计算机组成原理第八章课后部分答案教学内容

合集下载

计算机组成原理课后习题答案精华

计算机组成原理课后习题答案精华

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。

计算机组成原理课后习题答案

计算机组成原理课后习题答案

计算机组成原理课后习题答案(一到九章)(总40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--作业解答第一章作业解答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。

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。

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。

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。

计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第八章

计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第八章

16. 计算机为了管理中断,在硬件上 计算机为了管理中断 管理中断, 设置? 作用? 通常有哪些设置 各有何作用 通常有哪些设置?各有何作用?对指令系 有何考虑? 统有何考虑? 计算机为了管理中断, 解:计算机为了管理中断,在硬件上 中断系统。 设有专门处理中断的机构——中断系统 设有专门处理中断的机构——中断系统。 它通常包括 中断请求寄存器、 包括: Байду номын сангаас通常包括:中断请求寄存器、中断优先 级排队器、向量编码器、 级排队器、向量编码器、中断允许触发器 EINT)、中断标记触发器(INT)、 )、中断标记触发器 (EINT)、中断标记触发器(INT)、 中断屏蔽触发器(寄存器) 功能如下: 中断屏蔽触发器(寄存器)等。功能如下: 中断请求寄存器——对中断源发来的 中断请求寄存器——对中断源发来的 一过性中断请求信号进行登记 登记; 一过性中断请求信号进行登记; 中断优先级排队器——对同时提出的 中断优先级排队器——对同时提出的 裁决, 多个中断请求信号进行裁决 多个中断请求信号进行裁决,选出一个最 紧迫的进行响应; 紧迫的进行响应;
(2)中断周期流程图如下: 中断周期流程图如下: ↓ 关中断( EINT) 关中断(0→EINT) ↓ SP→BUS→MAR SP→BUS→ ↓ SP+1→ SP+1→SP ↓ PC→BUS→MDR PC→BUS→
说 明
堆栈栈顶地址送MAR 堆栈栈顶地址送MAR 修改堆栈指针 断点送内存
↓ 存储器写(CU(-W)→ 存储器写(CU(-W)→M) 进栈 ↓A
LDA ↓ IR(X)→MAR IR( ↓ N @=1? ↓Y(间址) 间址) 存储器读( 存储器读(CU(R) →M) ↓ MDR →BUS →MAR ↓ 存储器读( 存储器读(CU(R) →M) ↓ MDR →BUS →AC ↓ 直 接 寻 址

《计算机组成原理》课后习题答案

《计算机组成原理》课后习题答案

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。

计算机组成原理第8章习题指导

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。

计算机组成原理课后习题及答案-唐朔飞(完整版)ppt课件

计算机组成原理课后习题及答案-唐朔飞(完整版)ppt课件
控制器组成。 • PC:Program Counter,程序计数器,其功能是存放当前欲执行指令的地址,并可自动计数形成下
一条指令地址。 • IR:Instruction Register,指令寄存器,其功能是存放当前正在执行的指令。 • CU:Control Unit,控制单元(部件),为控制器的核心部件,其功能是产生微操作命令序列。 • ALU:Arithmetic Logic Unit,算术逻辑运算单元,为运算器的核心部件,其功能是进行算术、逻辑
CLK: T0: T1: T2: T3: P0: P1: P2: P3:
编辑版pppt
24
返回目录
以8位总线为例,电路设计如下: (图中,A、B、C、D四个寄存器与数据总线 的连接方法同上。)
数据总线(D7~D0)
ABUS
BBUS
CBUS
DBUS
1Q OE
374 8Q
1D A 8D
1Q 374 8Q
编辑版pppt
14
8. 为什么说半同步通信 同时保留了同步通信和异步 通信的特点?
解: 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。
编辑版pppt
15
10. 什么是总线标准?为什么要设
置总线标准?目前流行的总线标准有哪些? 什么是即插即用?哪些总线有这一特点?
• 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。

计算机组成原理课后参考答案(部分)

计算机组成原理课后参考答案(部分)
解: (1)集中刷新间隔为:2ms(共 20000 个存取周期) (2)分散刷新间隔为:256 个存取周期(但存取周期为 0.2ms),即 51.2ms。 (3)异步刷新间隔为:2ms/256=7.8ms,即每隔 7.8ms 刷新一行,但对每行来说,刷新间隔仍为 2ms。 4.14 某 8 位微型计算机地址码为 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:
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答案

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 第八章 输入输出系统

计算机组成原理 第八章 输入输出系统
• 要求:不需要增加额外的 硬件电路。
• 应用: 适同在CPU不太忙 且传送速度要求不高时。
Байду номын сангаас开始
读取状态
数据准备好?


