计算机组成原理64116
计算机组成原理名词解释
之答禄夫天创作主机:CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。
CPU:中央处理器,是计算机的核心部件,由运算器和控制器构成。
运算器:计算机中完成运算功能的部件,则ALU 和寄存器构成。
外围设备:计算机的输入输出设备,包含输入设备、输出设备和外存储设备。
数据:编码形式的各种信息,在计算机中作为程序的操纵对象。
指令:构成计算机软件的基本元素,暗示成二进制数编码的操纵命令。
透明:在计算机中,从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。
位:计算机中的一个二进制的数据代码(0或1),是数据的最小暗示单位。
字:数据运算和存储单位,其位数取决于计算机。
字节:衡量数据量以及存储器容量的基本单位,1字节等于8位二进制信息。
字长:一个数据字包含的位数,一般为8位、16位、32位和64位等。
地址:给主存储器分歧的存储位置指定的一个二进制编号。
存储器:计算机中存储程序和数据的部件,分为内存和外存两种。
存储器的访问:对存储器中数据的读操纵和写操纵。
总线:计算机中连接功能单元的公共线路,是一束信号线的集合。
硬件:由物理元器件构成的系统,计算机硬件是一个能够执行指令的设备。
软件:由程序构成的系统,分为系统软件和应用软件两种。
兼容:计算机部件的通用性。
操纵系统:主要的系统软件,控制其他程序的运行,管理系统资源而且为用户提供操纵界面。
汇编程序:将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。
汇编语言:采取文字方式(助记符)暗示的程序设计语言,其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应。
编译程序:将高级语言的程序转换成机器语言程序的计算机软件。
解释程序:解释执行高级语言程序的计算机软件,,解释并执行源程序的语句。
系统软件:计算机系统的一部分,进行命令解释、操纵管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件。
应用软件:完成应用功能的软件,专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。
指令流:在计算机的存储器与CPU之间形成的不竭传递的指令序列。
十六位体系结构计算机组成原理
十六位体系结构计算机组成原理
十六位体系结构计算机组成原理是指计算机的硬件和软件组成原理,可以分为以下几个部分:
1.中央处理器(Central Processing Unit, CPU):负责执行计算机指令和进行数据处理。
CPU包括指令寄存器、程序计数器、算术逻辑单元(ALU)和寄存器等。
2.存储器:存储器包括主存储器和辅助存储器。
主存储器用于存储正在运行的程序和数据,可分为RAM和ROM。
辅助存储器用于长期存储程序和数据,如硬盘、光盘等。
3.输入输出设备:用于与外部设备进行数据交互,如键盘、鼠标、打印机、显示器等。
4.总线(Bus):计算机内各个部件之间传送数据和控制信息的通道。
总线分为数据总线、地址总线和控制总线。
5.指令系统:计算机的指令系统决定了计算机的操作特性和功能。
按照十六位体系结构,指令由16位表示,可以包括逻辑运算、算术运算、存储和转移等操作。
6.中断系统:用于处理紧急情况和异步事件,如异常中断、硬件中断和软件中断等。
7.时钟系统:用于同步计算机内各个部件的工作节奏和时序,提供时钟脉冲。
8.控制单元(Control Unit):负责控制计算机的操作,根据指令操作码的不同,控制单元产生特定的控制信号和时序信号,控制各个部件的工作。
9.运算器(アrithmetic and Logic Unit, ALU):负责进行算术运算和逻辑运算,包括加法、减法、乘法、除法和与、或、非、异或等逻辑运算。
以上是十六位体系结构计算机组成原理的基本内容,具体实施中可能会有一些差异。
计算机四级计算机组成原理知识点总结
计算机四级计算机组成原理知识点总结
计算机四级计算机组成原理涉及多个关键知识点,主要包括:
1.**计算机的基本组成**:计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。
其中,运算器和控制器合称为中央处理器(CPU)。
2.**指令系统**:指令是计算机执行某种操作的命令,通常由操作码和操作数地址码组成。
指令系统是指一台计算机中所有指令的集合。
指令的长度取决于操作码的长度、操作数地址码的长度和操作数地址的个数,与机器字长没有固定的关系。
指令可以分为零地址指令、一地址指令等多种类型。
3.**计算机硬件层次结构**:计算机硬件层次结构可以分为微程序机器层(M0)、传统机器层(M1)、虚拟机器层(M2)、汇编语言机器层(M3)和高级语言机器层(M4)。
每一层都对应着不同的指令系统和执行方式。
4.**存储系统**:存储系统包括主存储器(内存)和辅助存储器(外存)。
主存储器是计算机直接访问的存储部件,其速度快,但容量小。
辅助存储器则容量大,速度慢,需要通过输入输出设备才能访问。
5.**输入输出系统**:输入输出系统负责计算机与外部世界的联系,包括输入设备和输出设备。
输入设备用于将外部信息输入到计算机中,输出设备用于将计算机的处理结果输出到外部世界。
6.**总线系统**:总线是连接计算机各部件的通信线路,包括数据总线、地址总线和控制总线。
总线系统负责在各部件之间传输数据和控制信号。
以上就是计算机四级计算机组成原理的主要知识点,掌握了这些知识,就能对计算机的基本组成和工作原理有深入的理解。
计算机组成原理(第三版)课后答案解析
计算机是一种能自动地、高速地对各种数字化信息进行运算处理的电子设备。
1.2冯诺依曼计算机体系结构的基本思想是存储程序,也就是将用指令序列描述的解题程序与原始数据一起存储到计算机中。
计算机只要一启动,就能自动地取出一条条指令并执行之,直至程序执行完毕,得到计算结果为止。
按此思想设计的计算机硬件系统包含:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
