计算机组成原理包健版答案

《计算机组成原理》习题集部分参考答案说明：这里给出了习题部分答案，仅供参考。

名词解释、简答题以及论述题的答案均可以在教材以及其它参考书上找到，请各位同学自行完成。

一. 选择题（每小题2分，共20分）1. B2. C3. B4. A5. B6. A7. B8.B 9.A 10.A11. C 12. C 13. D 14. B 15. D16. A 17. D 18. B 19. C 20. C21. D 22. B 23. B 24. D 25. A 26. D27. D 28. D 29. B 30. A31. D 32. D 33. D 34.D、C 35. D 36. C37. B 38. B 39. B 40. C 43.B二. 填空题（每小题1分，共20分）1. 输入编码内码字模码2. 加、减法浮点运算3. 210 2304. 算术运算逻辑运算5. 程序地址6. 存储周期存储器7. 顺序寻址方式跳跃寻址方式8. 并行串行复用9. 符号位数值域10.控制器运算器11. 系统软件应用软件系统软件12.带宽单总线、双总线（或三总线。

答2个即可）13. 并行空间并行时间并行14. 先进后出寄存器存储器15. 软件系统16. 集中式分布式17. 寄存器主存18．为计算机各部件的协调工作提供时间标志。

19. 硬、软件系统器件性能决定20. 输入编码（或输入码）内码（或机内码）字模码21. 内外存贮器指令寄存器22. 存储容量存取时间23. 程序控制类操作数下一条指令24. 寄存器-寄存器型寄存器-存储器型25. 精简指令系统计算机复杂指令系统计算机26. 统一编址单独编址27. 总线I/O设备（或输入输出设备）28. 输入设备输出设备29.三半导体发光二极管显示器30.程序断点PC 程序状态字PSW31. cache 主存32. 二进制代码地址码33. 存储周期存储器带宽34. 算术 135.地址线数据线控制线36. 外围设备DMA控制器内存三. 简答题1. 计算机主要由：CPU子系统、存贮子系统以及输入输出子系统。

第三章（P101）1．(1)M 4832*220= 字节 (2)片84*28*51232*1024==K K(3)1位地址作芯片选择2. (1)个内存条4264*264*222426==(2)328*264*22242=每个内存条内共有32个DRAM 芯片 (3)4*32 = 128个主存共需要128个DRAM 芯片，CPU 通过由高位地址选择各内存条。

3. (1)首先计算所需芯片数目：168*232*21416=片 芯片容量为16K ，所以芯片内部寻址需14位；四个芯片组成一组形成32个位线，共需4组，需2位地址进行组间寻址； 其中使用一片2：4译码器；所以所以采用位并联与地址串联相结合的方法来组成整个存储器，其组成逻辑图如图所示，(2)根据已知条件，CPU 在1us 内至少访存一次，而整个存储器的平均读/写周期为0.5us ，如果采用集中刷新，有64us 的死时间，肯定不行 如果采用分散刷新，则每1us 只能访存一次，也不行 所以采用异步式刷新方式。

假定16K*8位的DRAM 芯片用128*128矩阵存储元构成，刷新时只对128行进行异步方式刷新，则刷新间隔为2ms/128 = 15.5us ，可取刷新信号周期15us 。

刷新一遍所用时间＝15us ×128＝1.92ms4. (1)片328*12832*1024 K K ，共分8组，每组4片；地址线共20位，其中组间寻址需3位，组内17位； (2)(3)如果选择一个行地址进行刷新，刷新地址为A 0-A 8，因此这一行上的2048个存储元同时进行刷新，即在8ms 内进行512个周期（即512行）。

采用异步刷新方式，刷新信号周期为：8ms/512 = 15.5us 。

注：存储器由128K*8位的芯片构成，分8组，每组4片，组内芯片并行工作，需17条地址线进行寻址，其中X 行线为9根，Y 位线为8根，29=512行。

5. 用256K*16位的SRAM 芯片设计1024K*32的存储器，需进行字位同时扩展方式继续拧设计，所需芯片数目:片816*25632*1024 K K ，设计的存储器容量为1M ，字长为32，故需20位地址（A0~A19）；所用芯片存储容量为256K ，字长为16位，故片内寻址需18位（A0~A17）。

计算机组成原理课后答案计算机组成原理课后答案1. 什么是冯·诺依曼体系结构？答：冯·诺依曼体系结构是一种计算机系统组织结构，它由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五个部分组成。