交换并处理一个数据
否 操作完成?
是 结束
2、程序中断方式
• 工作原理:在外设准备数据时, CPU执行与传送 数据无关的工作,外设在准备好数据后,主动向 CPU发送一个中断请求,当CPU执行完当前指令 后,停止当前程序的执行,自动转向中断服务程 序,在中断服务程序中,完成一个数据的传送, 之后中断返回至原来的断点处,继续执行。
基本概念——CPU和外围设备的定时
• CPU和外围设备的定时,分为三种情况:
◦ 慢速外围设备 ◦ 中速外围设备 ◦ 高速外围设备
基本概念——CPU和外围设备的定时
• 速度极慢或简单的外围设备:对于这类设备CPU 总是能足够快地作出响应,也可以说,CPU认为 输入的数据一直有效,在这种情况下,CPU只要 接受和发送数据就可以了。
基本概念——CPU和外围设备之间信息交换的方式
• CPU和外设之间信息交换的方式: ◦ 程序查询方式 ◦ 程序中断方式 ◦ 直接内存访问(DMA)方式 ◦ 通道方式
基本概念——CPU和外围设备之间信息交换的方式
1、程序查询方式
• 工作原理:CPU查询外设 已准备好后,才传送数据。
• 特点:CPU与外设间通过 程序同步,CPU被外设独 占,CPU效率低下。
• 特点:能独立地执行用通道指令编写的输入输出 控制程序,产生相应的控制信号送给由它管辖的 设备控制器,继而完成复杂的输入输出过程。
• 要求:需要具有特殊功能的处理器,某些应用中 称为输入输出处理器(IOP)。

计算机组成与设计第三版-第八章课后答案

计算机组成与设计第三版-第八章课后答案

1.
中断是一种重要的输入输出方式,它不仅可以减少CPU用于完
成入出操作的时间,而且使设备准备数据(完成读写操作)和CPU并行执行,
还支持多台设备并发地和CPU交换数据,从而极大的提高了计算机系统的总
体性能;在用多台处理机构建成一个计算机系统时,中断是解决I/O设备之
间进行信息传送和功能分配、任务切换的关键机制。
堆栈中,保存信息一定要完整完成,以保证被停下来的程序得以继续正常运行。
4.
判别中断源,转中断服务:找出中断服务程序的入口地址。多个中断源
时找出中断优先级最高的中断源。
5.
开中断,以便尽快地进入可以响应更高级别中断请求的运行状态。
6.
若有更高级别中断请求到来,则进行新的中断响应过程。
7.
执行中断服务程序,完成后准备返回主程序,为此,执行关中断。
2.
硬件故障报警与处理;如果出现硬件故障,发出硬件故障中断,
由CPU启动相关的中断处理程序来处系统的使用效率。
4. 统。
支持实时处理功能,可以把计算机用于各种过程的实时控制系
5.
中断是支持人机交互与联系的重要手段。
5
8.29简述一次中断处理的完整过程。
接口卡上通常还有一到几个用于数据缓冲的寄存器,以便适当降低 CPU和设备直接耦合的程度,解决它们运行速度不匹配的矛盾。
接口卡上通常还有处理中断请求、屏蔽和判优等逻辑线路,这是属 于总线从设备类型的设备主动向CPU提出自己操作要求的重要机制。
4
8.24中断在计算机系统中的作用有哪些?
答:中断是在完整运行一个程序的过程中,断续地以“插入”方式执行一 个完成特点处理功能的程序段。其作用:
答:一个完整的中断过程由中断请求、中断响应和中断处理3个阶段组成。