各部分的作用见教材:P10—P121.3计算机的发展经历了四代。
第一代:见教材P1第二代:见教材P2第三代:见教材P2第四代:见教材P21.4系统软件定义见教材:P12—13,应用软件定义见教材:P121.5见教材:P14—151.6见教材:P111.7见教材:P6—81.8硬件定义见教材:P9软件定义见教材:P12固件定义见教材:P131.91)听觉、文字、图像、音频、视频2)图像、声音、压缩、解压、DSP1.10处理程度按从易到难是:文本→图形→图像→音频→视频27/64=00011011/01000000=0.0110110=0.11011×2-1规格化浮点表示为:[27/64]原=101,011011000[27/64]反=110,011011000[27/64]补=111,011011000同理:--27/64=--0.11011×2-1规格化浮点表示为:[27/64]原=101,111011000[27/64]反=110,100100111[27/64]补=111,1001010002.3 模为:29=10000000002.4 不对,8421码是十进制的编码2.5浮点数的正负看尾数的符号位是1还是0浮点数能表示的数值范围取决于阶码的大小。
浮点数数值的精确度取决于尾数的长度。
2.61)不一定有N1>N2 2)正确2.7 最大的正数:0111 01111111 十进制数:(1-2-7)×27最小的正数:1001 00000001 十进制数:2-7×2-7最大的负数:1001 11111111 十进制数:--2-7×2-7最小的负数:0111 10000001 十进制数:--(1-2-7)×272.81)[x]补=00.1101 [y]补=11.0010[x+y]补=[x]补+[y]补=11.1111无溢出x+y= -0.0001[x]补=00.1101 [--y]补=00.1110[x-y]补=[x]补+[--y]补=01.1011 正向溢出2)[x]补=11.0101 [y]补=00.1111[x+y]补=[x]补+[y]补=00.0100 无溢出x+y= 0.0100[x]补=11.0101 [--y]补=11.0001[x-y]补=[x]补+[--y]补=10.0110 负向溢出3) [x]补=11.0001 [y]补=11.0100[x+y]补=[x]补+[y]补=10.0101 负向溢出[x]补=11.0001 [--y]补=00.1100[x-y]补=[x]补+[--y]补=11.1101 无溢出X-y=-0.00112.91)原码一位乘法 |x|=00.1111 |y|=0.1110部分积乘数 y n00.0000 0.1110+00.000000.0000→00.00000 0.111+00.111100.11110→00.011110 0.11+00.111101.011010→00.1011010 0.1+00.111101.1010010→00.11010010P f=x f⊕y f=1 |p|=|x|×|y|=0.11010010所以[x×y]原=1.11010010补码一位乘法 [x]补=11.0001 [y]补=0.1110 [--x]补=11.0001 部分积 y n y n+100.0000 0.11100→00.00000 0.1110+00.111100.11110→00.011110 0.111→00.0011110 0.11→00.00011110 0.1+11.000111.00101110[x×y]补=11.001011102)原码一位乘法 |x|=00.110 |y|=0.010部分积乘数 y n00.000 0.010+00.00000.000→00.0000 0.01+00.11000.1100→00.01100 0.0+00.00000.01100 0→00.001100P f=x f⊕y f=0 |p|=|x|×|y|=0.001100所以[x×y]原=0.001100补码一位乘法 [x]补=11.010 [y]补=1.110 [--x]补=00.110部分积 y n y n+100.000 1.1100→00.0000 1.110+00.11000.1100→00.01100 1.11→00.001100 1.1所以[x×y]补=0.0011002.101)原码两位乘法 |x|=000.1011 |y|=00.0001 2|x|=001.0110部分积乘数 c000.0000 00.00010+000.1011000.1011→000.001011 0.000→000.00001011 00.0P f=x f⊕y f=1 |p|=|x|×|y|=0.00001011所以[x×y]原=1.00001011补码两位乘法 [x]补=000.1011 [y]补=11.1111 [--x]补=111.0101部分积乘数 y n+1000.0000 11.11110+111.0101111.0101→111.110101 11.111→111.11110101 11.1所以[x×y]补=111.11110101 x×y=--0.000010112)原码两位乘法 |x|=000.101 |y|=0.111 2|x|=001.010 [--|x| ]补=111.011 部分积乘数 c000.000 0.1110+111.011111.011→111.11011 0.11+001.010001.00011→000.100011P f=x⊕y f=0 |p|=|x|×|y|=0.100011所以[x×y]原=0.100011补码两位乘法 [x]补=111.011 [y]补=1.001 [--x]补=000.101 2[--x]补=001.010 部分积乘数 y n+1000.000 1.0010+111.011111.011→111.111011 1.00+001.010001.00011→000.100011所以[x×y]补=0.1000112.111) 原码不恢复余数法 |x|=00.1010 |y|=00.1101 [--|y| ]补=11.0011部分积商数00.1010+11.00111101101 