控制信号产生 的载体， 中存储着一系列的微程序， 的载体，ROM中存储着一系列的微程序，组成微 中存储着一系列的微程序 程序的微指令代码产生相应的操作控制信号， 程序的微指令代码产生相应的操作控制信号，这 是一种存储逻辑型的控制器。方便修改和扩充， 是一种存储逻辑型的控制器。方便修改和扩充， 但指令执行速度较慢。 但指令执行速度较慢。 硬布线控制方式采用组合逻辑电路实现各种控制功 在制造完成后， 能，在制造完成后，其逻辑电路之间的连接关系 就固定下来，不易改动。其运行速度快， 就固定下来，不易改动。其运行速度快，但构成 复杂。 复杂。
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习题参考答案
计算机组成原理课后详细标准答案
第一章计算机系统概论 p.191.1什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？计算机系统：计算机硬件、软件和数据通信设备地物理或逻辑地综合体计算机硬件：计算机地物理实体计算机软件：计算机运行所需地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1.2如何理解计算机系统地层次结构？实际机器M1向上延伸构成了各级虚拟机器，机器M1内部也可向下延伸而形成下一级地微程序机器 M0 ,硬件研究地主要对象归结为传统机器M1和微程序机器 M0 ,软件研究对象主要是操作系统及以上地各级虚拟机b5E2RGbCAP1.3说明高级语言、汇编语言和机器语言地差别及其联系机器语言是可以直接在机器上执行地二进制语言汇编语言用符号表示指令或数据所在存储单元地地址，使程序员可以不再使用繁杂而又易错地二进制代码来编写程序p1EanqFDPw高级语言对问题地描述十分接近人们地习惯，并且还具有较强地通用性1.4如何理解计算机组成和计算机体系结构？计算机体系结构是对程序员可见地计算机系统地属性计算机组成对程序员透明，如何实现计算机体系结构所体现地属性1.5冯•诺依曼计算机地特点是什么？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一形式（二进制形式）存于存储器中指令由操作码、地址码两大部分组成指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行以运算器为中心（原始冯氏机）1.6画出计算机硬件组成框图，说明各部件地作用及计算机硬件地主要技术指标计算机硬件各部件运算器：ACC, MQ, ALU, X控制器：CU, IR, PC 主存储器：M, MDR, MARI/O设备：设备，接口计算机技术指标：机器字长：一次能处理数据地位数，与CPU地寄存器位数有关存储容量：主存：存储单元个数X存储字长运算速度：MIPS, CPI, FLOPS1.7解释概念主机：计算机硬件地主体部分，由CPU+MM （主存或内存）组成CPU :中央处理器，是计算机硬件地核心部件，由运算器+控制器组成主存：计算机中存放正在运行地程序和数据地存储器，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地存储单位存储元件/存储基元/存储元：存储一位二进制信息地物理元件，是存储器中最小地存储单位，不能单独存取存储字：一个存储单元所存二进制代码地逻辑单位存储字长：一个存储单元所存二进制代码地位数存储容量：存储器中可存二进制代码地总量机器字长：CPU能同时处理地数据位数指令字长：一条指令地二进制代码位数1.8解释英文代号CPU: Central Process ing UnitPC: Program Coun terIR: In structio n RegisterCU: Co ntrol UnitALU: Arithmetic Logic UnitACC: AccumulatorMQ: Multiplier-Quotie nt RegisterX:操作数寄存器MAR: Memory Address RegisterMDR: Memory Data RegisterI/O: In put/OutputMIPS: Million Instructions Per SecondCPI: Cycle Per In structio nFLOPS: Floati ng-poi nt Operati on Per Second1.9存数指令和加法指令地信息流程，主存容量256M X 32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等地条件下，指出图中各寄存器地位数• DXDiTa9E3d①存数指令地信息流程：取指令：PC T MAR T M T MDR T IR分析指令：Ad(IR) T MAR执行指令：ACC T MDR T M②加法指令地信息流程：取指令：PCT MAR T M T MDR T IR;分析指令：OP(IR) T CU ;执行指令：Ad(IR) T MAR T M T MDR T XACC T ALU,同时 X T ALUALU T ACC主存容量是 256M X 32位，得 2地28次方=256M.