计算机组成原理习题集4+8+9章带答案解析
计算机组成原理课后习题及答案_唐朔飞(完整版)
11. 画一个具有双向传输功能的总线逻 辑图。 解：此题实际上是要求设计一个双向总 线收发器，设计要素为三态、方向、使能等 控制功能的实现，可参考74LS245等总线缓 冲器芯片内部电路。 逻辑图如下：（n位） 使能
控制 G
B1
Bn
…… …… …… ……
方向 控制 DIR
A1
An
错误的设计：
系统总线
• 9. 画出主机框图，分别以存数指令“STA M”和加法指令“ADD M”（ M均为主存地址）为例，在图中按序标出完成该指令（包括取指令阶 段）的信息流程（如→①）。假设主存容量为256M*32位，在指令字 长、存储字长、机器字长相等的条件下，指出图中各寄存器的位数。 • 解：主机框图如P13图1.11所示。 • （1）STA M指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR， MDR→IR， • OP(IR) →CU，Ad(IR) →MAR，ACC→MDR，MAR→MM，WR • （2）ADD M指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR， MDR→IR， • OP(IR) →CU，Ad(IR) →MAR，RD，MM→MDR， MDR→X，ADD，ALU→ACC，ACC→MDR，WR • 假设主存容量256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的 条件下，ACC、X、IR、MDR寄存器均为32位，PC和MAR寄存器均 为28位。
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பைடு நூலகம்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。
计算机组成原理第8章习题指导
第8章CPU的结构和功能例8.1假设指令流水线分取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、回写（WR）四个过程段，共有10条指令连续输入此流水线。
（1）画出指令周期流程。
（2）画出非流水线时空图。
（3）画出流水线时空图。
（4）假设时钟周期为100ns，求流水线的实际吞吐率。
（5）求该流水处理器的加速比。
解:（1）根据指令周期包括IF、ID、EX、WR四个子过程，图8.1（a）为指令周期流程图。
（2）非流水线时空图如图8.1（b）所示。
假设一个时间单位为一个时钟周期，则每隔4个时钟周期才有一个输出结果。
（3）流水线时空图如图8.1（c）所示。
由图可见，第一条指令出结果需要4个时钟周期。
当流水线满载时，以后每一个时钟周期可以出一个结果，即执行完一条指令。
(a)指令周期流程(b) 非流水线时空图(c) 标准流水线时空图图8.1 例8.1答图（4）由图8.1（c）所示的10条指令进入流水线的时空图可见，在13个时钟周期结束时，CPU执行完10条指令，故实际吞吐率为：10/(100ns×13) ≈ 0.77×107条指令/秒（5）在流水处理器中，当任务饱满时，指令不断输入流水线，不论是几级流水线，每隔一个时钟周期都输出一个结果。
对于本题四级流水线而言，处理10条指令所需的时钟周期数为T4 = 4 +（10 −1）= 13。
而非流水线处理10条指令需4×10 = 40个时钟周期。
故该流水处理器的加速比为40 ÷13 ≈ 3.08 例8.2设某机有四个中断源1、2、3、4，其硬件排队优先次序按1→2→3→4降序排列，各中断源的服务程序中所对应的屏蔽字如表8.1所示。
表8.1 例8.2各中断源对应的屏蔽字中断源 屏蔽字1 2 3 41 1 1 0 12 0 1 0 03 1 1 1 14 0 1 0 1（1）给出上述四个中断源的中断处理次序。
（2）若四个中断源同时有中断请求，画出CPU执行程序的轨迹。
计算机组成原理习题——4+8+9章带答案
计算机组成原理习题——4+8+9章带答案第四章1．⼀个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选⽤下列不同规格的存储芯⽚时，各需要多少⽚？1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位地址线和数据线的总和= 14 + 32 = 46根；选择不同的芯⽚时，各需要的⽚数为：1K×4：（16K×32）/ （1K×4）= 16×8 = 128⽚2K×8：（16K×32）/ （2K×8）= 8× 4 = 32⽚4K×4：（16K×32）/ （4K×4）= 4×8 = 32⽚16K×1：（16K×32）/（16K×1）= 1×32 = 32⽚4K×8：（16K×32）/ （4K×8）= 4× 4 = 16⽚8K×8：（16K×32） / （8K×8） = 2×4 = 8⽚2．现有1024×1的存储芯⽚，若⽤它组成容量为16K×8的存储器。
试求：（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位，该存储器所需的地址线总位数是多少？其中⼏位⽤于选板？⼏位⽤于选⽚？⼏位⽤做⽚内地址？16K×8=2^14×8,地址线为14根.4K×8容量的板,共需要4块板⼦.则14根地址线的最⾼2位⽤于板选（00～11,第1块板⼦～第4块板⼦）,4K*8位＝2^12*8位＝12*1K*8位,也就是在每块板⼦内需要4*8个芯⽚,⽽每8个芯⽚组成8位,也就是位扩展.也就是说需要4组,则除了最⾼2位,剩余的12位中,有2位⽤于⽚选（00～11,第⼀组～第4组）.也就是：2位⽤于板选,2位⽤于⽚选,剩余的10位⽤于⽚内地址选择.3．已知某计算机字长8位，现采⽤半导体存储器作主存，其地址线为16位，若使⽤1K×4的SRAM芯⽚组成该机所允许的最⼤主存空间，并采⽤存储模块结构形式。
计算机组成原理(第四版)课后习题答案
1
(1 222 )
E = 00…0， M = 100…0， Ms = 0 8个 21 个 即： 2 2 2
7 1
负最大
E = 00…0， M = 011…1， Ms = 1 8个 21 个
7
1 22 （最接近 0 的负数）即： 2 2 (2 2 )
负最小
E = 11…1， M = 00…0， Ms =1 8个 22 个 即： 2 2
1