0←11.1010+00.110100.0111 0.1←00.1110+11.001100.0001 0.11←00.0010+11.001111.0101 0.110←01.1010+00.110111.0111 0.1100+00.110100.0100所以[x/y]原=0.1100 余数[r]原=0.0100×2—4补码不恢复余数法 [x]补=00.1010 [y]补=00.1101 [--y]补=11.0011 部分积商数00.1010+11.001111.1101 0←11.1010+00.110100.0111 0.1←00.1110+11.001100.0001 0.11←00.0010+11.001111.0101 0.110←10.1010+00.110111.0111 0.1100+00.110100.0100所以[x/y]补=0.1100 余数[r]补=0.0100×2—42)原码不恢复余数法 |x|=00.101 |y|=00.110 [--|y| ]补=11.010 部分积商数00.101+11.01011.111 0←11.110+00.11000.100 0.1←01.000+11.01000.010 0.11←00.100+11.01011.110 0.110+00.11000. 100所以[x/y]原=1.110 余数[r]原=1.100×2—3补码不恢复余数法 [x]补=11.011 [y]补=00.110 [--y]补=11.010 部分积商数11.011+00.11000.001 1←00.010+11.01011.100 1.0←11.000+00.11011.110 1.00←11.100+00.11000.010 1.001+11.01011.100所以[x/y]补=1.001+2—3=1.010 余数[r]补=1.100×2—32.121)[x]补=21101×00.100100 [y]补=21110×11.100110小阶向大阶看齐: [x]补=21110×00.010010求和:[x+y]补=21110×(00.010010+11.100110)=21110×11.111000 [x-y]补=21110×(00.010010+00.011010)=21110×00.101100 规格化:[x+y]补=21011×11.000000 浮点表示:1011,11.000000规格化:[x-y]补=21110×00.101100 浮点表示:1110,0.101100 2)[x]补=20101×11.011110 [y]补=20100×00.010110小阶向大阶看齐:[y]补=20101×00.001011求和:[x+y]补=20101×(11.011110+00.001011)=20101×11.101001 [x-y]补=20101×(11.011110+11.110101)=20101×00.010011 规格化:[x+y]补=21010×11.010010 浮点表示:1010,11. 010010规格化:[x-y]补=21010×00.100110 浮点表示:1010,00.1001102.13见教材:P702.141)1.0001011×262)0.110111*×2-62.151)串行进位方式C1=G1+P1C0 G1=A1B1, P1=A1⊕B1C2=G2+P2C1 G2=A2B2, P2=A2⊕B2C3=G3+P3C2 G3=A3B3, P3=A3⊕B3C4=G4+P4C3 G4=A4B4, P4=A4⊕B42)并行进位方式C1=G1+P1C0C2=G2+P2G1+P2P1C0C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C4= G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C02.16参考教材P62 32位两重进位方式的ALU和32位三重进位方式的ALU 2.17n“1” “1”3.1见教材:P79 3.2 见教材:P833.3与SRAM 相比,DRAM 在电路组成上有以下不同之处:1) 地址线的引脚一般只有一半,因此,增加了两根控制线RAS 、CAS ,分别控制接受行地址和列地址。
《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。
(完整版)计算机组成原理第二版唐朔飞课后习题答案
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构成的综合体。
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:计算机运转所需的程序及有关资料。
硬件和软件在计算机系统中互相依存,缺一不可以,所以相同重要。
2.怎样理解计算机的层次构造?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构造。
(1 )硬件系统是最内层的,它是整个计算机系统的基础和中心。
(2 )系统软件在硬件以外,为用户供给一个基本操作界面。
(3 )应用软件在最外层,为用户供给解决详细问题的应用系统界面。
往常将硬件系统以外的其余层称为虚构机。
各层次之间关系亲密,上层是下层的扩展,基层是上层的基础,各层次的区分不是绝对的。
3.说明高级语言、汇编语言和机器语言的差异及其联系。
答:机器语言是计算机硬件能够直接识其余语言,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,一定翻译成汇编语言,再由汇编程序汇编成机器语言(目标程序)以后才能被执行。
4.怎样理解计算机构成和计算机系统构造?答:计算机系统构造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、数据种类、寻址技术构成及 I/O 机理等。
计算机构成是指怎样实现计算机系统构造所表现的属性,包含对程序员透明的硬件细节,如构成计算机系统的各个功能零件的构造和功能,及互相连结方法等。