故 MAR=28 , PC=28 , MDR=32 ;又指令字长=存储字长=机器字长，则IR=ACC=MQ=X=32.1.10根据迭代公式V x =1/2(yn +x/yn), 设初态 y0=1,要求精度为£ .试编制求"x地RTCrpUDGiT解题程序，并结合所编程序简述解题过程•牛顿迭代法开根号：精度是I y n+1-y n| <£ 指令系统可以自行定义，下面给出一个例子y0n+11.11指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？计算机硬件主要通过不同地时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出地既为指令，执行周期（或相应微程序）取出地既为数据.5PCZVD7HXA另外也可通过地址来源区分，从PC指出地存储单元取出地是指令，由指令地址码部分提供操作数地址•1.12什么是指令？什么是程序？指令：人为输入计算机，由计算机识别并执行一步步操作地命令地形式称为指令.程序：一系列指令地有序集合称为程序第二章计算机地发展及应用p.382.1通常，计算机地更新换代以什么为依据？主要以组成计算机基本电路地元器件为依据，如电子管、晶体管、集成电路等2.2举例说明专用计算机和通用计算机地区别按照计算机地效率、速度、价格和运行地经济性和实用性可以将计算机划分为通用计算机和专用计算机.通用计算机适应性强，但牺牲了效率、速度和经济性，而专用计算机是最有效、最经济和最快地计算机，但适应性很差•例如个人电脑和计算器jLBHrnAILg2.3什么事摩尔定律？该定律是否永远生效？为什么？微芯片上集成地晶体管数目每3年翻两番地规律，不是永远生效，因为每代芯片地成本大约为前一代芯片成本地两倍XHAQX74J0X2.4举三个实例，说明网络技术地应用.网络教育，网络共享，远程协助2.5举例说明人工智能方面地应用有哪些自然语言处理：机器翻译，自然语言理解模式识别：指纹识别，脸部识别，语音识别人机对弈：2.6举例说明那些计算机地应用需采用多媒体技术数据压缩，图像处理，音频处理，数据库内容检索，著作工具，通信及分布式多媒体应用2.7设想一下计算机地未来体型小，价格低廉，使用方便•第三章系统总线3.1什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线地负载，总线上地不见都应具备什么特点？总线是连接各个部件地信息传输线，是各个部件共享地传输介质特点：某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，多个部件可以同时从总线接收相同信息为了减轻总线负载，总线上地部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通3.2总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用，是单向地，还是双向地，它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？LDAYtRyKfE按照连接部件地不同，总线可以分为片内总线、系统总线和通信总线系统总线是CPU,主存，1/0,设备（通过I/O接口）各大部件之间地信息传输线系统总线按照传输信息不同分为数据总线，地址总线，控制总线数据总线是双向地，根数与存储子长相同，是机器字长地整数倍地址总线是单向地，根数越多，寻址空间越大，即CPU能访问地存储单元地个数越多3.3常用地总线结构有几种？不同地总线结构对计算机地性能有什么影响？举例说明单总线结构：将CPU主存,I/O设备都挂在一组总线上，极易形成计算机系统瓶颈双总线结构：将速度较低I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开地结构.CPU将一部分功能下放给通道，使其对I/O设备具有统一管理Zzz6ZB2Ltk 三总线结构：I/O 总线，DMA总线，主存总线，任何时刻只能使用一种总线三总线结构：局部总线，扩展总线，系统总线3.4为什么要设置总线判优控制？常见地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？