在冯·诺依曼体系结构中，指令和数据都以二进制代码形式存储在存储器中，计算机按照存储器中指令的顺序逐一执行。

这种体系结构可以被认为是现代电子计算机的基础。

2. 什么是指令集体系结构？答：指令集体系结构是一组所设计计算机的指令集合和数据类型。

它是计算机系统中非常重要的一部分，指定了计算机硬件和软件的工作方式，决定了计算机可以执行哪些操作。

指令集体系结构与冯·诺依曼体系结构密切相关，而且在冯·诺依曼体系结构中，指令集体系结构是一个重要的架构要素之一。

3. 什么是汇编语言？答：汇编语言是一种低级别的编程语言，可用于编写计算机程序。

它是通过把符号操作码和指令立即数等组合成不同的指令，来为计算机提供指令和数据的文字形式表达。

汇编语言可以直接与底层硬件进行交互，以产生高效的机器码，从而实现对复杂算法的支持，提高程序执行速度。

4. 什么是时钟？答：时钟是计算机中用来控制硬件元件同步工作的基本部件。

它会以固定频率发送一个信号，它会告诉其他设备，它们什么时候需要执行指令或进行读写操作。

时钟的频率称为时钟速度，以赫兹（Hz）来度量，它是计算机处理速度的一个重要因素。

5. 什么是操作系统？答：操作系统是计算机系统中的一个重要软件组件，其主要任务是管理计算机硬件和软件资源，给应用程序提供服务和支持。

操作系统的核心功能包括进程管理、文件系统、内存管理和输入输出管理等，它可以直接参与到计算机硬件和软件的所有层面。

6. 什么是中断？答：中断是一种计算机处理机制，它允许在程序运行过程中暂时停止当前正在运行的程序，处理一些紧急事件或处理请求。

当一个中断事件发生时，在正常程序执行过程外自动启动一个中断服务程序，并且在中断服务程序执行完成后，程序会继续从被中断的位置重新开始执行，从而实现了在程序运行时及时响应各种事件的目的。

《运算器》P101 3.3写出下列各数的原码、反码和补码，机器数长度为8位：P101 3.4写出下列各机器数的二进制真值X：（1）[X]补=0,1001 X=1001（2）[X]补=1,1001 X=－111（3）[X]原=0,1101 X=1101（4）[X]原=1,1101 X=－1101（5）[X]反=0,1011 X=1011（6）[X]反=1,1011 X=－100（7）[X]移=0,1001 X=－111（8）[X]移=1,1001 X=＋1001（9）[X]补=1,0000000 X=－10000000B，X＝－128（10）[X]反=1,0000000 X＝－1111111B，X＝－127（11）[X]原=1,0000000 X＝－0（12）[X]移=1,0000000 X＝0P156 4.1 X＝0.1101 Y＝－0.0110（设机器数长度为8位）[X]补=0.1101000[－X]补=1.0011000[2X]补=溢出[－2X]补=溢出[X/2]补=0.0110100[-X/2]补=1.1001100[Y]补=1.1010000[－Y]补=0.0110000[2Y]补=1.0100000[－2Y]补=0.1100000[Y/2]补=1.1101000[-Y/2]补=0.0011000[-Y/4]补=0.0001100P102：3.8、（1） X=-25/64=-0.011001B ，Y=2.875=10.111B[X]浮=0，11111 1.11001=7F9H [Y]浮=1,00010 0.10111=897H （2） [Z]浮=9F4H=1,00111 1.10100=-80P102：9、机器数字长16位 （1） 无符号整数：12~016-（2） 原码表示的定点整数：1，111…11~0，111…11即12~)12(1515---（3） 补码表示的定点整数：1，00…000~0，111…11即12~21515--（4） 补码表示的定点小数：1.00…000~0.111…11即1521~1---（5） 非规格化浮点数：ER M N ⨯=最大数=12772)21(--⨯-最小数=12721-⨯-最大负数=72722--⨯-最小正数=72722--⨯阶码=0，0000000 尾数=0.0000001（6） 规格化浮点数： 最大数=12772)21(--⨯-阶码=1，1111111尾数=0.1111111最小数=12721-⨯-阶码=1，1111111尾数=1.0000000最大负数=72712)22(---⨯+-阶码=0，0000000尾数=1.0111111最小正数=72122--⨯阶码=0，0000000尾数=0.1000000P156：2、 （1）（2）P156：4－14－2P156：55－1补码BOOTH算法5－2补码BOOTH算法P156：6、6－1原码恢复余数算法6－1原码加减交替算法6－2原码恢复余数算法6－2原码加减交替算法P156 7－1补码加减交替算法7－2补码加减交替算法P156：4.8阶码（5位补码）尾数（6位补码）（1）X=-1.625=-1.101B Y=5.25=101.01B X+YX－Y:1、对阶同上2、尾数相减：11.1100110+ 11.01011[E X-Y]补= 11.00100103、结果不需规格化4、舍入处理：[E X-Y]补＝1.00101[X-Y] = 0,0011 1,00101 P108：8－2X=0.2344 = 0.00111 Y= -0.1133=-0.00011X－Y:1、对阶同上2、尾数相减：00.11100+ 00.01100[E X-Y]补= 01.01000 发生正溢尾数右移，阶码加1[E X-Y]补= 0.10100[M x-y] = 1.11113、结果不需规格化4、舍入处理：[E X-Y]补＝0.10100[X-Y] = 1,1111 0,10100P108：9-1阶码（5位移码）尾数（6位补码）（1）X=5.25=101.01B Y=-1.625=-1.101B X*Y9-1 X/Y:9-2 X*Y9-2 X/Y《存储体系》P225：2、 （1） 片641641161664=⨯=⨯⨯K K（2） s msμ625.151282=（3） s ns μ64500128=⨯ P225：3、（1） 最大主存容量=bit 16218⨯（2） 共需片6416416416218=⨯=⨯⨯bitK bit芯片；若采用异步刷新，则刷新信号的周期为s msμ625.151282= （3） 每块8字节，则Cache 容量为行925128162==⨯BytebitK ，即c=9，Cache 采用2路组相联映射，则r=1。