5.冯 ? 诺依曼计算机的特色是什么?解:冯? 诺依曼计算机的特色是:P8计算机由运算器、控制器、储存器、输入设施、输出设施五大零件构成;指令和数据以同相同地位寄存于储存器内,并能够按地点接见;指令和数据均用二进制表示;指令由操作码、地点码两大多半构成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在储存器中的地点;指令在储存器中次序寄存,往常自动次序拿出履行;机器以运算器为中心(原始冯?诺依曼机。
《计算机组成原理》第3章习题答案
第3章习题解答1.指令长度和机器字长有什么关系?半字长指令、单字长指令、双字长指令分别表示什么意思?解:指令长度与机器字长没有固定的关系,指令长度可以等于机器字长,也可以大于或小于机器字长。
通常,把指令长度等于机器字长的指令称为单字长指令;指令长度等于半个机器字长的指令称为半字长指令;指令长度等于两个机器字长的指令称为双字长指令。
2.零地址指令的操作数来自哪里?一地址指令中,另一个操作数的地址通常可采用什么寻址方式获得?各举一例说明。
解:双操作数的零地址指令的操作数来自堆栈的栈顶和次栈顶。
双操作数的一地址指令的另一个操作数通常可采用隐含寻址方式获得,即将另一操作数预先存放在累加器中。
例如,前述零地址和一地址的加法指令。
3.某机为定长指令字结构,指令长度16位;每个操作数的地址码长6位,指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。
若双操作数指令已有K种,无操作数指令已有L种,问单操作数指令最多可能有多少种?上述三类指令各自允许的最大指令条数是多少?解:X= (24一K)×26一[L/26]双操作数指令的最大指令数:24一1。
单操作数指令的最大指令数:15×26一l(假设双操作数指令仅1条,为无操作数指令留出1个扩展窗口)。
无操作数指令的最大指令数:216一212一26。
其中212为表示某条二地址指令占用的编码数,26为表示某条单地址指令占用的编码数。
此时双操作数和单操作数指令各仅有1条。
4.设某机为定长指令字结构,指令长度12位,每个地址码占3位,试提出一种分配方案,使该指令系统包含:4条三地址指令,8条二地址指令,180条单地址指令。
解:4条三地址指令000 XXX YYY ZZZ..011 XXX YYY ZZZ8条二地址指令100 000 XXX YYY..100 111 XXX YYY180条单地址指令101 000 000 XXX..111 110 011 XXX5.指令格式同上题,能否构成:三地址指令4条,单地址指令255条,零地址指令64条?为什么?解:三地址指令4条000 XXX YYY ZZZ..011 XXX YYY ZZZ单地址指令255条100 000 000 XXX..111 111 110 YYY只能再扩展出零地址指令8条,所以不能构成这样的指令系统。
计算机组成原理(附答案)
计算机组成原理第1章计算机系统概论一.填空题1. 计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的,前者是计算机系统的物质基础,而后者则是计算机系统解题的灵魂,两者缺一不可。
2. 存储程序是指解题之前预先把程序存入存储器;程序控制是指控制器依据所存储的程序控制计算机自动协调地完成解题的任务,这两者合称为存储程序控制,它是冯·诺依曼型计算机的重要工作方式。
3.通常将控制器和运算器合称为中央处理器(CPU) ;而将控制器、运算器和内存储器合称为计算机的主机。
4.计算机系统的硬件包括控制器、运算器、存储器、I/O接口和I/O设备等五大部分。
二.选择题1. 指令周期是指( C )。
A.CPU从主存取出一条指令的时间B.CPU执行一条指令的时间C. CPU从主存取出一条指令加上执行该指令的时间三.问答题1.存储程序控制是冯•诺依曼型计算机重要的工作方式,请解释何谓存储程序、程序控制?答:存储程序是指将解题程序(连同原始数据)预先存入存储器;程序控制是指控制器依据存储的程序,控制全机自动、协调的完成解题任务。
2.计算机系统按功能通常可划分为哪五个层次?画出其结构示意图加以说明。
答:.五级组成的计算机系统如图1.7 (课本P18)1)微程序设计级:微指令直接由硬件执行。
2)一般机器级(机器语言级):由微程序解释机器指令系统,属硬件级。
3)操作系统级:由操作系统程序实现。
4)汇编语言级:由汇编程序支持执行。
5)高级语言级:由高级语言编译程序支持执行。
这五级的共同特点是各级均可编程。
四.计算题1.设某计算机指令系统有4种基本类型的指令A、B、C和D,它们在程序中出现的频度(概率)分别为0.3、0.2、0.15和0.35,指令周期分别为5ns、5.5ns、8ns和10ns,求该计算机的平均运算速度是多少MIPS(百万条指令每秒)?解:指令平均运算时间:T=5×0.3+5.5×0.2+8×0.15+10×0.35=7.3 (ns)平均运算速度:V=1/T=1/(7.3×10-3)=137(MIPS)第2章运算方法与运算器一.填空题1.若某计算机的字长是8位,已知二进制整数x=10100,y=–10100,则在补码的表示中,[x]补=00010100 ,[y]补=11101100 。
计算机组成原理讲义
计算机组成原理讲义计算机组成原理是一门研究计算机硬件和软件协同工作的学科。
它研究计算机系统的组成、结构、工作原理和设计方法,涉及到计算机的各个层次、各个组成部分和各种操作。
计算机组成原理作为计算机科学和计算机工程的基础课程,对于理解计算机的工作原理和提高计算机系统设计和性能优化具有重要意义。
首先,计算机组成原理涵盖了计算机的硬件组成。
计算机的硬件部分主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备和总线等。
中央处理器是计算机的核心部件,又被称为计算机的大脑。
它包括算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU),负责执行指令、算术运算和逻辑运算等。
存储器用于存储数据和指令,分为主存储器(RAM)和辅助存储器(硬盘、固态硬盘等)。
输入输出设备用于与计算机交互,包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
