计算机组成原理_学习指导与习题解答_答疑提纲

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《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、性能与价格等发展趋势的预测,其主要内容就是: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与数据的存储器,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:时钟周期就是时钟频率的倒数,也称为节拍周期或T周期,就是处理操作最基本的时间单位。

多核处理器:多核处理器就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,由低到高分别就是: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瞧,硬件与软件在完成某项功能上就是相同的,称为软/硬件功能就是等价的,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:就是一种软件的固化,其目的就是为了加快软件的执行速度。

可靠性:可靠性就是指系统或产品在规定的条件与规定的时间内,完成规定功能的能力。

产品可靠性定义的要素就是三个“规定”:“规定条件”、“规定时间”与“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与MTBF等指标计算处系统的可用性。

计算机组成原理第二版课后习题答案全唐朔飞

计算机组成原理第二版课后习题答案全唐朔飞计算机组成原理第二版课后习题答案计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它主要讲述了计算机系统的基本组成和工作原理。

理解和掌握计算机组成原理对学习和实践计算机领域都至关重要。

为了帮助读者更好地巩固和应用所学知识，本文将提供《计算机组成原理第二版》课后习题的答案。

第一章：计算机系统概述1. 详细解释计算机的五大组成部分。

答：计算机由五大部分组成，分别是中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和外部设备。

CPU负责执行指令和处理数据，存储器用于存储程序和数据，输入设备用于输入数据和指令，输出设备用于输出结果，外部设备用于与计算机系统进行交互。

2. 描述冯·诺依曼计算机结构模型的主要特点。

答：冯·诺依曼计算机结构模型的特点主要包括存储程序控制、数据和指令以二进制表示、按顺序执行指令、以及以存储器为中心。

3. 解释指令的含义，指出指令的两个基本组成部分。

答：指令是计算机中最基本的操作单位，用于定义计算机的操作和处理数据的方式。

指令由操作码和地址码两个基本部分组成。

操作码指明要执行的操作，地址码指明所需操作数或结果存放的地址。

4. 什么是指令周期？什么是时钟周期？答：指令周期是指计算机处理一条指令所需的全部时间，包括取指令、执行指令、访存和写回结果。

时钟周期是指计算机中使用的基本时钟信号的时间间隔，决定了计算机的运行速度。

第二章：计算机的发展与应用1. 简述冯·诺依曼结构的计算机和哈佛结构的计算机有什么区别？答：冯·诺依曼结构的计算机将存储器用于存放程序和数据，指令和数据共享同一存储空间；而哈佛结构的计算机将指令和数据存放在不同的存储空间，可以同时取指令和访问数据，提高了运行效率。

2. 解释并举例说明并行计算和串行计算的区别。

答：并行计算是指多个处理器同时进行计算任务，各个处理器独立运行，可以加快计算速度。

计算机组成原理附标准答案(白中英)

计算机组成原理附标准答案(白中英)计算机组成原理是计算机科学技术中非常重要的基础学科。

它研究的是计算机硬件系统的组成和工作原理。

在今天这个信息时代，计算机迅速发展，计算机的重要性日益凸显，同时，计算机的硬件技术也发生了翻天覆地的变化。

那么，计算机组成原理是如何实现这些技术变化的呢？本文将从计算机组成的角度阐述计算机变化的原因以及计算机组成原理的重要性，并附上标准答案。

一、计算机组成原理的重要性计算机组成原理是计算机科学和技术的基础，涉及计算机硬件系统的各个方面：从计算机系统的逻辑结构和体系结构、处理器的基本构成和工作原理、存储器和输入输出设备的组成和工作原理、计算机总线和总线结构的设计、计算机操作系统的设计、以及计算机网络系统的组成和工作原理等方面。