计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案
第一章
1． 模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。数字计算机的主要特 点是按位运算，并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和 测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字 0 和 1 表示数据，采用 数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比，精度高， 数据存储量大，逻辑判断能力强。 2． 数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，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。 3． 科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。 4． 主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计 算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部， 指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。主要组成部分有：:运 算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。 5． 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号，称为单元 地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字。 6． 计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算 某一问题的一串指令序列，称为程序。 7． 取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是数 据流。 8． 半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外 存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称 CPU，它 用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用 相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。 9． 计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计，简化使用方 法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用程序是用户利用计 算机来解决某些问题而编制的程序。 10． 在早期的计算机中， 人们是直接用机器语言来编写程序的， 这种程序称为手编程序 或目的程序； 后来， 为了编写程序方便和提高使用效率， 人们使用汇编语言来编写程序， 称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人 也能很方便地使用计算机， 人们又创造了算法语言， 用算法语言编写的程序称为源程序， 源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释执行；随着计算机技术 的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系 统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库 管理系统。 11． 第一级是微程序设计级，这是一个实在的硬件级，它由机器硬件直接执行微指令； 第二级是一般机器级，也称为机器语言级，它由程序解释机器指令系统；第三级是操作 系统级，它由操作系统实现；第四级是汇编语言级，它给程序人员提供一种符号形式语 言，以减少程序编写的复杂性；第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编 写应用程序而设置的。用一系列的级来组成计算机的接口对于掌握计算机是如何组成的 提供了一种好的结构和体制，而且用这种分级的观点来设计计算机对保证产生一个良好 的系统结构也是很有帮助的。
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。
计算机组成原理课后习题答案一到九章
优选文档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，平时作为系统资源供给给用户使用。
包括：操作系统、语言办理程序、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：计算机的硬件系统平时由输入设施、输出设施、运算器、储藏器和控制器等五大部件组成。
输入设施的主要功能是将程序和数据以机器所能鉴识和接受的信息形式输入到计算机内。
输出设施的主要功能是将计算机办理的结果以人们所能接受的信息形式或其他系统所要求的信息形式输出。
储藏器的主要功能是储藏信息，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办理，达成算术运算和逻辑运算。
控制器的主要功能是按起初安排好的解题步骤，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？什么叫储藏程序方式？答：冯·诺依曼计算机的基本思想包括三个方面：1)计算机由输入设施、输出设施、运算器、储藏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)采用储藏程序方式。
储藏程序是指在用计算机解题从前，起初编制好程序，并连同所需的数据起初存入主储藏器中。
在解题过程（运行程序）中，由控制器依照起初编好并存入储藏器中的程序自动地、连续地从储藏器中依次取出指令并执行，直到获取所要求的结果为止。