总线用于连接计算机的各个组成部分,包括数据总线、地址总线和控制总线等。
了解计算机硬件组成,对于设计和优化计算机系统具有重要意义。
其次,计算机组成原理涉及计算机的工作原理。
计算机的工作原理主要包括数据的表示和存储、指令的执行和流水线技术等。
数据的表示和存储是计算机进行数据处理的基础。
计算机使用二进制表示数据,将数据存储在内存中。
指令的执行是计算机进行计算和逻辑操作的基本单元。
计算机通过解码和执行指令,对数据进行处理。
流水线技术是提高计算机执行效率的一种重要方法。
通过将指令执行分解成多个阶段,可以提高指令的吞吐量。
计算机组成原理对于理解计算机工作原理和提高计算机系统性能具有重要意义。
最后,计算机组成原理涉及计算机的设计方法。
计算机的设计方法包括指令系统的设计、组合逻辑电路的设计和微程序设计等。
指令系统的设计是计算机体系结构的基础,决定了计算机的功能和性能。
组合逻辑电路设计是实现计算机各个功能模块的基础,包括加法器、乘法器、寄存器和控制电路等。
微程序设计是实现指令的执行和控制的基础,将指令分解成微指令并存储在控制存储器中。
计算机组成原理(第二版)蒋本珊编_课后习题答案
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_第四版课后习题答案(完整版)
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第一章介绍计算机组成原理的重要性计算机组成原理是计算机科学中最基础的一门课程之一。
它涵盖了计算机的基本组成部分,包括处理器、存储器、输入输出设备等,并通过解析计算机的工作原理和实现方式来帮助我们理解计算机的工作方式。
第一章主要介绍了计算机组成原理的重要性和作用。
在本章中,我们将学习计算机体系结构的基本概念和术语,并了解到计算机组成原理对于学习和理解计算机硬件和软件之间的关系至关重要。
第二章计算机组成原理的基础知识第二章主要介绍计算机的基本组成部分和它们的功能。
这些组成部分包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备等。
2.1 中央处理器(CPU)中央处理器是计算机的大脑,负责执行各种计算和控制任务。
它由运算器、控制器和寄存器组成。
运算器负责进行算术和逻辑运算,控制器负责解析和执行指令,寄存器用于存储指令和数据。
2.2 存储器存储器用于存储指令和数据。
它分为主存储器(RAM)和辅助存储器(如硬盘、光盘等)。
主存储器用于临时存储正在执行的指令和数据,而辅助存储器用于长期存储数据。
2.3 输入输出设备输入输出设备用于与计算机进行交互。
常见的输入设备有键盘、鼠标,常见的输出设备有显示器、打印机等。
它们使我们能够通过输入设备将数据输入到计算机中,并通过输出设备将计算机处理的结果输出。
第三章计算机的指令和指令系统第三章主要介绍计算机的指令和指令系统。
指令是计算机中最基本的操作单位,它由操作码和操作数组成。
指令系统定义了计算机所支持的指令的集合和它们的格式。
3.1 指令和指令格式指令是计算机中最基本的操作单位,它由操作码和操作数组成。
指令格式定义了指令的布局和组织方式,常见的指令格式有累加器型、立即寻址型、间接寻址型等。
计算机组成原理(李小勇)zcyl-4-
如果需要三地址、二地址、一地址指令各15条、零地址指令16条,则一样能够采 用可变格式操作码实现。例如可以这样规定: 15条三地址指令的操作码为:0000 ~ 1110 (操作码4位可表示16条指令,由于 只有15条,所以还剩余一种状态1111,可以做二地址指令的标记) 15条二地址指令的操作码为:前4位1111, 即 1111 0000 ~ 1111 1110 15条一地址指令的操作码为:前8位均为1,即 11111111 0000 ~11111111 1110 16条零地址指令的操作码为:前12位均为1,即 1111111111110000~1111111111111111
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4.2 指令格式
4.2.2 三地址指令 指令格式如下: θ
A1
A2
A3 结果A3
操作码θ 第一操作数A1 第二操作数A2
(A1)θ(A2)→A3 (PC) +1→PC 这种格式指令长度仍比较长,所以只在字长较长的 大、中型机中使用,而小型、微型机中很少使用。
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4.2 指令格式
4.2.3、指令长度
1.指令字 机器字长--指计算机能直接处理的二进制数据的位数; 指令字长--指令字长度等于机器字长度的指令,称为 单字长指令;指令字长度等于半个机 器字长度的指 令,称为半字长指令;指令字长度等于两个机器字长 度的指令,称为双字长指令。 2.多字长指令 使用多字长指令的目的,在于提供足够的地址位来解 决访问内存任何单元的寻址问题。但是主要缺点是必 须两次或多次访问内存以取出整条指令,这就降低了 CPU的运算速度,同时又占用了更多的存储空间。
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计算机组成原理课后答案解析
计算机组成原理课后答案解析(总7页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章计算机系统概论什么是计算机系统、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的物理或逻辑的综合体计算机硬件:计算机的物理实体计算机软件: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,因此同样重要如何理解计算机系统的层次结构实际机器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的微程序机器M0,硬件研究的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的各级虚拟机说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