因此，计算机组成原理是计算机科学和技术研发的基础和核心。

只有深入理解计算机组成原理，才能够对计算机技术的发展和优化进行深入理解和研究。

计算机组成原理既是计算机硬件设计的基础，也是计算机软件设计的基础。

只有对计算机硬件系统的组成和工作原理有充分的理解，才能够针对特定的软件设计出高效的计算机体系结构；同时，由于计算机的硬件和软件是相互作用的，因此，在计算机系统的设计和开发中，计算机组成原理也需要与计算机操作系统、编译器等软件技术及应用相关领域进行紧密的结合和协同工作。

二、计算机变化的原因计算机的发展和变化是由三个主要因素驱动的：计算机技术的发展、计算机应用环境的变化以及计算机用户需求的变化。

1. 计算机技术的发展是驱动计算机变化的主要因素之一。

计算机硬件和软件技术的不断更新换代，使得计算机的性能、功能和效率都呈现出快速的增长。

从最初的大型机器、小型机器、到现在的个人电脑、手机、智能手表等，计算机的类型和形态都在不断地发生变化。

2. 计算机应用环境的变化是影响计算机变化的另一个重要因素。

随着计算机应用范围的不断扩大，计算机发展方向也在不断拓展。

例如，从最初的数据处理和科学计算，到现在的互联网、人工智能、机器学习、大数据分析等，计算机的应用领域已经广泛到各个方面。

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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计算机组成原理学习指导

《计算机组成原理》学习指导《计算机组成原理》课程要求学生掌握第一到第六章及第八章的内容，第七章内容不作要求。

考试题型为单选题，填空题，设计题，考试内容基本按教学大纲要求，所以要求学生认真复习上课课件及完成课后的练习。

第一章计算机系统概论一．掌握的知识点计算机的分类；计算机系统的组成；计算机的五大硬件；计算机系统的层次结构；计算机的主机等概念。

二．复习要点1.计算机硬件包括哪些？输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部分组成2.计算机的主机是由运算器，主存储器，控制器等部件组成。

3.完整的计算机系统应包括配套的硬件设备和软件系统4.说明计算机系统的层次结构。

计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。

5.计算机的主要性能指标有哪些？主要性能指标有：基本指长、数据通路宽度、主存容量等6.计算机系统的分类。

1）按计算机系统的性能与价格的综合指标分为巨型机，大型机，中型机，小型机，微型机。

2）按计算机系统的处理器个数和种类分为单处理机，多处理机，并行处理机，关联处理机，超标量处理机，超流水线处理机，大规模并行处理机。

第二章运算方法和运算器一．掌握的知识点数制转换及常用的数据格式；数的机器码表示及相互转换；数据奇偶校验；基本的逻辑关系、逻辑代数。

二．复习要点1．掌握不同数制之间（二进制、八进制、十进制及十六进制）的转换2．计算机中常用的两种数据表示格式为定点格式与浮点格式，其中定点数由符号位和数值域两部分组成，浮点数由符号位，尾数，阶码组成。

3．带符号数的表示1）某机字长32位。

其中1位符号位，31位表示尾数。

若用定点整数表示，则最大正整数是+(231-1)2）在补码表示法机器数中，零的表示形式是唯一的。

3）定点8位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示的整数范围是-128—+127。

若是定点16位字长的字，其它一样，则为-216—216-1。

《计算机组成原理》习题参考答案

《计算机组成原理》习题参考答案习题一一、判断题⒈（√）⒉（√）⒊（√）⒋（×）⒌（×）⒍（×）⒎（√）⒏（×）⒐（√）⒑（√）二、单选题⒈⑴C ⑵B ⒉ C ⒊D 4. B 5. D6. C7. B8. C9. A 10. B三、填空题⒈⑴进行数据变换和算术、逻辑运算⑵为计算机的工作提供统一的时钟，按照程序，不断的取指令、分析指令，把指令中的操作码译码成相应的操作命令，并进行时序分配，变成相应的控制信号，驱动计算机的各部件按照节拍有序地完成程序规定的操作内容⒉⑴系统软件⑵应用软件⑶系统软件⑷控制和管理计算机的所有资源⒊⑴数字⑵模拟⑶处理的是数字量⑷处理的是模拟量⒋⑴字长⑵长⒌⑴计算机的地址总线的根数⑵=2地址总线根数⒍⑴内存储器⑵外存储器⒎计算机系统的运算速度指标，即每秒钟执行多少百万条指令⒏⑴曙光4000A ⑵10万⑶美国、日本）⒐⑴CPU ⑵CPU ⑶主机）⒑⑴机器语言⑵翻译程序）⒒计算机的运算速度与下列因素决定：⑴、⑵、⑶和⑷。