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答案1. CPU结构和指令运行1.什么是CPU？它的主要功能是什么？CPU（中央处理器）是一种微处理器，它是计算机硬件系统的主要组成部分，主要功能是执行计算机指令集中的指令，并控制各种硬件设备协调工作。

2. CPU执行指令的步骤是什么？CPU执行指令的步骤主要包括以下几个步骤：1）取指令：将指令从内存中读取到指令寄存器中；2）译码：根据指令码对指令进行译码；3）执行：按照指令的要求进行处理，包括算术运算、逻辑运算、存储访问等；4）结果存储：将运算结果存储到寄存器或内存中。

3. CPU的主要寄存器有哪些？它们分别用来存储什么？CPU主要寄存器有以下几个：1）程序计数器（PC）：用于存储下一条指令的地址；2）指令寄存器（IR）：用于存储当前正在执行的指令；3）累加器（ACC）：用于存储算术运算的结果；4）数据寄存器（DR）：用于存储操作数；5）地址寄存器（AR）：用于存储内存地址；6）状态寄存器（SR）：用于存储CPU的状态信息。

4. 什么是指令周期？它包括哪些阶段？指令周期是指一个CPU执行一条指令所需要的时间，一般包括取指、译码、执行和访存等几个阶段。

具体包括：1）取指周期：将指令从内存中取到指令寄存器中；2）译码周期：对指令进行译码，确定指令类型和操作对象；3）执行周期：按照指令要求进行计算或存储访问等操作，产生结果；4）访存周期：用于访问内存，将结果写回内存中。

5. CPU的字长是什么？它对CPU的性能有什么影响？CPU的字长是指一次可以处理的最大数据位数，通常以比特数表示。

字长越长，CPU一次处理的数据就越多，计算能力越强，执行同一指令时所需的时钟周期也相应减少，因此影响了CPU的性能。

此外，字长还与CPU的寻址能力、数据传输速率等有关。

2. 存储器层次结构1. 计算机存储器的层次结构包括哪些？计算机存储器的层次结构包括以下几层：1）寄存器：位于CPU内部，存储最频繁使用的数据和指令；2）高速缓存（cache）：位于CPU与主存之间，缓存最近使用过的数据和指令；3）主存：存储程序执行时需要的数据和指令；4）辅助存储器：存储大量的数据和程序，如硬盘、光盘等。

1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？略。

1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。

1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？` 。

1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？答：指CPU一次能处理的数据位数。

它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。

它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。

如内存等。

辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。

1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。

（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。

它具有加法、测试和控制其他部件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。

（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。

（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。

（8）将高级语言翻译成机器语言的程序。

（9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。

（10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。

供选择的词或短语：1、汇编器2、嵌入式系统3、中央处理器（CPU）4、编译器5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机9、主存储器 10、VLSI答：（1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2，（6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？答：计算机系统硬件系统和软件系统组成。