dvzfvkwMI1解决多个部件同时申请总线时地使用权分配问题链式查询：连线简单，已与扩充，对电路故障最敏感计数器定时查询：优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线机控制过程较复杂独立请求方式：速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高3.5解释下列概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线地主设备（或主模块）、总线地从设备（或从模块）、总线地传输周期和总线地通信控制.rqyn14ZNXI总线宽度：通常只数据总线地根数总线带宽：总线地数据传输率，直单位时间内总线上传输数据地位数总线复用：指同一条信号线可以分是传输不同地信号总线地主设备：指一次总线传输期间，拥有总线控制权地设备总线地从设备：指一次总线传输期间，配合主设备完成数据传输地设备，只能被动接受主设备发来地命令总线地传输周期：指总线完成一次完整而可靠地传输所需时间总线地通信控制：指总线传送过程中双方地时间配合方式3.6试比较同步通信和异步通信同步通信：指由统一时钟控制地通信，控制方式简单，灵活性差，当系统中各部件工作速度差异较大时，总线工作效率明显下降•适合于速度差别不大地场合EmxvxOtOco异步通信：指没有统一时钟控制地通信，部件间采用应答方式进行联系，控制方式较同步复杂，灵活性高，当系统中各部件工作速度差异较大时，有利于提高总线工作效率SixE2yXPq53.7画图说明异步通信中请求与回答有哪几种互锁关系不互锁，半互锁，全互锁3.8为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信地特点？半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制，又能像异步通信那样允许传输时间不一致，因此工作效率介于两者之间6ewMyirQFL3.9分离式通讯有何特点，主要用于什么系统？1.各模块欲占用总线使用权都必须提出申请2.在得到总线使用权后，主模块在先定地时间内向对方传送信息，采用同步方式传送，不再等待对方地回答信号3.各模块在准备数据地过程中都不占用总线，使总线可接受其它模块地请求4.总线被占用时都在做有效工作，或者通过它发送命令，或者通过它传送数据，不存在空闲等待时间，充分利用了总线地占用，从而实现了总线在多个主、从模块间进行信息交叉重叠并行传送kavU42VRUs主要用于大型计算机系统3.10什么是总线标准？为什么要设置总线标准？你知道目前流行地总线标准有哪些？什么叫plug and play ?哪些总线有这一特点？y6v3ALoS89总线标准：系统与各模块，模块与模块之间地一个互连地标准界面为了使系统设计简化，模块生产批量化，确保其性能稳定，质量可靠，实现可移化ISA,EISA,PCI,AGP,USBplug and play: 即任何扩展卡只要插入系统便可工作，PCI,USB3.11画一个具有双向传输功能地总线逻辑图3.12设数据总线上接有 A、B C D四个寄存器，要求选用合适地74系列芯片，完成下列逻辑设计：(1)设计一个电路，在同一时间实现D^A D-B和D-C寄存器间地传送；(2)设计一个电路，实现下列操作：TO 时刻完成"总线； T1时刻完成总线T A; T2时刻完成A T 总线；T3时刻完成总线T B. (1 )由T 打开三态门将 据打入到A 、B C 寄存器中• T 和cp 地时间关系如图(1)所示M2ub6vSTnP⑵三态门1受T0+ T1控制，以确保TO 时刻DT 总线，以及T1时刻总线T 接收门1T A.三态门2受T2 + T3控制，以确保T2时刻A T 总线，以及T3时刻总线T 接收门2T B.TO 、 T1、T2、T3波形图如图(2)所示OYujCfmUCw3.13什么是总线地数据传输率，它与哪些因素有关?总线数据传输率即总线带宽， 指单位时间内总线上传输数据地位数，通常用每秒传输信息地字节数来衡量.它与总线宽度和总线频率有关，总线宽度越宽，频率越快，数据传输率越高eUts8ZQVRd 3.14设总线地时钟频率为 8MHZ —个总线周期等于一个时钟周期.如果一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线地带宽是多少？sQsAEJkW5T解：由于：f=8MHz,T=1/f=1/8M 秒，一个总线周期等于一个时钟周期 所以：总线带宽 =16/ (1/8M) = 128Mbps 3.15在一个32位地总线系统中，总线地时钟频率为 66MHZ 假设总线最短传输周期为 4个时钟周期，试计算总线地最大数据传输率.若想提高数据传输率，可采取什么措施？GMslasNXkA解：总线传输周期=4*1/66M 秒总线地最大数据传输率 =32/(4/66M)=528Mbps 若想提高数据传输率，可以提高总线时钟频率、增大总线宽度或者减少总线传输周期包 含地时钟周期个数• 3.16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D 寄存器中地内容送至总线bus ，由cp 脉冲同时将总线上地数cp 脉冲------------------ 1 1 ------------------ABCT —►- 三态门TDcp FL总线T1CPT0T2T3止位.若要求每秒传送120个字符，试求传送地波特率和比特率• TlrRGchYzg 解：一帧包含：1+8+1+2=12位波特率为：（1+8+1+2）*120=1440bps比特率为：8*120=960bps版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理. 版权为个人所有This article includes someparts, including text, pictures,and desig n. 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计算机组成原理课后习题讲解