⒓某微处理器的地址总线有16条，则该微处理器所能直接访问的存储空间为⑴字节；若该存储空间的起始地址是0000H，那么最高地址应为⑵。

习题二一、判断题⒈（×）⒉（√）⒊（√）⒋（√）⒌（×）⒍（×）⒎（×）⒏（×）⒐（√）⒑（√）二、单选题⒈D ⒉C ⒊(1) D (2) A (3) C (4)B (5) B (6) A⒋ B ⒌ (1) A (2) D ⒍ (1) C (2) F (3) B (4) C (5) A⒎在计算机中，由于受有限字长的限制，用机器代码表示数时会产生误差，该误差称为(1) ；若取圆周率π=3.…的近似值为π*=3.1416，则它有 (2) 有效数字。

(1) A.相对误差 B.绝对误差 C.截断误差 D.测量误差(2) A.2位 B.3位 C.4位 D.5位⒏ (1) B (2) A (3) D (4)C (5) B⒐ (1) (2) ； (3) (4) (5) 。

计算机组成原理课后答案

计算机组成原理课后答案习题解答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？计算机系统是指计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。

硬件即指计算机的实体部分。

软件是由计算机运行所需的程序及相关文档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？计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O 机理等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，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。

5．冯·诺依曼计算机的特点是什么？(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成(5) 指令在存储器内按顺序存放。

(6) 机器以运算器为中心。

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。

硬件的主要技术指标：(1) 机器字长：指CPU 一次能处理数据的位数，通常与CPU 的寄存器位数有关(2) 存储容量：包括主存容量和辅存容量，存放二进制代码的总数＝存储单元个数×存储字长(3) 运算速度：主频、Gibson 法、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。

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，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；存储字长——存储器一次存取操作的最大位数；存储容量——存储器中可存二进制代码的总量；机器字长——CPU能同时处理的数据位数；等于处理器内部寄存器位数指令字长——一条指令包含的二进制代码位数；8．解释下列英文代号：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。

“计算机组成原理”学习指导

“计算机组成原理”学习指导“学习指导”序言1.“计算机组成原理”学什么？¾学计算机单机系统组成结构；¾学计算机各组成部件内部的运行机制以及相关的基本理论；¾学硬件分析和设计的基本技能和方法。

2.“计算机组成原理”的学习目的是什么？¾理解和掌握计算机的基本组成、各部件内部的工作原理及逻辑实现；¾提高硬件方面的专业素质和专业知识的学习能力；¾为后续相关课程的学习及今后的科研工作奠定基础。

3.“计算机组成原理”怎么学？¾抓住一条主线：以计算机完整地执行一条指令的基本过程，把各章的知识点串成一条线，由粗到细层层深入；¾注意整体配合：以一条指令的执行过程为例，理解各部件之间的关系，理解信息的表述、存储、加工以及对存储和加工过程的控制原理，建立计算机整机概念；¾学习方法： --- 整体4.学习要求¾勤动脑，多动手，认真做作业和实验；¾课前预习，课后复习，不无故旷课；¾及时答疑，及时反馈教学意见。