(完整版)《计算机组成原理》课后题答案清华大学出版秦磊华吴非··

(完整版)《计算机组成原理》课后题答案清华大学出版秦磊华吴非··

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。
1.2 什么是计算机系统的硬件和软件?为什么说计算机系统的硬件和软件在逻辑功能上是 等价的?
答:计算机硬件系统是指构成计算机系统的电子线路和电子元件等物理设备的总称。硬件是 构成计算机的物质基础,是计算机系统的核心。计算机的硬件系统包含运算器、控制器、存 储器、输入设备和输出设备等五大部件。
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
1.5 计算机系统从功能上可划分为哪些层次?各层次在计算机系统中起什么作用? 答:计算机系统分成五级层次结构,第 1 级为微程序设计级、第 2 级为机器语言级、第 3 级为操作系统级、第 4 级为汇编语言级、第 5 级为高级语言级。
各层次的作用: 微程序级:为机器指令级提供机器指令的解释指行功能。 机器指令级:是软件系统和硬件系统的界面,一条机器指令的功能由微程序机器级的一 段微型程序的功能实现。 操作系统级:调度计算机中的软件和硬件资源。 汇编语言级:它将用户编写的接近人类语言的程序,翻译成能在机器上运行的目标程序。 高级语言级:完全面向用户,是用户关心的目标,可执行各种用途的程序。
1.6 计算机内部有哪两股信息在流动?它们彼此有什么关系? 答:计算机中有两股信息在流动:一股是控制信息,即操作命令,它分散流向各个部件;一 股是数据信息,它受控制信息的控制,从一个部件流向另一个部件,在流动的过程被相应的 部件加工处理。

计算机组成原理第八章课后部分答案

计算机组成原理第八章课后部分答案

8.1 CPU有哪些功能?画出其结构框图并简要说明每个部件的作用。

解:CPU的主要功能是执行存放在主存储器中的程序即机器指令.CPU是由ALU:实现算逻运算寄存器:存放操作数CU:发出各种操作命令序列的控制部件中断系统:处理异常情况和特殊请求8.2 什么是指令周期?指令周期是否有一个固定值?为什么?解:指令周期:指取出并执行完一条指令所需的时间。

由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大,因此为了提高CPU运行效率,即使在同步控制的机器中,不同指令的指令周期长度都是不一致的,也就是说指令周期对于不同的指令来说不是一个固定值。

8.3 画出指令周期的流程图,分别说明图中每个子周期的作用。

解:指令周期流程图取指周期:取指令间址周期:取有效地址执行周期:取操作数(当指令为访存指令时)中断周期:保存程序断点8.4 设CPU内有这些部件:PC、IR、SP、AC、MAR、MDR、CU。

(1)画出完成简洁寻址的取数指令“LDA@X”(将主存某地址单元的内容取至AC中)的数据流(从取指令开始)。

(2)画出中断周期的数据流。

解:CPU中的数据通路结构方式有直接连线、单总线、双总线、三总线等形式,目前大多采用总线结构,直接连线方式仅适用于结构特别简单的机器中。

下面采用单总线形式连接各部件,框图如下:(1)LDA@X指令周期数据流程图:(2)中断周期流程图如下:8.7 什么叫系统的并行性?粗粒度并行和细粒度并行有什么区别?解:并行性:包含同时性和并发性。

同时性指两个或两个以上的事件在同一时刻发生,并发性指两个或多个事件在同一时间段发生。

即在同一时刻或同一时间段内完成两个或两个以上性质相同或性质不同的功能,只要在时间上存在相互重叠,就存在并行性。

粗粒度并行是指多个处理机上分别运行多个进程,由多台处理机合作完成一个程序,一般算法实现。

细粒度并行是指在处理机的指令级和操作级的并行性。

8.8 什么是指令流水?画出指令二级流水和四级流水的示意图,它们中哪一个更能提高处理器速度,为什么?解:指令流水:指将一条指令的执行过程分为n个操作时间大致相等的阶段,每个阶段由一个独立的功能部件来完成,这样n个部件可以同时执行n条指令的不同阶段,从而大大提高CPU的吞吐率。