CRC码循环左移，同时余数做如下变化：101111011110，共移3次；
A1位与1异或；
CRC码继续循环左移，同时余数做如下变化：110001010100101，共移4次，得到正确码。
Chp3 运算方法和运算部件
不限出错位数，则4位的G(X)只能实现差错，但无法纠错。 若余数为000，则CRC码正确。 若余数不为000，则CRC码错误。 3位余数只剩7个不同组合，而出错情况多达98种。无法区分出错的情况，也即无法纠错。
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
余数
出错位
正确
1
1
0
0
1
0
1
000
错误
1
1
0
0
1
0
0
001
A7
1
1
0
0
1
1
1
010
A6
1
1
0
0
0
0
1
100
A5
1
1
0
1
1
0
1
101
A4
1
1
1
0
1
0
1
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A3
1
0
0
0
1
0
1
011
A2
0
1
0
0
1
0
1
110
A1
Chp3 运算方法和运算部件
查错与纠错：
(1) 假设只有一位出错，则错误的CRC码为1101101，系统做如下处理：
3
S3=P3⊕D2⊕D3⊕D4⊕D8 ⊕ D9 ⊕ D10 ⊕ D11 ⊕ D15 ⊕ D16
计算机组成原理复习题完整版
计算机组成原理复习题 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】计算机组成原理复习题1．将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有利用价值的信息，我们称其为数据处理2．目前的计算机，从原理上讲指令和数据都二进制形式存放3.根据国标规定，每个汉字在计算机内占用2个（byte）字节16位（bit）存储。
4.计算机系统的存储器主要用于存放程序和数据。
为?正数的补码是其本身5.设X= —，则[X]补负数的补码是其原码的反码加1[x]反=[x]补= x 的反码加 1= + 1=6.一个较完整的指令系统应包括哪些指令？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冯诺伊曼。
8.在CPU中，跟踪后继指令地址的寄存器是程序计数器。
9.在计算机中，CPU管理外围设备有几种方式？程序查询方式，程序中断方式，直接存储器（DMA）访问，通道控制方式，（PPU）方式10.Pentium-4是多少？32位处理器Pentium-3是64位处理器11.三种集中式总线控制中，哪种方式对电路故障最敏感。
链式查询12.外存储器与内存储器相比，外存储器有些什么特点。
速度慢，容量大，成本低。
是指计算机的和位于CPU与之间的高速缓冲存储器cache。
是指计算机的，包括硬盘、软盘、光盘等。
主要用来暂时存储CPU正在使用的指令和数据，它和CPU 的关系最为密切。
由于它存放的程序和数据需要立即使用，所以要求存取速度快，通常由构成。
CPU直接从取指令和存放数据。
断电后不保存信息。
用来存放当前不需要立即使用的信息，一旦需要，再和主存成批地交换数据，它是作为主存的后备和补充存在的，是主机的。
它的特点是容量大、成本低，通常在断电之后仍能保存信息，是“非易失性”存储器，其中大部分存储介质还能脱机保存信息，而且方便携带。
13.一个256K×8的存储器，其地址线和数据线总和为？26为SP指示的栈顶单14. 堆栈寻址方式中，设A为累加器，SP为堆栈指示器，MSP，(SP)-1→SP。
计算机组成原理习题和解析答案
习题和解析第一部分《计算机原理组成》中各章习题的解析及补充题的解析。
第1章计算机系统概论1．1习题解析一、选择题1．在下列四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是。
A．计算机可以存储大量信息B．计算机能代替人的脑力劳动C．计算机是一种信息处理机D．计算机可实现高速运算解：答案为C。
2．1946年2月，在美国诞生了世界上第一台电子数字计算机，它的名字叫（1），1949年研制成功的世界上第一台存储程序式的计算机称为（2）。
（1）A．EDV AC B．EDSAC C．ENIAC D．UNIVAC-Ⅰ（2）A．EDV AC B．EDSAC C．ENIAC D．UNIVAC-Ⅰ解：答案为⑴ C，⑵A。
3．计算机硬件能直接执行的只能是。
A．符号语言 B．机器语言C．汇编语言 D．机器语言和汇编语言解：答案为B。
4．运算器的核心部件是。
A．数据总线 B．数据选择器 C．累加寄存器 D．算术逻辑运算部件解：答案为D。