机器语言是可以直接在机器上执行的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的地址,使程序员可以不再使用繁杂而又易错的二进制代码来编写程序高级语言对问题的描述十分接近人们的习惯,并且还具有较强的通用性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的计算机系统的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的属性冯·诺依曼计算机的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)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。
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:一次能处理数据的位数,与CPU的寄存器位数有关存储容量:主存:存储单元个数×存储字长运算速度:MIPS, CPI, FLOPS解释概念主机: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+控制器组成主存:计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,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/存储基元/存储元: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,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机器字长:CPU 能同时处理的数据位数指令字长:一条指令的二进制代码位数解释英文代号CPU: Central Processing UnitPC: Program CounterIR: Instruction RegisterCU: Control UnitALU: Arithmetic Logic UnitACC: AccumulatorMQ: Multiplier-Quotient RegisterX: 操作数寄存器MAR: Memory Address RegisterMDR: Memory Data RegisterI/O: Input/OutputMIPS: Million Instructions Per SecondCPI: Cycle Per InstructionFLOPS: Floating-point Operation Per Second存数指令和加法指令的信息流程,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,指出图中各寄存器的位数。
计算机组成原理完整版罗克露全
计算机组成原理完整版罗克露全计算机组成原理是指计算机系统的各个组成部分及其之间的工作原理。
它包含了计算机硬件和计算机软件两个方面。
计算机硬件主要包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等;计算机软件则包括操作系统、应用软件等。
首先,计算机组成原理的核心是中央处理器。
中央处理器由控制单元(Control Unit)和算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit)组成。
控制单元负责指令的获取、译码和执行,它控制着计算机的运行,协调各个部件的工作。
算术逻辑单元则负责执行算术和逻辑运算。
其次,中央处理器与内存之间通过总线进行数据传输。
总线是计算机内部各个部件之间进行数据传输的通道,包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用于传输数据,地址总线用于传输内存地址,控制总线用于传输控制信号。
此外,计算机组成原理还包括输入输出设备。
输入设备用于将外部数据输入到计算机中,例如键盘、鼠标等;输出设备用于将计算机处理结果输出给用户,例如显示器、打印机等。
输入输出设备与中央处理器通过输入输出控制器连接,通过控制器与总线进行数据传输。
还有存储器,计算机系统中的存储器主要分为主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机的内部存储器,用于存储程序和数据,主要包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
辅助存储器则用于存储大量的程序、数据和文件,常见的辅助存储器包括硬盘、光盘等。
除了硬件部分,计算机组成原理还涉及到计算机软件。
计算机软件包括操作系统、应用软件等。
操作系统是计算机系统的核心软件,它管理和控制计算机的硬件资源,提供用户与计算机系统交互的接口。
应用软件则是为了满足用户各种需求而开发的软件,例如办公软件、娱乐软件等。
总结起来,计算机组成原理是指计算机系统的各个组成部分及其之间的工作原理。
它涵盖了计算机硬件和计算机软件两个方面,包括中央处理器、内存、输入输出设备、存储器、操作系统等。
通过了解计算机组成原理,我们可以深入理解计算机系统的工作原理,为后续的学习和应用打下基础。
计算机组成原理64116
第一章1.完整的计算机系统应包括配套的硬件设备和软件系统。
2.计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
其中运算器、控制器和存储器组成主机运算器和控制器可统称为CPU。
3.基于存储程序原理的冯·诺依曼计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。
5.系统程序是指用来对整个计算机系统进行调度、管理、监视及服务的各种软件,应用程序是指用户在各自的系统中开发和应用的各种程序。
6.计算机与日常使用的袖珍计算机的本质区别在于自动化程度的高低。