计算机组成原理第七、八章答案ppt课件

计算机组成原理第七、八章答案ppt课件

最新版整理ppt
23
(6)六种寻址方式中,立即寻 址指令执行时间最短,因为此时不需寻址;
间接寻址指令执行时间最长,因 为寻址操作需访存一次到多次;
相对寻址便于程序浮动,因为此 时操作数位置可随程序存储区的变动而改 变,总是相对于程序一段距离;
变址寻址最适合处理数组问题, 因为此时变址值可自动修改而不需要修改 程序。
指令操作码分配方案如下:
最新版整理ppt
5
4位OP 0000,
指令操作码分配方案
……, 0111,
A1,A2,A3;8条三地址指令
1000,0000,
……,……, 1000,1111,
A2,A3;16条二地址指令
1001,0000,0000,
……,……,……, A3;100条一地址指令
1001,0110,0011,
地址短于存储地址时,基址寻址就变成了段寻 址,基地址就叫做段地址,此时主存分段。
存于ACC中,并假设(PC)=4000H。
解:由于本题未指定数据通路结构,因此
只能大概地排一下信息流程图,并且流程图中突出
寻址过程的实现。
ADD *-5指令信息流程图如下:
A
取指令(可省)
EA MAR,读
寻址计算:
EA=(PC)-5 =4000H+FFFBH =3FFBH
A
M(EA) MDR
(ACC)+(MDR) ACC
最新版整理ppt
3
4. 零地址指令的操作数来自哪里?一地址 指令的另一个操作数地址通常可采取什么 寻址方式获得?各举一例说明。
答:零地址指令的操作数来自堆栈的栈顶和 次栈顶。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ACC中。

计算机组成原理课后习题参考答案

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。

计算机组成原理第八章答案

计算机组成原理第八章答案

计算机组成原理第八章答案【篇一:计算机组成原理部分参考答案】序存储工作方式?答:计算机的工作方式——存储程序工作方式。

即事先编写程序,再由计算机把这些信息存储起来,然后连续地、快速地执行程序,从而完成各种运算过程。

2.采用数字化方法表示信息有哪些优点?用数字化方法表示信息的优点:(1)抗干扰能力强, 可靠性高。

(2)依靠多位数字的组合,在表示数值时可获得很宽的表示范围以及很高的精度。

(3)数字化的信息可以存储、信息传送也比较容易实现。

(4)可表示的信息类型与范围及其广泛,几乎没有限制。

(5)能用逻辑代数等数字逻辑技术进行信息处理,这就形成了计算机硬件设计的基础。

4.数字计算机的主要特点是什么?1. (1)能在程序控制下自动连续地工作;(2|)运算速度快;(3)运算精度高;(4)具有很强的信息存储能力;(5)通用性强,应用领域及其广泛。

5.衡量计算机性能的基本指标有哪些?答:衡量计算机性能的基本指标:(1)基本字长——参加一次运算的数的位数;(2)数据通路宽度——数据总线一次能并行传送的位数;(3)运算速度——可用①cpu的时钟频率与主频,②每秒平均执行指令数,③典型四则运算的时间来表示。

(5)外存容量——常用字节数表示。

(6)配备的外围设备及其性能。

(7)系统软件配置。

7.系统软件一般包括哪些部分?列举你所熟悉的三种系统软件。

系统软件一般包括操作系统,编译程序、解释程序、各种软件平台等。

例如windows98操作系统,c语言编译程序等,数据库管理系统。

8.对源程序的处理有哪两种基本方式?对源程序的处理通常有两种处理方式:解释方式和编译方式。

习题二1.将二进制数(101010.01)2 转换为十进制数及bcd码。

解:(101010.01)2 = (42.25)10 = (01000010.00100101)bcd2.将八近制数(37.2)8转换为十进制数及bcd码.解:(37.2)8 = (31.25)10 =(011001.010101)bcd3.将十六进制熟(ac.e)转换为十进制数及bcd码.解: (ac.e)16 =(174.875)10 = (000101110100.100001110101)bcd 4.将十进制数(75.34)10转换为8位二进制数及八进制数、十六进制数。

计算机组成原理课后习题答案(一到九章)

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?1.31)2)3)1.41.5以保证总①可以减少各个部件之间的连线数量,降低成本;②便于系统构建、扩充系统性能、便于产品更新换代。