5．存储器主要用来。
A．存放程序 B．存放数据 C．存放微程序 D．存放程序和数据解：答案为D。
6．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．微型机解：答案为D。
7．至今为止，计算机中所含所有信息仍以二进制方式表示，其原因是。
A．节约元件 B．运算速度快C．物理器件性能决定 D．信息处理方便解：答案为C。
8．对计算机软、硬件资源进行管理，是的功能。
A．操作系统 B．数据库管理系统C．语言处理程序 D．用户程序解：答案为A。
9．企事业单位用计算机计算、管理职工工资，这属于计算机的应用领域。
A．科学计算 B．数据处理C．过程控制 D．辅助设计解：答案为B。
10．微型计算机的发展以技术为标志。
A．操作系统 B．微处理器C．硬盘 D．软件解：答案为B。
二、填空题1．操作系统是一种（1），用于（2），是（3）的接口。
（1）A．系统程序 B．应用程序 C．用户程序 D．中间件（2）A．编码转换 B．操作计算机 C．管理和控制计算机的资源D．把高级语言程序翻译成机器语言程序（3）A．软件与硬件 B．主机与外设 C．用户与计算机 D．高级语言与机器语言机解：答案为⑴A⑵ C ⑶ C。
清华计算机组成原理习题课课件名词、选择填空题
计算机的性能指标包括运算速度、存储容量和可靠性等。运算速度是指计算机执行指令或处理数据的速度；存储 容量则是指计算机的内存和外存所能存储的数据量；可靠性则是指计算机在规定时间内完成规定任务的能力以及 抵御各种干扰的能力。
02 中央处理器
CPU的基本组成
控制器
负责协调和控制计算机各部件的 运作，包括指令计数器、指令寄 存器等。
运算器
执行算术和逻辑运算，包括加法 器、乘法器等。
CPU的工作原理
01
02
03
04
取指
从内存中读取指令并存入指令 寄存器。
译码
对指令进行译码，确定操作码 和操作数。
执行
根据译码结果，从寄存器或内 存中取出操作数进行运算，并 将结果存回寄存器或内存。
写回
将执行结果写回内存或输出到 其他部件。
CPU的性能指标
指总线在单位时间内完成的数据传输量，通常以MB/s为单位。
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清华计算机组成原理习题课课件名 词、选择填空题
目录
• 计算机组成基本概念 • 中央处理器 • 存储器 • 输入输出系统 • 总线系统
01 计算机组成基本概念
计算机基本组成
总结词
计算机的基本组成包括运算器、控制器、存储器、输入输出设备等。
详细描述
计算机的基本组成包括运算器、控制器、存储器、输入输出设备等部分。运算器 负责进行算术和逻辑运算；控制器负责控制计算机的各个部件协调工作；存储器 负责存储数据和程序；输入输出设备则负责与外部环境进行信息交互。
计算机基本组成
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
总结词
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习题参考答案
计算机组成原理答案第一章计算机系统概论1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。
解：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。
两者主要区别见P1 表1.1。
2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？解：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。
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？解：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）（CPU的两部分组成）、存储器、输入设备、输出设备（I/O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？解：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：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。
6．什么是指令？什么是程序？解：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．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？解：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。
计算机组成原理
计算机组成原理
⊙第六章中央处理器
6.1.1 中央处理器的功能与组成 (4/5)
五、CPU的组成
