计算机组成原理课后答案

1、第一幸计算机系统槪论什么是计算机系统、计算机皱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 计算机皱件：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 披件和较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异及其联系。 机器语言是可以直接在机器

2、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鬲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 计算机纽成对程序员透明，如何实现计算机体系结构所表达的属性冯- 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、地址码两大局部组成 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破件组成框图，说明各部件的

3、作用及计算机硬件的主要技术指标。 计算机皱件各部件运算器： 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 的奇存器位数有关 存储容量：主存：存储单元个数 X 存储字长运算速度： MIPS, CPI, FLOPS解释槪念& 主机：计算机破件的主体局部，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

4、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: Centra I Processing UnitPC: Program CounterIR: Instruction RegisterCU: Control UnitALU: Ar ithmet ic Logic UnitACC:

5、 AccumulatorMQ: Mu 11 i pIi er-Quot ient Regi sterX:操作数存放器MAR: Memory Address Regi sterMDR: Memory Data RegisterI/O: Input/OutputMIPS: MiI Iion 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 256MX32 位，在指令字长、存储字长、机器字 件下，指出图中各存放器的位数。 存数指令

6、的信息流程：取指令： PCTMARTMTMDRT |R 分析指令： Ad(IR )TMAR 执行指令： ACCTMDRTM 加法指令的信息流程：取指令： PCTMARTMTMDRT IR ；分析指令： 0P(IR )TCU;执行指令： Ad(IR ) TMARTMTMDRTXACCT ALU, 同时 XT ALUALUTACC主存容量是 256MX32 位，得2的28次方=256M 故MAR二28, PC=28,单位，不能长相等的条MDR 二 32;又指令字长二存储字长二机器字长，則 IR 二 ACC 二 MQ 二 X=32 根据迭代公式Jx =1/2(yn +x/yn),设初态yO=1,要求

7、箱度为£。试编制求Jx的 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| e-wIWe指令系统可以自行定义，下面给出一个例子操作码操作性质0001111除一将ACC中的数与指令地址码指示的存储单兀中的数相除，结果存于ACC中0010001减一将ACC中的数与指令地址码指示的存储单兀中的数相减，结果存于ACC中?001001取绝对值一将ACC中的数取绝对值，结果存于 ACC中001010将ACC中的数与0做比拟，小于則继续执行下一条指令，大于則跳转到地址码指示的存储单元上的指令题中yo事先存入单元中主存地址指令注释操作码地址码000000117取数y 至ACC?10

8、0001016存数，将y. 存于y.单元中200000113取数X至ACC?300011116除*得X/*存于ACC中400010016力口 y?得yn+x/yn存于ACC中1500011115除2得(yn+x/yn)/2存于ACC中600001017存数,将yn+x/yn/2存于E单元中(700100016减*得ynH-yn存于ACC中8001001ynH-yn| 存于 ACC 中)900100014|ynH-yn|-存于 ACC 中100010100比拟1100010117打印12000110一停机?13X14£15216yn17yn<1指令和数据都存于存储器中，计算机如何

9、区分它们计算机碇件主要通过不同的时间段来区分指令和数摇，即：取指周期或取指微程序取出的既为指令，执行周期或相应微程序取出的既为数据。另外也可通过地址来源区分，从 PC 指出的存储单元取出的是指令，由指令地址码局部 提供操作数 地址。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的命令的形式称为指令。 程序：一系列 指令的有序集合称为程序。第二幸 计算机的开展及应用通常. 计算机的更新换代以什么为依据主要以组成计算机根本电路的元器件为依据，如电子管、晶体管、集成电略等。 举例说明专用计 算机和通用计算机的区别按照计算机的效率、速度、价格和运行的经济性和实用性可以将计算机

10、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、速厦和经济性，而专用计算机 是最有效、最经济和 最快的计算机，但适应性很差。例如个人电脑和计算器。什么事摩尔定律该定律是否永远生效为什么 微芯片上集成的晶体管数目每 3 年翻两番的规律，不是永远生效，因为每代芯片的本钱 大约为前 一代芯片本钱的两倍举三个实例，说明网络技术的应用 . 网络教育，网络共享，远程协助举例说明人工智能方面的应用有哪些I 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：举例说明那些计算机的应用需釆用多媒体技术 数据压缩，图像处理，音频处理，数据库内容检索，著作工具