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储藏器为中心？答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其他部件都经过运算器达成信息的传达。
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，集成到一个芯片里组成了微办理器。
同时随着半导体储藏器代替磁芯储藏器，储藏容量成倍地扩大，加上需要计算机办理、加工的信息量日异月新，以运算器为中心的结构已不能够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(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。
《计算机组成原理》各章练习参考答案
《计算机组成原理》各章练习题参考答案第一章思考练习题一.填空1.电子数字计算机可以分为专用计算机和通用计算机两类。
2.硬件采用LSI或VLSI的电子计算机属于计算机发展过程中的第四代。
3.存储器中存放数据和程序。
4.一台计算机包括运算、存储、控制、输入及输出五个单元。
5.完成算术运算和逻辑运算的部件是运算器(或ALU)；运算器的核心是加法器；控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果的部件是控制器。
6.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线是内部总线；CPU同存储器、通道等互相连接的总线是系统总线；中、低速I/O设备之间互相连接的总线是I/O总线。
7.在多总路线结构中，CPU总线、系统总线和高速总线相连通过桥实现。
8.计算机软件一般分为系统软件和应用软件。
9.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成。
10.机器字长是指一台计算机一次所能够处理的二进制位数量。
11.数据分类、统计、分析属于计算机在数据处理方面的应用。
12.计算机是一种信息处理机，它最能准确地反映计算机的主要功能。
13.个人台式商用机属于微型机。
14.对计算机软硬件进行管理，是操作系统的功能。
15.用于科学技术的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS。
16.通用计算机又可以分为超级机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机六类。
17.“存储程序控制”原理是冯.诺依曼提出的。
18.运算器和控制器构成CPU，CPU和主存构成主机。
19.取指令所用的时间叫取指周期，执行指令所用的时间叫执行周期。
20.每个存储单元都有一个编号，该编号称为地址。
21.现代计算机存储系统一般由高速缓存、主存和辅存构成。
22.计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制原理。
二.单选1.存储器用来存放( C )。
A.数据B.程序C.数据和程序D.正在被执行的数据和程序2.下面的描述中，正确的是( B )A.控制器能够理解、解释并执行所有的指令及存储结果。
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。
计算机组成原理第四章答案
计算机组成原理第四章答案1. 注册器和存储器是计算机中用于保存数据的两种不同的设备。
注册器是一种用于高速临时存储数据的小型存储设备，它位于CPU内部，用于保存正在执行的指令、数据以及中间结果。
存储器则是一种用于永久保存数据的设备，它通常是外部的、容量较大的设备，如硬盘、固态硬盘或者内存条。
2. 计算机中的存储器分为主存储器和辅助存储器两种类型。
主存储器是计算机中用于临时保存指令和数据的存储设备，它的容量较小但速度较快。
辅助存储器则是一种容量较大但速度较慢的存储设备，用于永久保存数据和程序文件，如硬盘。
3. 冯·诺依曼计算机的基本构成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备。
其中，CPU负责执行计算机指令并控制计算机的运行，存储器用于保存指令和数据，输入设备用于将外部数据输入计算机，输出设备用于将计算结果输出给用户。
4. 计算机的运算速度主要取决于CPU的运算速度，而CPU的运算速度受到时钟频率、指令周期和执行指令的效率等多个因素影响。
时钟频率是CPU每秒钟钟摆的次数，它决定了CPU的基本工作速度；指令周期是指CPU执行一条指令所需的时间，它由时钟频率决定；指令的执行效率则取决于CPU的微操作执行速度。
5. 指令流水线是一种提高CPU执行效率的技术。
它将执行一条指令的过程分为多个阶段，并让多条指令在不同的阶段同时执行，从而实现指令的并行执行。
指令流水线可以提高CPU 的吞吐量，减少指令执行的延迟。
6. 高速缓存是一种用于提高CPU访问存储器效率的技术。
它位于CPU内部，与主存储器之间，用于保存最近访问的指令和数据。
高速缓存的访问速度比主存储器快，可以减少CPU 对主存储器的访问次数，提高CPU的执行效率。
7. 数据的表示方式包括原码、反码和补码。
原码是用最高位表示符号位，其余位表示数值的方式；反码是对原码取反得到的表示方式；补码是对反码加1得到的表示方式。
补码表示方式可以解决原码和反码相加减时的进位问题，同时将负数的表示范围扩展了一倍。
计算机组成原理习题+参考答案
部分作业参考答案第四章13. 某8位微型机地址码为18位，若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：（1）该机所允许的最大主存空间是多少？（2）若每个模块板为32K×8位，共需几个模块板？（3）每个模块板内共有几片RAM芯片？（4）共有多少片RAM？（5）CPU如何选择各模块板？解：（1）218 = 256K，则该机所允许的最大主存空间是256K×8位（或256KB）；（2）模块板总数= 256K×8 / 32K×8= 8块；（3）板内片数= 32K×8位/ 4K×4位= 8×2 = 16片；（4）总片数= 16片×8 = 128片；（5）CPU通过最高3位地址译码选板，次高3位地址译码选片。