7.为了更好地发挥计算机效率和方便用户,20世纪50年代发展了操作系统技术通过它对计算机进行管理和调度。
8.指令和数据都存放在存储器中,控制器能自动识别它们。
9.计算机系统没有系统软件中的操作系统就什么工作都不能做。
10.在用户编程所用的各种语言中与计算机本身最为密切的语言是汇编语言。
11.计算机唯一能直接执行的语言是机器语言.12.电子计算机问世至今计算机类型不断推陈出新但依然保存存储程序的特点最早提出这种观点的是冯·诺依曼。
13.汇编语言是一种面向机器的语言,对机器依赖性很强,用汇编语言编制的程序执行速度比高级语言快。
14.有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中称为固件。
15.计算机将存储、运算逻辑运算和控制三部分合称为主机,再加上输入设备和输出设备组成了计算机硬件系统。
16.1μs= 10-6s,其时间是1ns的1000 倍。
17.计算机系统的软件可分为系统软件和应用软件,文本处理属于应用软件,汇编程序属于系统软件。
18.指令的解释是由计算机的控制器来完成的,运算器用来完成算数和逻辑运算。
23.存储器的容量可以用KB、MB和GB表示,它们分别代表 2 10字节,2 20字节和2 30字节。
24.计算机硬件的主要技术指标包括机器字长、存储容量、运算速度。
第二章1. 1946年研制成功的第一台电子计算机称为ENIAC 。
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第一章1.完整的计算机系统应包括配套的硬件设备和软件系统。
2.计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
其中运算器、控制器和存储器组成主机运算器和控制器可统称为CPU。
3.基于存储程序原理的冯·诺依曼计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。
5.系统程序是指用来对整个计算机系统进行调度、管理、监视及服务的各种软件,应用程序是指用户在各自的系统中开发和应用的各种程序。
6.计算机与日常使用的袖珍计算机的本质区别在于自动化程度的高低。
7.为了更好地发挥计算机效率和方便用户,20世纪50年代发展了操作系统技术通过它对计算机进行管理和调度。
8.指令和数据都存放在存储器中,控制器能自动识别它们。
9.计算机系统没有系统软件中的操作系统就什么工作都不能做。
10.在用户编程所用的各种语言中与计算机本身最为密切的语言是汇编语言。
11.计算机唯一能直接执行的语言是机器语言.12.电子计算机问世至今计算机类型不断推陈出新但依然保存存储程序的特点最早提出这种观点的是冯·诺依曼。
13.汇编语言是一种面向机器的语言,对机器依赖性很强,用汇编语言编制的程序执行速度比高级语言快。
14.有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中称为固件。
15.计算机将存储、运算逻辑运算和控制三部分合称为主机,再加上输入设备和输出设备组成了计算机硬件系统。
16.1μs= 10-6s,其时间是1ns的1000 倍。
17.计算机系统的软件可分为系统软件和应用软件,文本处理属于应用软件,汇编程序属于系统软件。
18.指令的解释是由计算机的控制器来完成的,运算器用来完成算数和逻辑运算。
23.存储器的容量可以用KB、MB和GB表示,它们分别代表 2 10字节,2 20字节和2 30字节。
24.计算机硬件的主要技术指标包括机器字长、存储容量、运算速度。
第二章1. 1946年研制成功的第一台电子计算机称为ENIAC 。
3. 集成电路的发展,到目前为止,依次经历了小规模集成(SSI)、规模集成(MSI)、大规模集成(LSI)和超大规模集成(VLSI)四个阶段。
5.数控机床是计算机在过程控制方面的应用,邮局实现信件自动分拣是计算机在模式识别方面的应用。
6.人工智能研究用计算机模拟人类智力活动的有关理论与技术,模式识别研究用计算机对物体、图像、语言、文字等信息进行自动识别。
7.计算机在过程控制应用中,除计算机外,A/D转换器是重要部件,它能把模拟量转换成计算机能识别的信号。
10.计算机按其工艺和器件特点,大致经历了四代变化,第一代从1946年开始,采用电子管;第二代从1958年开始,采用晶体管,第三代从1965年开始,采用中小规模集成电路。
第四代从1971年开始,采用大规模和超大规模集成电路。
11.电子计算机的英文名是Computer ,世界上第一台电子计算机命名为ENIAC ,它是由宾夕法尼亚州立大学制成。
12. 数字计算机用来处理离散型的信息,而模拟计算机用来处理连续性的信息。
13.以电压的高低来表示数值,其精度有限的计算机称为模拟计算机。
14.将许多电子元件集成在一片芯片上称为IC 。
(用英文缩写字母表示)15. 人工智能(简称AI)的目标是由人类将思考力、判断力和学习力赋予计算机。
16.计算机发展至今,虽然与早期相比面貌全非,但存储程序的特点依然不变。
17.操作系统最早出现在第三代计算机上。
18.网络技术的应用主要有电子商务、网络教育和敏捷制造等。
19.多媒体技术是计算机技术和视频、音频及通信技术集成的产物。
20.在微型计算机广泛的应用领域中,财务管理属于数据处理方面的应用。
21.在远程导弹系统中,将计算机嵌入到导弹内,这种计算机属于专用计算机,在计算机的应用领域中属于过程控制。
22.机器人属于人工智能领域的一项重要应用。
23.把各类专家丰富的知识和经验以数据形式存于知识库内,通过专用软件,根据用户查询的要求,向用户做出解答。
这种系统通常被称作专家系统,属于人工智能领域的应用范畴。
第三章1.在做手术过程中,医生经常将手伸出等护士将手术刀递上,待医生握紧后,护士才松手。
如果把医生和护士看成是两个通信模块上述一系列动作相当于异步通信中的全互锁方式。
2.按联接部件不同,总线可分为片内总线、系统总线和通信总线三种。
3.系统总线是连接CPU、主存、I\O之间的信息传送线,按传输内容不同,又可分为地址线数据线和,控制线分别用来传送地址数据和控制信号、响应信号和时序信号。
