計算機組成原理第二版課后習(xí)題答案全-唐朔飛.doc(文檔)

1、計算機組成原理第二版課后習(xí) 題答案全-唐朔飛.doc(文檔)第 1 章計算機系統(tǒng)概論1. 什么是計算機系統(tǒng)、計算機硬件和計算機軟件？硬件和軟件哪個更重要？ 解：p3計算機系統(tǒng)：由計算機硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的綜合體。計算機硬件：指計算機中的電子線路和物理裝置。計算機軟件：計算機運行所需的程序及相關(guān)資料。硬件和軟件在計算機系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要。5. 馮諾依曼計算機的特點是什么？解：馮 諾依曼計算機的特點是： p8llllll計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成；指令和數(shù)據(jù)以同同等地位存放于存儲器內(nèi)，并可以按地址訪問；指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制表示；指令由操作

2、碼、地址碼兩大部分組成，操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操 作數(shù)在存儲器中的位置；指令在存儲器中順序存放，通常自動順序取出執(zhí)行；機器以運算器為中心（原始馮諾依曼機）。7. 解釋下列概念：主機、cpu、主存、存儲單元、存儲元件、存儲基元、存儲元、存儲字、存儲字長、存儲容量、 機器字長、指令字長。解：p9-10主機：是計算機硬件的主體部分，由cpu 和主存儲器mm合成為主機。cpu：中央處理器，是計算機硬件的核心部件，由運算器和控制器組成；（早期的運算器和 控制器不在同一芯片上，現(xiàn)在的 cpu內(nèi)除含有運算器和控制器外還集成了 cache ）。主存：計算機中存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)的存儲器，

3、為計算機的主要工作存儲器，可隨 機存取；由存儲體、各種邏輯部件及控制電路組成。存儲單元：可存放一個機器字并具有特定存儲地址的存儲單位。存儲元件：存儲一位二進(jìn)制信息的物理元件，是存儲器中最小的存儲單位，又叫存儲基元 或存儲元，不能單獨存取。存儲字：一個存儲單元所存二進(jìn)制代碼的邏輯單位。存儲字長：一個存儲單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)。存儲容量：存儲器中可存二進(jìn)制代碼的總量；（通常主、輔存容量分開描述）。機器字長：指cpu一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與 cpu 的寄存器位數(shù)有關(guān)。 指令字長：一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)。8. 解釋下列英文縮寫的中文含義：cpu、pc、ir、cu、alu、acc、mq、

4、x、mar 、mdr、i/o 、mips、cpi、flops解：全面的回答應(yīng)分英文全稱、中文名、功能三部分。cpu：central processing unit ，中央處理機（器），是計算機硬件的核心部件，主要由運 算器和控制器組成。pc：program counter ，程序計數(shù)器，其功能是存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動計數(shù)形成下一條指令地址。ir：instruction register ，指令寄存器，其功能是存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令。cu：control unit，控制單元（部件），為控制器的核心部件，其功能是產(chǎn)生微操作命令序列。alu：arithmetic logic unit ，

5、算術(shù)邏輯運算單元，為運算器的核心部件，其功能是進(jìn)行算術(shù)、邏輯運算。acc：accumulator，累加器，是運算器中既能存放運算前的操作數(shù)，又能存放運算結(jié)果的寄存器。mq：multiplier-quotient register ，乘商寄存器，乘法運算時存放乘數(shù)、除法時存放商的寄存器。x：此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)寄存器，即運算器中工作寄存器之一，用來存放操作數(shù)；mar：memory address register ，存儲器地址寄存器，在主存中用來存放欲訪問的存儲單元的地址。mdr：memory data register ，存儲器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，在主存中用

6、來存放從某單元讀出、或要寫入某存儲單元的數(shù)據(jù)。i/o：input/output equipment ，輸入/輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于計算機內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送。mips：million instruction per second ，每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)，為計算機運算速度指標(biāo)的一種計量單位。9. 畫出主機框圖，分別以存數(shù)指令 “ sta m ”和加法指令“add m ”（m均為主存地址）為例，在圖中按序標(biāo)出完成該指令（包括取指令階段）的信息流程（如 ）。假設(shè)主存容量為 256m*32 位，在指令字長、存儲字長、機器字長相等的條件下，指出圖中各寄存器的位數(shù)。解：主機框圖如

7、p13圖1.11所示。（1）sta m指令：pc mar ，mar mm，mm mdr，mdrir，op(ir) cu ，ad(ir) mar，accmdr，mar mm，wr（2）add m指令：pcmar，mar mm，mmmdr ，mdr ir，op(ir) cu，ad(ir) mar，rd，mmmdr，mdrx，add，alu acc，accmdr，wr假設(shè)主存容量256m*32位，在指令字長、存儲字長、機器字長相等的條件下，acc 、x、ir 、 mdr寄存器均為32位，pc和mar寄存器均為 28位。10. 指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中，計算機如何區(qū)分它們？解：計算機區(qū)分指令和數(shù)據(jù)有以