21.设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映象（即Cache每组内共有4个字块）的Cache组织，要求：（1）画出主存地址字段中各段的位数；（2）设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0、1、2……99号单元读出100个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次，问命中率是多少？（3）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍？答：（1）由于容量是按字节表示的，则主存地址字段格式划分如下：8 7 2 3 2（2）由于题意中给出的字地址是连续的，故（1）中地址格式的最低2位不参加字的读出操作。
当主存读0号字单元时，将主存0号字块（0~7）调入Cache（0组x号块），主存读8号字单元时，将1号块（8~15）调入Cache（1组x号块）…… 主存读96号单元时，将12号块（96~103）调入Cache（12组x号块）。
共需调100/8 13次，就把主存中的100个数调入Cache。
除读第1遍时CPU需访问主存13次外，以后重复读时不需再访问主存。
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。
计算机组成原理课后习题答案解析(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。
计算机组成原理第四章部分课后题答案(唐朔飞版)
4.1 解释概念：主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory。
主存：用于存放数据和指令，并能由中央处理器直接随机存取，包括存储器体M、各种逻辑部件、控制电路等辅存：辅助存储器，又称为外部存储器（需要通过I/O系统与之交换数据）。
存储容量大、成本低、存取速度慢，以及可以永久地脱机保存信息。
主要包括磁表面存储器、软盘存储器、磁带存储设备、光盘存储设备。
Cache：高速缓冲存储器，比主存储器体积小但速度快，用于保有从主存储器得到指令的副本很可能在下一步为处理器所需的专用缓冲器。
RAM：(Random Access Memory)随机存储器。
存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。
这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。
按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（StaticRAM,SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。
SRAM：(Static Random Access Memory)它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。
DRAM：(Dynamic Random Access Memory)，即动态随机存取存储器最为常见的系统内存。
DRAM 只能将数据保持很短的时间。
为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新（refresh）一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。
（关机就会丢失数据）ROM：只读内存（Read-Only Memory）的简称，是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。
其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。
通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，资料并且不会因为电源关闭而消失。
PROM：(Programmable Read-Only Memory)－可编程只读存储器，也叫One-Time Programmable (OTP)ROM“一次可编程只读存储器”，是一种可以用程序操作的只读内存。
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第四章1．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位地址线和数据线的总和= 14 + 32 = 46根；选择不同的芯片时，各需要的片数为：1K×4：（16K×32）/ （1K×4）= 16×8 = 128片2K×8：（16K×32）/ （2K×8）= 8× 4 = 32片4K×4：（16K×32）/ （4K×4）= 4×8 = 32片16K×1：（16K×32）/ （16K×1）= 1×32 = 32片4K×8：（16K×32）/ （4K×8）= 4× 4 = 16片8K×8：（16K×32） / （8K×8） = 2×4 = 8片2．现有1024×1的存储芯片，若用它组成容量为16K×8的存储器。
试求：（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位，该存储器所需的地址线总位数是多少？其中几位用于选板？几位用于选片？几位用做片地址？16K×8=2^14×8,地址线为14根.4K×8容量的板,共需要4块板子.则14根地址线的最高2位用于板选（00～11,第1块板子～第4块板子）,4K*8位＝2^12*8位＝12*1K*8位,也就是在每块板子需要4*8个芯片,而每8个芯片组成8位,也就是位扩展.也就是说需要4组,则除了最高2位,剩余的12位中,有2位用于片选（00～11,第一组～第4组）.也就是：2位用于板选,2位用于片选,剩余的10位用于片地址选择.3．已知某计算机字长8位，现采用半导体存储器作主存，其地址线为16位，若使用1K×4的SRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并采用存储模块结构形式。
（1）若每块模板容量为4K×8位，共需多少块存储模板？（2）画出一个模板各芯片的连接逻辑图。
解：（1）根据题干可知存储器容量为64KB，故共需16块存储模板。
4．某半导体存储器容量16K×8位，可选SRAM芯片的容量为4K×4位；地址总线A15~A（低），双向数据总线D7~D0（低），由R/W——线控制读/写。