（1）指令部件 程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器（ID）、程序状态寄存 器（PSW）和地址形成部件等。 （2）时序部件 时序部件就是用来产生各部件所需要的定时控制信号的部件。时序信号 一般由工作周期，工作节拍及工作时标脉冲三级时序信号构成。 （3）微操作控制线路 微操作是指计算机中最基本的操作；微操作控制逻辑，用来产生机器所 需的全部的微操作信号。微操作控制逻辑的作用是把操作码译码器输出 的控制电位，时序信号以及各种控制条件进行组合，按一定时间顺序产 生并发出一系列微操作控制信号，以完成指令规定的全部操作。 （4）中断控制逻辑 中断控制逻辑用来控制中断处理的硬件逻辑。
中央处理器的总体结构 指令的执行与时序产生器 微程序设计技术和微程序控制器 硬布线控制器与门陈列控制器
2013年8月3日
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计算机组成原理
⊙第六章中央处理器
教学过程
6.1 中央处理器的总体结构 6.2 指令的执行与时序产生器 6.3 微程序设计技术与微程序控制器 6.4 硬布线控制器与门阵列控制器 6.5 CPU新技术
R0..R3,S,D,T
图6-3 模型计算机框图
2013年8月3日 第25页
计算机组成原理
⊙第六章中央处理器
6.2.1 指令周期 (11/18)
三、微操作序列 （1）“从主存中取出一个字”的微操作序列 ①R1out，0X，0Y，RY，ADD，Zin （把有效地址送入暂存器Z。） ②Zout，MARin，READ （将总线地址送入MAR，并发送读命令READ。） ③WMFC （控制器等待存储器发来的操作完成信号MFC。） ④MDRout，0X，Xin，0Y，ADD，Zin （控制器收到MFC后，将MDR中已读的代码送暂存器Z。） ⑤Zout，R2in （将取得的数据装入R2寄存器中。）
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。
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 ·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？答：·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。
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附录各章习题参考答案第1章习题参考答案1. （1）D （2）D （3）B （4）C （5）D （6）D2. 答：计算机是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干预，能够对各种数字化信息进行快速算术和逻辑运算的工具，是一个由硬件﹑软件组成的复杂的自动化设备。
理解计算机的概念，应从六个方面：（1）以电子器件为物质基础，即研究的对象是电子数字计算机（Digital Computer）；（2）不需要人的直接干预，说明具有自动化能力，其前提是存储程序；（3）处理各种数字化信息，计算机以二进制编码作为数字化编码及运算的基础；（4）具有算逻运算能力，基本运算操作是算术和逻辑运算；（5）计算机是快速工具，主要取决于两个因素：一是电子器件，二是存储程序。
（6）由硬件和软件组成。
3. 答：见本章小结。
4. 答：计算机的生命力在于它的广泛应用，应用的范围几乎涉及人类社会的所有领域。
归纳起来，在科学计算、过程检测与控制、信息管理、计算机辅助系统等领域中的应用成就最为突出。
举例：计算机辅助教学CAI；学生的学籍管理系统；数字图书馆系统；虚拟现实系统；售票系统；学校的一卡通系统等。
5. 答：冯•诺依曼原理的基本思想是：•采用二进制形式表示数据和指令。
指令由操作码和地址码组成。
•将程序和数据存放在存储器中，使计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完成计算任务。
这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。
•指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。
•计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定了5部分的基本功能。
冯•诺依曼型计算机的基本特点也可以用“存储程序”和“程序控制”来高度概括。
6. 答：计算机的硬件系统由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、输入输出设备及总线系统组成。
而总线分为数据总线、地址总线、控制总线，其结构有单总线结构、双总线结构及多总线结构。
存储器（Memory）是用来存放数据和程序的部件；运算器是对信息进行运算处理的部件；控制器是整个计算机的控制核心。