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1.2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1.3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1.5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）1.6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。

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, FLOPS1.7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1.8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 Second1.9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。

1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？略。

1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。

1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？` 。

1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？答：指CPU一次能处理的数据位数。

它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。

1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。

它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。

如内存等。

辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。

1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。

（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。

它具有加法、测试和控制其他部件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。

（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。

（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。

（8）将高级语言翻译成机器语言的程序。

（9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。

（10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。

供选择的词或短语：1、汇编器2、嵌入式系统3、中央处理器（CPU）4、编译器5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机9、主存储器 10、VLSI答：（1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2，（6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？答：计算机系统硬件系统和软件系统组成。

《运算器》P61 3.4写出下列各机器数的二进制真值X：（1）[X]补=0,1001 X=1001（2）[X]补=1,1001 X=－111（3）[X]原=0,1101 X=1101（4）[X]原=1,1101 X=－1101（5）[X]反=0,1011 X=1011（6）[X]反=1,1011 X=－100（7）[X]移=0,1001 X=－111（8）[X]移=1,1001 X=＋1001（9）[X]补=1,0000000 X=－10000000B，X＝－128（10）[X]反=1,0000000 X＝－1111111B，X＝－127（11）[X]原=1,0000000 X＝－0（12）[X]移=1,0000000 X＝0P107 4.1X＝0.1101 Y＝－0.0110（设机器数长度为8位）[X]补=0.1101000[－X]补=1.0011000[2X]补=溢出[－2X]补=溢出[X/2]补=0.0110100[-X/2]补=1.1001100[Y]补=1.1010000[－Y]补=0.0110000[2Y]补=1.0100000[－2Y]补=0.1100000[Y/2]补=1.1101000[-Y/2]补=0.0011000[-Y/4]补=0.0001100P61：5、（1） X=-25/64=-0.011001B ，Y=2.875=10.111B[X]浮=0，11111 1.11001=7F9H [Y]浮=1,00010 0.10111=897H （2） [Z]浮=9F4H=1,00111 1.10100=-80P61：6、机器数字长16位 （1） 无符号整数：12~016-（2） 原码表示的定点整数：1，111…11~0，111…11即12~)12(1515--- （3） 补码表示的定点整数：1，00…000~0，111…11即12~21515--（4） 补码表示的定点小数：1.00…000~0.111…11即1521~1---（5） 非规格化浮点数：ER M N ⨯=最大数=12772)21(--⨯-最小数=12721-⨯-最大负数=72722--⨯-最小正数=72722--⨯（6） 最大数=12772)21(--⨯-最小数=12721-⨯-最大负数=72712)22(---⨯+-最小正数=72122--⨯P107：2、（1）（2）P108：4－14－2P108：55－1补码BOOTH算法5－2补码BOOTH算法P108：6、6－1原码恢复余数算法6－2原码加减交替算法P108 7－1补码加减交替算法7－2补码加减交替算法P108：8－1（1）X=-1.625=-1.101B Y=5.25=101.01B X+YX－Y:1、对阶同上2、尾数相减：11.1100110+ 11.01011[E X-Y]补= 11.00100103、结果不需规格化4、舍入处理：[E X-Y]补＝1.00101[X-Y] = 0,0011 1,00101X=0.2344 = 0.00111 Y= -0.1133=-0.00011X－Y:1、对阶同上2、尾数相减：00.11100+ 00.01100[E X-Y]补= 01.01000 发生正溢尾数右移，阶码加1[E X-Y]补= 0.10100[M x-y] = 1.11113、结果不需规格化4、舍入处理：[E X-Y]补＝0.10100[X-Y] = 1,1111 0,10100（1）X=5.25=101.01B Y=-1.625=-1.101B X*Y9-1 X/Y:9-2 X*Y9-2 X/Y《存储体系》P225：2、 （1） 片641641161664=⨯=⨯⨯K K（2） s msμ625.151282=（3） s ns μ64500128=⨯ P225：3、（1） 最大主存容量=bit 16218⨯（2） 共需片6416416416218=⨯=⨯⨯bitK bit芯片；若采用异步刷新，则刷新信号的周期为s msμ625.151282= （3） 每块8字节，则Cache 容量为行925128162==⨯BytebitK ，即c=9，Cache 采用2路组相联映射，则r=1。