设计并画出该存储器的逻辑图，并注明地址分配、片选逻辑及片选信号的极性。
5．现有如下存储芯片：2K×1位的ROM、4K×1位的RAM、8K×1位的ROM。
若用它们组成容量为16KB的存储器，前4KB为ROM，后12KB为RAM，CPU的地址总线16位。
（1）各种存储芯片分别用多少片？（2）正确选用译码器及门电路，并画出相应的逻辑结构图。
（3）指出有无地址重叠现象。
解：（1）需要用2K×1的ROM芯片16片，4K×1的RAM芯片24片。
不能使用8K×1的ROM芯片，因为它大于ROM应有的空间。
（3）有重叠现象，因为地址线A15、A14没有参加译码。
6．用容量为16K×1位的DRAM芯片构成64KB的存储器。
（1）画出该存储器的结构框图。
（2）设存储器的读/写周期均为0.5µs，CPU在1µs至少要访存一次，试问采用哪种刷新方式比较合理？相邻两行之间的刷新间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？解：（2）由于存储器芯片规格为16K×1，所以其芯片部的存储矩阵是128×128的存储矩阵。
若采用集中刷新方式，则死区为0.5×128=64微秒，而CPU 1微秒至少访存一次，长达64微秒的死区显然不合理；若采用分散刷新方式，则需要将系统存取周期增至1微秒，降低了整机速度，且刷新过于频繁。
所以应该采用异步刷新方式，假设允许的最大刷新间隔是2ms，则相邻两行刷新间隔为2ms/128=15.625微秒，全部存储单元刷新一遍实际时间0.5×128=64微秒。
7．某半导体存储器容量15KB ，其中固化区8KB，可选EPROM芯片为4K×8 ；可随机读/写区7KB，可选SRAM芯片有：4K×4位、2K×4位、1K×4位。
地址总线A15～A（A为最低位），双向数据总线D7～D（D为最低位），R/W控制读/写，MREQ为低电平时允许存储器工作信号。
请设计并画出该存储器逻辑图，注明地址分配、片选逻辑、片选信号极性等。
8．某机地址总线16位A15～A（A为最低位），访存空间64KB。
外围设备与主存统一编址，I/O空间占用FC00～FFFFH。
现用2164芯片（64K×1）构成主存储器，请设计并画出该存储器逻辑图，并画出芯片地址线、数据线与总线的连接逻辑以及行选信号与列选信号的逻辑式，使访问I/O时不访问主存。
动态刷新逻辑可以暂不考虑。
9．设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每块包含8个字，每字32位，设计一个四路组相联映像（即Cache每组共有四个块）的Cache组织，要求：（1）画出主存地址字段中各段的位数。
（2）设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0、1、2、…、99号单元读出100个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次，问命中率是多少？（3）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍？第八章1．分别用RZ、NRZ、NRZ-1、PE、FM、MFM和M2FM制记录方式记录下述数据序列，画出写电流波形。
（1）1101101110110（2）10101100110002．若对磁介质存储器写入数据序列10011，请画出不归零-１制、调相制、调频制、改进的调频制等记录方式的写电流波形。
3．某磁盘组有六片磁盘，每片可有两个记录面，存储区域径为22cm，外径为33cm，道密度40道/厘米，位密度400b/cm，转速2400r/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？(1)6×2－2＝10（面）有10个存储面可用，因为最上和最下两个面不能用。
(2)有效存储区域=16.5-11=5.5(cm)因为道密度=40道/cm，所以40×5.5=220道，即220个圆柱面(3)层磁道周长为2πR=2×3.14×11=69.08(cm)每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位=3454B每面信息量=3454B×220=759880B盘组总容量=759880B×10=7598800B(4)磁盘数据传输率Dr=rN, N为每条磁道容量， N=3454B,r为磁盘转速，r=2400转/60秒=40转/秒Dr=rN=40×3454B=13816B/s(5)应记录在同一个柱面上4．某磁盘存储器的转速为3000r/min，共有4个盘面，5道/毫米，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？5．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3000r/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?6．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？第九章1．什么是中断向量？中断向量如何形成？向量中断和非向量中断有何差异？2．假设有1、2两个设备，其优先级为设备1>设备2，若它们同时提出中断请求，试说明中断处理过程，画出其中断处理过程示意图，并标出断点。
3．现有A、B、C、D共4个中断源，其优先级由高向低按A、B、C、D顺序排列。
若中断服务程序的执行时间为20μs，请根据下图（图1）所示时间轴给出的中断源请求中断的时刻，画出CPU执行程序的轨迹。
图1 中断请求时间轴4．设某机有5级中断：L0、L1、L2、L3、L4，其中断响应优先次序为：L0最高、L1次之、……、L4最低。
现在要求将中断处理次序改为L1→L3→L0→L4→L2，试问：（1）各级中断服务程序中的各中断屏蔽码应如何设置（设每级对应一位，当该位为“0” ，表示中断允许；当该位为“1” ，表示中断屏蔽）？（2）若这5级同时都发出中断请求，试画出进入各级中断处理过程示意图。
5．实现多重中断应具备何种条件？如有A、B、C、D共4级中断，A的优先级最高，B次之，……，D最低。
如在程序执行过程中，C和D同时申请中断，该先响应哪级中断？如正在处理该中断时，A、B又同时有中断请求，试画出该多级中断处理的流程来。