它的主要功能是读取指令、翻译指令代码、并向计算机各部分发出控制信号，以便执行指令；输入设备能将数据和程序变换成计算机内部所能识别和接受的信息方式，并顺序地把它们送入存储器中；输出设备将计算机处理的结果以人们能接受的或其它机器能接受的形式送出。
7. 答：总线（Bus）就是计算机中用于传送信息的公用通道，是为多个部件服务的一组信息传送连接线。
按照总线的连接方式，计算机组成结构可以分为单总线结构、双总线结构和多总线结构等（详细内容见第7章）。
8. 答：计算机硬件（Hardware）是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路（电子元件）、机械等物理部件组成。
计算机软件（Software）是指能使计算机工作的程序和程序运行时所需要的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料，其中文字说明和图表资料又称为文档。
固件（Firmware）是一种介于传统的软件和硬件之间的实体，功能上类似软件，但形态上又是硬件。
微程序是计算机硬件和软件相结合的重要形式。
软件和硬件的逻辑等价含义：（1）任何一个由软件所完成的操作也可以直接由硬件来实现（2）任何一条由硬件所执行的指令也能用软件来完成在物理意义上软件和硬件是不等价的。
9. 答：计算机软件可以分为系统软件和应用软件两大类。
系统软件是指管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的软件。
系统软件为计算机使用提供最基本的功能，但是并不针对某一特定应用领域。
而应用软件则恰好相反，不同的应用软件根据用户和所服务的领域提供不同的功能。
目前常见的系统软件有操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统以及各种服务性程序等。
举例：系统软件，如Windows，Linux等；应用软件，如学生的学籍管理系统等。
10. 答：程序设计语言一般分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。
机器语言是最底层的计算机语言。
用机器语言编写的程序，计算机硬件可以直接识别。
每一条机器指令都是二进制形式的指令代码。
汇编语言是为了便于理解与记忆，将机器语言用助记符号代替而形成的一种语言。
高级语言是从50年代中期开始逐步发展起来的面向问题的程序设计语言，与具体的计算机硬件无关，其表达方式接近于被描述的问题，易为人们接受和掌握。
机器语言程序是直接针对计算机硬件的，执行效率比较高，能充分发挥计算机的速度性能。
但是，用机器语言编写程序的难度比较大，容易出错，而且程序的直观性比较差，也不容易移植。
汇编语言采用了助记符，比机器语言直观，容易理解和记忆，用汇编语言编写的程序也比机器语言程序易读、易检查、易修改。
但需要汇编程序的支持。
高级语言的显著特点是独立于具体的计算机硬件，通用性和可移植性好，易于编程，但运行效率低。
11. 答：计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能创造程序设计，且得到下级的支持。
12. 答：兼容（Compatible）是一个广泛的概念，包括软件兼容、硬件兼容、系统兼容等。
软件兼容存在以下两种情况：7 / 31（1）软件的向上兼容性——这是指某档机原开发的软件可以不加修改便能在它的高档机上正确运行使用。
（2）软件的向下兼容性——这是指某档机的软件可以不加修改便能在它的低档机上正确运行使用。
在这种情况下，软件向上兼容是不成问题的。
在同一系列机内，不论高档机与低档机，所有机型上都能运行使用的软件，则是既能向上兼容又能向下兼容。
硬件兼容是软件兼容的基础，系统兼容包括硬件兼容和软件问题。
13. 答：算术逻辑运算部件（ALU：Arithmetic Logic Unit），是运算器的核心组成，功能是完成算数和逻辑运算。
“中央处理单元”（CPU：Central Processing Unit）包括运算器和控制器，是计算机的信息处理的中心部件。
存储器、运算器和控制器在信息处理操作中起主要作用，是计算机硬件的主体部分，通常被称为“主机”。
字长决定了计算机的运算精度、指令字长度、存储单元长度等，可以是8/16/32/64/128位（bit）等。
14. 答：是的，计算机硬件实体的5个基本组成部分缺一不可。
15. 答：见本章1.3.2节。
16. 答：多媒体技术是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同信息类型媒体的技术。
计算机信息的形式可以是文字、声音、图形和图象等。
17. 答：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。
18.答：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。
这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。