1.6按其任务分,总线有哪几种类型?它们的主要作用是什么?答:按总线完成的任务,可把总线分为:CPU内部总线、部件内总线、系统总线、外总线。

1.7计算机的主要特点是什么?答:计算机的主要特点有:①能自动连续地工作;②运算速度快;③运算精度高;④具有很强的存储能力和逻辑判断能力;⑤通用性强。

1.8衡量计算机性能有哪些基本的技术指标?以你所熟悉的计算机系统为例,说明它的型号、主频、字长、主存容量、所接的I/O设备的名称及主要规格。

答:衡量计算机性能的基本的技术指标有:①基本字长;②主存容量;③运算速度;④所配置的外部设备及其性能指标;⑤系统软件的配置。

1.9单选题(1)1946年,美国推出了世界上第一台电子数字计算机,名为__A__。

A.ENIACB.UNIVAC-IC.ILLIAC-IVD.EDVAC(2)在计算机系统中,硬件在功能实现上比软件强的是__C__。

A.灵活性强B.实现容易C.速度快D.成本低(3)完整的计算机系统包括两大部分,它们是__C____。

A.运算器与控制器B.主机与外设C.硬件与软件D.硬件与操作系统(4)在下列的描述中,最能准确反映计算机主要功能的是___D___。

A.计算机可以代替人的脑力劳动B.计算机可以存储大量的信息(5(6(71.10(1(2(3(4(5(6答:①应用领域(7)银河I(YH-I)巨型计算机是我国研制的①。

计算机组成原理习题答案第八章

计算机组成原理习题答案第八章

1.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。

2 .分别用RZ 、NRZ 、NRZ唱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)1010110011000解:(1)写电流波形如图7唱9(a)所示。

(2)写电流波形如图7唱9(b)所示。

图7唱9写电流波形3 .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唱10所示。

图7唱10写电流波形4 .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的下方才能进行读写。

5 .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?解:(1)6×2=12(面),共有12个存储面可用。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

8.1CPU 有哪些功能?画出其结构框图并简要说明每个部件的作用。

解:CPU的主要功能是执行存放在主存储器中的程序即机器指令.CPU是由控
制器和运算器.
ALU:实现算逻运算寄存器:存放操作数
CU :发出各种操作命令序列的控制部件中断系统:处理异常情况和特殊请求
8.2什么是指令周期?指令周期是否有一个固定值?为什么?解:指令周
期:指取出并执行完一条指令所需的时间。

由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大,因此为了提高
CPU运行效率,即使在同步控制的机器中,不同指令的指令周期长
度都是不一致的,也就是说指令周期对于不同的指令来说不是一个
固定值。

8.3画出指令周期的流程图,分别说明图中每个子周期的作用解:
指令周期流程图取指周期:取指令间址周期:取有效地址执行周期:取操作数(当指令为访存指令时)中断周期:保存程序断点
8.4设CPU内有这些部件:PC、IR、SP、AC、MAR、MDR、CU。

1)画出完成简洁寻址的取数指令“ LDA@”X(将主存某地址单元的内容取至AC 中)的数据流(从取指令开始)。

2)画出中断周期的数据流。

解:CPU中的数据通路结构方式有直接连线、单总线、双总线、三总线等形式,目前大多采用总线结构,直接连线方式仅适用于结构特别简
单的机器中。

面采用单总线形式连接各部件,框图如下:
1)LDA@指X 令周期数据流程图:
2)中断周期流程图如
下:
8.7 什么叫系统的并行性?粗粒度并行和细粒度并行有什么区别?解:并行性:包含同时性和并发性。

同时性指两个或两个以上的事件在同一时刻发生,并发性指两个或多个事件在同一时间段发生。

即在同一时刻或同一时间段内完成两个或两个以上性质相同或性质不同的功能,只要在时间上存在相互重叠,就存在并行性。

粗粒度并行是指多个处理机上分别运行多个进程,由多台处理机合作
完成一个程序,一般算法实现。

细粒度并行是指在处理机的指令级和操作级的并行性。

8.8 什么是指令流水?画出指令二级流水和四级流水的示意图,它们中哪一个更能提高处理器速度,为什么?解:指令流水:指将一条指令的执行过程分为n 个操作时间大致相等的阶段,每个阶段由一个独立的功能部件来完成,这样n 个部件可以同时执行n 条指令的不同阶段,从而大大提高CPU的吞吐率。