P156 4.1X＝0.1101 Y＝－0.0110（设机器数长度为8位）[X]补=0.1101000[－X]补=1.0011000[2X]补=溢出[－2X]补=溢出[X/2]补=0.0110100[-X/2]补=1.1001100[Y]补=1.1010000[－Y]补=0.0110000[2Y]补=1.0100000[－2Y]补=0.1100000[Y/2]补=1.1101000[-Y/2]补=0.0011000[-Y/4]补=0.0001100P156：2、（1）（2）P156：4－46－1原码恢复余数算法6－2原码加减交替算法P156：4.8阶码（5位补码）尾数（6位补码）（1）X=-1.625=-1.101B Y=5.25=101.01B X+YX－Y:1、对阶同上2、尾数相减：11.1100110+ 11.01011[E X-Y]补= 11.00100103、结果不需规格化4、舍入处理：[E X-Y]补＝1.00101[X-Y] = 0,0011 1,00101P108：9-1阶码（5位移码）尾数（6位补码）（1）X=5.25=101.01B Y=-1.625=-1.101B X*Y9-1 X/Y:9-2 X*Y9-2 X/Y《存储体系》P225：2、 （1） 片641641161664=⨯=⨯⨯K K（2） s msμ625.151282=（3） s ns μ64500128=⨯ P225：3、（1） 最大主存容量=bit 16218⨯（2） 共需片6416416416218=⨯=⨯⨯bitK bit芯片；若采用异步刷新，则刷新信号的周期为s msμ625.151282= （3） 每块8字节，则Cache 容量为行925128162==⨯BytebitK ，即c=9，Cache 采用2路组相联映射，则r=1。

主存容量为块161828162=⨯Bytebit，即m=16。

每块包含4个字，每字包含2个字节。

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1.2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1。

3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1.5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）1。

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。

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, FLOPS1。

7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1.8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 Second1。

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。

（完整版）计算机组成原理参考答案汇总.doc红色标记为找到了的参考答案，问答题比较全，绿色标记为个人做的，仅供参考！第一章计算机系统概述1.目前的计算机中，代码形式是______。

A．指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B．指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放C．指令和数据都以二进制形式存放D．指令和数据都以十进制形式存放2.完整的计算机系统应包括 ______。

A.运算器、存储器、控制器B.外部设备和主机C.主机和实用程序D.配套的硬件设备和软件系统3.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4. Intel80486是32位微处理器，Pentium 是 ______位微处理器。

Ａ．１６Ｂ．３２Ｃ．４８Ｄ．６４5.下列 ______属于应用软件。

A. 操作系统B.编译系统C.连接程序D. 文本处理6.目前的计算机，从原理上讲______。

A.指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B.指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放C.指令和数据都以二进制形式存放D.指令和数据都以十进制形式存放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 ______。

A. 巴贝奇B. 冯 .诺依曼C.帕斯卡D.贝尔8.通常划分计算机发展时代是以（）为标准A. 所用的电子器件B. 运算速度C. 计算机结构D.所有语言9.到目前为止，计算机中所有的信息任以二进制方式表示的理由是（）A. 节约原件B. 运算速度快C. 由物理器件的性能决定D.信息处理方便10. 冯 . 诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）A. 指令操作码的译码结果C. 指令周期的不同阶段B. 指令和数据的寻址方式D.指令和数据所在的存储单元11.计算机系统层次结构通常分为微程序机器层、机器语言层、操作系统层、汇编语言机器层和高级语言机器层。

计算机组成原理课后答案(1)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――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――计算机运转所需的程序及有关资料。

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：冯氏计算机的特点是：p9由运算器、控制器、存储器、输出设备、输出设备五大部件共同组成；?指令和数据以同一形式（二进制形式）藏于存储器中；?指令由操作码、地址码两大部分共同组成；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）。

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。

求解：p10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（机），是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；（早期的运、控不在同一芯片上）主存――计算机中放置正在运转的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可以随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路共同组成。

存储单元――可以放置一个机器字并具备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――一个存储单元所存有二进制代码的逻辑单位；存储字长――一个存储单元所存有二进制代码的位数；存储容量――存储器中李道彦二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分离叙述）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；讲评：一种不确切的答法：cpu与mm合称主机；运算器与控制器合称cpu。

这两个概念需从结构角度表述较清楚。

8.表述以下英文简写的中文含义：cpu、pc、ir、cu、alu、acc、mq、x、mar、mdr、i/o、mips、cpi、flops求解：全面的提问应当分后英文全称、中文名、中文表述三部分。