4.Plug and Play的含义是即插即用。
PCI总线标准具有这种功能。
5.一个总线传输周期包括申请分配阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段四个阶段。
6.总线上的主模块是指对总线有控制权的模块,从模块是指被主模块访问的模块,只能响应从主模块发来的各种总线命令。
7.总线的通信控制主要解决通信双方如何获知传输开始和传输结束,以及通信双方如何协调如何配合通常有同步通信异步通信半同步通信和分离式通信四种。
8.同步通信的主要特点是通信双方由统一时钟控制数据的传输,一般用于总线长度较短,总线上各部件存取时间比较一致的场合;异步通信的特点是通信双方没有公共的时钟标准,采用应答方式通信,一般用于总线上各部件速度不一致的场合。
9.每个总线部件一般都配有三态门电路,以避免总线访问冲突,当某个部件不占用总线时,由该电路禁止向总线发出信息。
10.总线同步通信影响总线效率的原因是必须按最慢速度的部件来设计公共时钟。
11.在总线的异步通信方式中,通信的双方可以通过不互锁、半互锁和全互锁三种类型联络。
13.按数据传送方式不同,总线可分为串行传输总线和并行传输总线。
14.单向总线只能将信息从总线的一端传到另一端,不能反向传输。
15.总线判优控制可分为集中式和分布式两种。
16.在同步通信中,设备之间没有应答信号,数据传输在公共时钟信号的控制下进行。
17.在异步通信中,没有固定的总线传输周期,通信双方通过应答(握手)信号联络。
18.在计数器定时查询方式下,采用每次从上一次计数的终止点开始计数的方式,可使每个设备使用总线的优先级相等。
19.总线复用技术是指不同的信号(如地址信号和数据信号)共用同一组物理学线路,分时使用,此时需配置相应的电路。
20. 半同步通信既有统一的时钟信号,又允许不同速度的模块和谐工作,为此需增设一条“等待”(WAIT)响应信号线。
第四章填空1. 主存、快速缓冲存储器、通用寄存器、磁盘、磁带都可以用来存储信息,按存取时间由快至慢排列,其顺序是通用寄存器、快速缓存寄存器、主存、磁盘、磁带。
2. Cache、主存和辅存组成三级存储系统,分级的目的是提高访存速度,扩大存储容量。
3. 半导体静态RAM依据触发器原理存储信息,半导体动态RAM依据电容存储电荷原理存储信息。
4.动态RAM依据电容存储电荷的原理存储信息,因此一般在2ms时间内必须刷新一次,刷新与行地址有关,该地址由刷新地址计数器给出。
7. 半导体静态RAM进行读/写操作时,必须先接受地址信号,再接受片选和读/写信号。
8. 欲组成一个32K*8位的存储器,当分别选用1K*4位,16K*1位,2K*8位的三种不同规格的存储芯片时,各需64 、16 和16片。
9. 欲组成一个64K*16位的存储器,若选用32K*8位的存储芯片,共需4片;若选用16K*1位的存储芯片,则需64片;若选用1K*4位的存储芯片共需256片。
10. 用1K*1位的存储芯片组成容量为16K*8位的存储器共需128片,若将这些芯片分装在几块板上,设每块板的容量为4K*8位,则该存储器所需的地址码总位数是14,其中2位用于选板,2位用于选片,10位用于存储芯片的片内地址。
18. 主存可以和缓存、辅存和CPU交换信息,辅存可以和主存交换信息,快速缓存可以和主存、CPU交换信息。
19. 缓存是设在CPU和主存之间的一种存储器,其速度与CPU速度匹配,其容量与缓存中数据的命中率有关。
20. 存储器由m(m=1,2,4,8……)个模块组成,每个模块有自己的地址和数据寄存器,若存储器采用模m编址,存储器带宽可增加到原来的m倍。
21. 设有八体并行低位交叉存储器,每个模块的存储容量是64K*32位,存取周期是500 ns,则在500 ns内,该存储器可向CPU提供256位二进制信息,比单个模块存储器的速度提高了7倍。
22. 使用高速缓冲存储器是为了解决CPU和主存的速度匹配问题,提高访存速度,缓存的地址对用户是透明的,存储管理主要由硬件实现。
使用虚拟存储器是为了解决扩大存储器容量问题,存储管理主要由硬件和操作系统实现。
后一种情况下,CPU不直接访问第二级存储器。
23. 主存储器容量通常以KB为单位,其中K=1024。
硬件的容量通常以GB为单位,其中G=2的30次方。
24. 主存储器位1MB即等于1024 KB。
25. 当我们说16位微机的主存储器容量是640KB时,表示主存储器有655360字节存储空间,地址号从0到655359。
26. 将主存地址映射到Cache中定位成为地址映像,将主存地址变换成Cache地址称为地址表换,当新的主存块需要调入Cache中,而它的可用地址又被占用时,需根据替换算法解决调入问题。
27.主存和Cache的地址的映像方法很多,常用的有直接映像、全相联映像组相联映像三种,在存储管理上常用的替换算法是先进先出算法和近期最少使用算法。
28.Cache的命中率是指CPU要访问的信息已在Cache中的比率,命中率与Cache 的块长和容量有关。
29.Flash Memory具有高性能、低功耗、高可靠性以及瞬时启动的能力,常作为固态盘,用于便携式电脑中。
30.在Cache-主存层次的存储系统中,存储管理常用的替换算法是LRU 和FIFO ,前者命中率高。
31.虚拟存储器指的是主存-辅存层次,它可给用户提供一个比实际主存空间大得多的虚拟地址空间。
32.Cache是一种高速缓冲存储器,用来解决CPU与主存之间速度不匹配的问题。
现代的Cache可分为片载Cache 和片外Cache 两级,并将指令Cache 和数据Cache 分开设置。
41.虚拟存储器通常由主存和辅存两级组成。
为了要运行某个程序,必须把逻辑地址映射到主存的物理地址空间上,这个过程叫地址映像。
42.计算机的存储结构系统通常采用层次结构。
在选择各层次所用的器件时,应综合考虑速度、容量、成本、密度、能耗。
43.在Cache-主存的地址映像中,全相联映像灵活性强,全相联映像成本最高。
44.在写操作时,对Cache与主存单元同时修改的方法称为写直达法,若每次只暂时写入Cache,直到替换时才写入主存的方法称为写回法。
45.一个n路组相联映像的Cache中,共有M块数据。