“学习指导”第1章（概论）本章主要是概念性的知识。

应抓住最主要的两个概念：1．计算机系统的概念（硬件和软件的综合体）由此概念，可以引申到：计算机的层次结构及虚拟机器概念、软硬件的逻辑等价、软硬件界面等概念。

2．诺依曼体制的要点及存储程序控制的含义要点有三个，其中最主要的一点就是存储程序工作方式，必须搞清其含义。

由硬件的基本组成可以引申到计算机硬件的典型组成结构等知识。

应抓住计算机整体工作的基本过程：初步了解计算机执行一条指令的基本过程、执行程序的过程。

本章主要概念可通过做练习自测题加以巩固。

注意计算机主要指标中，MIPS和MFLOPS的含义，字节的二进制位数和字的二进制位数哪个与机型有关。

----------------附：本章学习要求9了解：存储程序概念9理解：CPU和主机的含义9了解：总线概念和总线分时共享的特点9理解：计算机系统的含义9了解：计算机中主要性能指标（基本字长、数据通路宽度、存储容量等）“学习指导”第2章（数据的机器层次表示）数据在计算机中用二进制编码形式表示，称为机器数。

计算机组成原理习题答案(详解)

计算机组成原理复习题答案习题集和解析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。

计算机组成原理_第四版课后习题答案(完整版)

第一章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。

3．数字计算机有那些主要应用？（略）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、存储器、输入设备、输出设备。

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：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》第一章课后题答案解析

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》课后习题问题详解

《计算机组成原理》课后习题问题详解第1章计算机组成原理考试⼤纲第⼀章计算机体系结构和计算机组成冯。

诺伊曼体系的特点Amdahl定律第⼆章数制和数制转换各种码制的表⽰和转换浮点数的表⽰补码加减法布思算法浮点数的加减法海明码的计算练习：5，6，7，8，101、已知X=19，Y=35，⽤布思算法计算X×Y和X×(-Y)。

2、使⽤IEEE 754标准格式表⽰下列浮点数：-5，-1.5，1/16，-6，384，-1/32。

3、已知X=-0.1000101×2-111，Y=0.0001010×2-100。

试计算X+Y，X-Y，X×Y和X/Y。

4、某浮点数字长12位，其中阶符1位，阶码数值3位，尾符1位，尾数数值7位，阶码和尾数均⽤补码表⽰。

它所能表⽰的最⼤正数是多少？最⼩规格化正数是多少？绝对值最⼤的负数是多少？5、求有效信息位为01101110的海明码校验码。

第三章练习：5解释下列概念：PROM，EPROM，E2PROM，Flash memory，FPGA，SRAM和DRAM。

第四章总线的分类总线操作周期的四个传输阶段总线仲裁的概念及其分类异步通信⽅式的种类总线的最⼤传输率第五章存储器的分类存储容量的扩展RAID的概念、特点以及分类Cache的地址映射Cache的写策略Cache的性能分析3C练习：4，5，71．⼀个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少?⽤下列存储芯⽚时，各需要多少⽚?1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×l位，4K×8位，8K×8位2．现有1024×l的存储芯⽚，若⽤它组成容量为16K×8的存储器。

(1)实现该存储器所需的芯⽚数量?(2)若将这些芯⽚分装在若⼲块板上，每块板的容量为4K×8，该存储器所需的地址线总数是多少?⼏位⽤于选⽚?⼏位⽤作⽚内地址?(3)画出各芯⽚的连接逻辑图。

计算机组成原理(高教版)习题参考答案1

8
答：主要有以下步骤： (1) 取x到ACC (2) 加1(y0)存于ACC (3) 除2存于MQ(y1)，又[MQ]→主存单元m (4) 取x到ACC (5) 将y1从m中取出，执行[m]→X，[ACC]÷[X]→MQ，得x/yn (6) [MQ]→ACC，执行yn＋x/yn，即[ACC]＋[X]→ACC (7) 除2得结果于MQ(y0)，又[MQ]→ACC，[MQ]→m (8) [ACC]－[X]→ACC，然后判断[ACC]与ε的大小，若 |[ACC]|≦ε则到(9)，否则返回(5) (9) 打印[m] (10) 停机
1)LOAD ACC, [x] 2)ADD ACC,1 3)DIV ACC,2 STO [m] , MQ 4)LOAD ACC, [x] 5)LOAD X, [m] DIV ACC, X 6)MOV ACC, MQ ADD ACC, X 7)DIV ACC, 2 MOV ACC,MQ STO [m] , ACC 8)SUB ACC, X CMP ACC, ε JA (5) 9 9)PRN [m]
11.指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？解： 1）根据取指阶段和执行阶段的访存性质不同来区分指令和数据：在取指阶段通过访问存储器取出的是指令；在指令执行阶段访问存储器取出的是操作数。 2）通过地址来源区分指令和数据：从PC指出的存储单元取出的是指令；由指令地址码部分提供地址而访问内存取出的是操作数。
6
9. 以存数指令“STA M”（M 为主存地址）为例，写出完成该指令的信息流程。解：指令“STA M”的真实含义是将ACC中的数据存至地址为M 的存储单元中，故完成“STA M” 指令的信息流程为：取指令： PC → MAR → M → MDR → IR 分析指令： OP (IR) → CU 执行指令： Ad (IR) → MAR → M ACC → MDR → M