8、下 2種方法：l通過不同的時間段來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即在取指令階段（或取指微程序）取出的為指令，在執(zhí)行指令階段（或相應(yīng)微程序）取出的即為數(shù)據(jù)。l通過地址來源區(qū)分，由 pc提供存儲單元地址的取出的是指令，由指令地址碼部分提供存儲單元地址的取出的是操作數(shù)。第 2 章計算機的發(fā)展及應(yīng)用1. 通常計算機的更新?lián)Q代以什么為依據(jù)？答：p22主要以組成計算機基本電路的元器件為依據(jù)，如電子管、晶體管、集成電路等。2. 舉例說明專用計算機和通用計算機的區(qū)別。答：按照計算機的效率、速度、價格和運行的經(jīng)濟(jì)性和實用性可以將計算機劃分為通用計算機和 專用計算機。通用計算機適應(yīng)性強，但犧牲了效率、速度和經(jīng)濟(jì)性，而專用計算機

9、是最有效、最 經(jīng)濟(jì)和最快的計算機，但適應(yīng)性很差。例如個人電腦和計算器。3. 什么是摩爾定律？該定律是否永遠(yuǎn)生效？為什么？答：p23，否，p36第 3 章系統(tǒng)總線1. 什么是總線？總線傳輸有何特點？為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)具備什么特點？答：p41.總線是多個部件共享的傳輸部件?？偩€傳輸?shù)奶攸c是：某一時刻只能有一路信息在總線上傳輸，即分時使用。為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)通過三態(tài)驅(qū)動緩沖電路與總線連通。4. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制？常見的集中式總線控制有幾種？各有何特點？哪種方式響應(yīng)時 間最快？哪種方式對電路故障最敏感？答：總線判優(yōu)控制解決多個部件同時申請總線時的使用權(quán)分配問題；常見

10、的集中式總線控制有三種：鏈?zhǔn)讲樵儭⒂嫈?shù)器定時查詢、獨立請求；特點：鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡單，易于擴(kuò)充，對電路故障最敏感；計數(shù)器定時查詢方式優(yōu)先級 設(shè)置較靈活，對故障不敏感，連線及控制過程較復(fù)雜；獨立請求方式速度最快，但硬件器件用量 大，連線多，成本較高。5. 解釋下列概念：總線寬度、總線帶寬、總線復(fù)用、總線的主設(shè)備（或主模塊）、總線的從設(shè)備 （或從模塊）、總線的傳輸周期和總線的通信控制。答：p46?？偩€寬度：通常指數(shù)據(jù)總線的根數(shù)；總線帶寬：總線的數(shù)據(jù)傳輸率，指單位時間內(nèi)總線上傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)；總線復(fù)用：指同一條信號線可以分時傳輸不同的信號?？偩€的主設(shè)備（主模塊）：指一次總線傳輸期間，擁有總線控制權(quán)的

11、設(shè)備（模塊）；總線的從設(shè)備（從模塊）：指一次總線傳輸期間，配合主設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備（模塊）， 它只能被動接受主設(shè)備發(fā)來的命令；總線的傳輸周期：指總線完成一次完整而可靠的傳輸所需時間；總線的通信控制：指總線傳送過程中雙方的時間配合方式。16. 試比較同步通信和異步通信。答：同步通信：指由統(tǒng)一時鐘控制的通信，控制方式簡單，靈活性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度 差異較大時，總線工作效率明顯下降。適合于速度差別不大的場合。異步通信：指沒有統(tǒng)一時鐘控制的通信，部件間采用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，控制方式較同步復(fù) 雜，靈活性高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時，有利于提高總線工作效率。8. 為什么說半同步通信同時

12、保留了同步通信和異步通信的特點？答：半同步通信既能像同步通信那樣由統(tǒng)一時鐘控制，又能像異步通信那樣允許傳輸時間不一致， 因此工作效率介于兩者之間。10. 為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)？你知道目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有哪些？什么叫 plug and play ？哪些總線有這一特點？答：總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問題；目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有：isa、eisa、pci等；plug and play ：即插即用，eisa、pci 等具有此功能。11. 畫一個具有雙向傳輸功能的總線邏輯圖。答：在總線的兩端分別配置三態(tài)門，就可以使總線具有雙向傳輸功能。a0aanbbb01na至b b至a12. 設(shè)數(shù)據(jù)總線上接有a、b、c、d四個寄存器，要求選用合適的 74系列芯片，完成下列邏輯設(shè) 計：（1） 設(shè)計一個電路，在同一時間實現(xiàn) da、db 和d c寄存器間的傳送；（2） 設(shè)計一個電路，實現(xiàn)下列操作：t0時刻完成d總線；t1時刻完成總線 a ；t2時刻完成a 總線；t3時刻完成總線 b 。解：（1）由t打開三態(tài)門將 d寄存器中