第3级操作系统级。
从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸。
第4级是汇编语言级。
这级的机器语言是汇编语言，完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。
第5级是高级语言级。
这级的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完成高级语言翻译工作。
第6级是应用语言级。
这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这一级语言就是各种面向问题的应用语言。
19. 答：计算机系统的主要技术指标有：机器字长、数据通路宽度、主存储器容量和运算速度等。
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。
数据通路宽度是指数据总线一次所能并行传送信息的位数。
主存储器容量是指主存储器所能存储的全部信息。
运算速度与机器的主频、执行什么样的操作、主存储器本身的速度等许多因素有关。
第2章习题参考答案1. （1）C （2）B （3）B （4）B （5）B（6）C （7）CD （8）D （9）B （10）B2. （1）（2001）10>（2001）8（2）（4095）10>（7776）8（3）（0.115）10>（0.115）16（4）（0.625）10<（0.505）83. 解：最大正数=2111*0.111111=126最大负数=2- 111*-0.000001=2-13最小负数=2111*-0.111111=-1264. 解：X=-19/64=(-10011*2-110)2=-0.0100110=2-01*-0.1001100定点数：[X]原=1.0100110；[X]反=1.1011001；[X]补=1.1011010；浮点数：原码：1,001;1.1001100补码：1,111;1.0110100反码：1,110;1.0110011阶移，尾补：0,111;1.01101005. 解：(1)= 0.111110*21,011(2)= -0.0000111=20100*1.001000(3)> 2111*0.111111 上溢(4)= 21100*1.0110016. 解：0 19 / 317. 解：X=0.1001，Y=-0.0100，[X]补=0.1001，[-X]补=1.0111，[X/2]补=0.01001，[Y/4]补=1.111100，[-Y/2]补=0.001008. 解：（1）693.12=1.00010010)8421=(1.01000101)余3（2）37.567=(00110111.1)8421=(01101101.1)余39. 解：（1）不一定（2）成立10. 解：（1）-128 （2）-128 （3）-133 （4）4311. 解：（1）165 （2）126 （3）88 （4）133212. 解：（1）0.1110 （2）-0.0011 （3）0.100013. 解：128B 216416B 486936B14. 答：若海明码的最高位号为m，最低位号为1，即ＨmＨm-1…Ｈ2Ｈ1，则海明码的编码规则是：（1）校验位与数据位之和为m，每个校验位P i在海明码中被分在位号2i-1的位置上，其余各位为数据位，并按从低向高逐位依次排列的关系分配各数据位。
（2）海明码的每一位位码H i（包括数据位和校验位）由多个校验位校验，其关系是被校验的每一位位号要等于校验它的各校验位的位号之和。
15. 解：01016. 答：（1）最大正数X = [1+（1-223）]×2127（2）最小正数X=1.0×2128（3）最大负数X== -[1+（1-223）]×2127（4）最小负数11 / 31X=-1.0×212817. 答：（1数值 = （231 – 1）10数值 = -（231 – 1）10（2）定点原码小数表示：最大正数 = （1 – 2-31 ）10 最大负数 = -（1 – 2-31 ）10 18. 解：[ x ]原= 1.01111； [ x ]补= 1.10001；[ -x ]补= 0.01111 [ y ]原= 0.11001； [ y ]补= 0.11001；[ -y ]补= 1.00111 19. 证明：当1＞x ≥0时，即x 为正小数时，1 >[x]补= x ≥0因为正数的补码等于正数本身，所以 1＞x 0.x 1x 2…x n ≥0，x 0 = 0 当1＞x ＞- 1时，即x 为负小数，根据补码定义有： 2 > [ x ]补= 2 + x ＞1 （mod2） 即2＞x 0.x 1x 2…x n ＞1，x 0= 1若1＞x ≥0 ，x 0 = 0，则 [ x ]补 = 2 x 0 + x = x 若- 1＜x ＜0，x 0 = 1，则 [ x ]补 = 2 x 0 + x = 2 + x所以有[x]补= 2x 0 + x ，当{01,010,10>=>->>=x x x ，得证。