指令二级流水和四级流水示意图如下:
二级指令流水示意图
四级指令流水示意图
四级流水更能提高处理机的速度
假设IF、ID、EX、WR每个阶段耗时为t ,则连续执行n条指令采用
二级流水线时,耗时为:4t+(n-1)2t = (2n+2)t 采用四级流水线时,耗时为:4t+(n-1)t = (n+3)t
在n>1 时,n+3<2n+2,可见四级流水线耗时比二级流水线耗时短,
因此更能提高处理机速度。

8.10 举例说明流水线中的几种数据相关。

解:(1) 写后读相关
(2)读后写相关
(3)写后写相关
8.15 什么是中断?设计中断系统需考虑哪些主要问题?解:中断:指当出现需要时,CPU暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。

即在程序运行过程中,系统出现了一个必须由CPU立即处理的情况,此时,CPU暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。

设计中断系统需解决的问题:
(1)各中断源如何向CPU提出中断请求
(2)当对个中断源同时提出中断请求时,中断系统如何确定优先响应
哪个中断源的请求
(3)CPU 在什么条件、什么时候、以什么方式来响应中断
(4)CPU 响应中断后如何保护现场
(5)CPU 响应中断后,如何停止原程序的执行而转入中断服务程序的
入口地址
(6)中断处理结束后,CPU 如何恢复现场,如何返回到原程序的间
断处。

(7)在中断处理过程中又出现了新的中断请求,CPU该如何处理。

8.17 在中断系统中,INTR、INT、EINT这3 个触发器各有何作用?解:INTR——中断请求触发器,用来登记中断源发出的随机性中断请求信号,以便为CPU查询中断及中断排队判优线路提供稳定的中断请求信号。

EINT——中断允许触发器,CPU中的中断总开关。

当EINT=1
时,表示允许中断(开中断) ,当EINT=0时,表示禁止中断(关中
断) 。

其状态可由开、关中断等指令设置。

INT——中断标记触发器,控制器时序系统中周期状态分配电路的
一部分,表示中断周期标记。

当INT=1 时,进入中断周期,执行
中断隐指令的操作。

8.18 什么是中断隐指令,有哪些功能?解:中断隐指令:CPU响应中断之后,经过某些操作,转去执行中断服务程序。

这些操作是由硬件直接实现的功能:(1) 保存断点
(2) 暂不允许中断
(3) 引出中断服务程序
8.21 CPU 在处理中断过程中,有几种方法找到中断服务程序的入口地址?举
例说明。

解:(1) 硬件向量法
(2) 软件查询法
8.24 现有A、B、C、D4个中断源,其优先级由高到低按A→ B→C→D 顺序排
列若中断服务程序的执行时间为20μs ,根据下图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。

解:A、B、C、D的响优先级即处理优先级。

CPU执行程序的轨迹图如下:
程序
8.25 设某机有5 个中断源L0、L1、L2、L3、L4,按中断响应的优先次序由高
到低排序为L0→L1→L2→L4,现要求中断处理次序改为
L1→L4→L2→L0→ L3,根据下面的格式,写出各中断源的屏蔽字。

解:各中断源屏蔽状态见下表:
表中:设屏蔽位,表示屏蔽;屏蔽位,表示中断开放。

8.26 设某机配有A、B、C3 台设备,其优先级按A→ B→ C降序排列,为改变中断处理次序,它们的中断屏蔽字设置如下:
按下图所示时间轴给出的设备请求中断时刻,画出 CPU 执行程序的轨迹、设
A 、
B 、
C 中断服务程序的执行时间均为 20μs 解:A 、B 、C 设备的响应优先
级为 A 最高、 B 次之、 C 最低,处理优先级为
A 最高、 C 次之、
B 最低。

CPU 执行程序的轨迹图如下:
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 t/us A 请求 B 请求 C 请求

A 服务
B 服务
C 服。

相关文档
最新文档