计算机组成原理_学习指导与习题解答_答疑提纲

(4) CPU 的 24 根地址线中，最低 2 位地址 A1 A0 为字节地址，A20-A2 这 19 根地址线与 Flash 的地址线相连，最高 3 位地址 A23 A22 A21；可通过 3 线-8 线译码器形成片选信号。每一个片选信号同时选中
4 片 Flash，以满足 32 位的数据线要求。
(2) 时钟频率加倍至 100 MHz，外部数据总线宽度仍为 16 位，则数据总线的传输周期为 T′=4/(100 MHz) =40 × 10-9 s 数据传输率为 2 B/T'=2 B/(40 × 10-9s)=50 × 106 Bps 若既增加数据总线位数，又提高时钟频率，将有更好的效果。
存储器
2.2 例题精选
2.2.1 例 3.6
假设总线的时钟频率为 33 MHz，且一个总线时钟周期为一个总线传输周期。若在一个总线传输周期可并行传送 4 个字节的数据，求该总线的带宽，并分析哪些因素影响总线的带宽。
【解】总线的带宽是指单位时间内总线上可传输的数据位数，通常用每秒传送信息的字节数来衡量，单位可用字节/秒(Bps)表示。由时钟频率 f = 33 MHz，可得时钟周期 T=1/f，根据题目假设的条件，一个总线传输周期为一个时钟周期，且在一个总线传输周期传输 4 个字节数据，故总线带宽为 4 B/T=4 B×f=4 B × 33 × 106 Hz≈132 MBps(1 M=220)
(2)对于 4M ×32 位的存储器，按字寻址的范围是 222，按字节寻址的范围是 224，故该存储器的地址线为 24 位 A23-A0。
(3) 4 片 512K×8 位的 Flash 可组成 512K × 32 位的存储器，4M × 32 位的存储器共需 32 片 512K× 8 位的 Flash 。

计算机组成原理(第二版)蒋本珊编_课后习题答案

符号位＝０。
阶码＝１２７＋９＝１３６。
０，１０００１０００，００１１１００００００００００００００００００。
结果＝４４１C００００H。
（３）－０．６２５＝－０．１０１＝－１．０１×２－１。
符号位＝１。
阶码＝１２７－１＝１２６。
１，０１１１１１１０，０１０００００００００００００００００００００。
结果＝BF２０００００H。
６４
…
１．１１１１１１－１
６４
a１＝１，a２＋a３＋a４＋a５＋a６＝１。
（２）－１８
≥X≥－１４
的代码为：
１．１１００００－１４
１．１１０００１－１５
６４
…
１．１１０１１１－９
６４
１．１１１０００－１８
a１? a２＝１，a３＝０或a１? a２? a３＝１，a４＋a５＋a６＝０。
８．一个n位字长的二进制定点整数，其中１位为符号位，分别写出在补码和反码两
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
（３）－０．６２５；
（４）＋０．０；
（５）－１０００．５。
解：（１）２８．７５＝１１１００．１１＝１．１１００１１×２４。
符号位＝０。
阶码＝１２７＋４＝１３１。
０，１０００００１１，１１００１１０００００００００００００００００。
计算机组成原理教师用书

计算机组成原理课后习题答案解析

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。