11、，通信及分布式多媒体 应用设想一下计算机的未来 体型小，价格低廉，使用方便 .总线是连接各个第三幸系统总线什么是总线 总线传输有何特点为了减轻总线的负载，总线上的不见都应具备什么特点部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质 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，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通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，是单向的，还是 双向的，它们 与机器字长、存储字长、存储单元有何关系按照连接部件的不同，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

12、过I/O接口各大部件之间的信息传输线系统总线按照传输信息不同分为数摇总线，地址总线 , 控制总线 数据总线是双向的，根数与存储子 长相同，是机器字长的整数倍地址总线是单向的，根数越多，寻址空间越大，即 CPU 能访问的存储单元的个数越 多常用的总线结构有几种不同的总线结构对计算机的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 设备从单总线上别离出来，形成主存总线与 I/O 总线分开 的结构. CPU 将一局部功能下放给通道，使其对 I/O 设备具有统一管理三总线结构： I/O 总线， DMA 总线，

13、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，系统总线为什么要设置总线判优控制常见的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 电路故障最敏感解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题 链式査询：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，但理件器件用童大，连线多，本钱较高 解释以下概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备或主模块、总线的从设 备或从模 块、总线的传输周期和总线的通信控制。总线宽度：通常只数据总线的根数 总线带宽：总线的数据传输率，直单位时间

14、内总线上传输数据的位数总线复用：指同一条信号线可以分是传输不同的信号 总线的主设备：指一次总线传输期间，拥有总线控制权的设备 总线的从设备：指一次总线传输期间，配合主设备完成数据传输的设备，只能被动接受 主设备发来 的命令总线的传输周期：指总线完成一次完整而可靠的传输所需时间 总线的通信控制：指总线传送过程中双方的时间配合方式试比拟同步通信和异步通信同步通信：指由统一时钟控制的通信，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。适合于速度差异不大的场合异步通信：指没有统一时钟控制的通信，部件间釆用应答方式进行联系，控制方式较同 步复杂，灵活性鬲，当系统中各

15、部件工作速度差异较大时，有利于提离总线工作效率 画图说明异步通信中请求与答复有哪几种互锁关系不互锁，半互锁，全互殒 为什么说半同步通信同时保存了同步通信和异步通信的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别离式通讯有何特点，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，主模块在先定的时间内向对方传送信息，釆用同步方式传送 , 不再等待 对方的答复信号3. 各模块在准备数据的过程中都不占用总线，使总线可接受其它模块的请求4 ?总线被占用时椰在做有效工作，或者通过它发送命令，或者通过它

16、传送数据，不存在空闲等待时间，充分利用了总线的占用，从而实现了总线在多个主、从模块间进行信息交叉重亞并行传送主要用于大型计算机系统什么是总线标准 为什么要设置总线标准你知道目前流行的总线标准有哪些什么叫plug and play哪些总线有这一特点总线标准：系统与各模块，模块与模块之间的一个互连的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, USB画一个具有双向传输功能的总线逻辑a<)图b(>aibiUnbna 至 bbAa设数据总线

17、上接有A、B、C、D四个存放器，要求选用适宜的74系列芯片，完成以下逻辑设 计:(1) 设计一个电路，在同一吋间实现 DTA、DTB和DTC奇存器间的传送：(2) 设计一个电路，实现以下操作：TO时刻完成DT总线：T1时刻完成总线TA;T2时刻完成AT总线：T3时刻完成总线TB。(1)由T翻开三态门将D存放器中的内容送至总线bus,由cp脉冲同时将总线上的数 据打入到A、B.总线tnis;1丁一心1 JT_|C命存器中。T和cp的吋间关系如图所示三态门1受TO + T1控制，以确保TO时刻DT总线，以及T1时刻总线T接收门1TA。三态门2受T2+T3控制，以确保T2时刻AT总线，以及T3吋刻总

18、线T接收门2BUS(prLrLTLTLTLiI I I 1 I I* - f r-_illD接收'12BTB。 TO、T1> T2、T3波形图如图所示什么是总线的数据传输率.它与哪些因素有关总线数据传输率即总线带宽，指单位吋间内总线上传输数損的位数，通常用毎秒传输信息的字节数来衡量。它与总线宽度和总线频率有关，总线宽度越宽，频率越快，数据传输率越离设总线的吋钟频率为8MH乙一个总线周期等于一个吋钟周期。如果一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线的带宽是多少解：由于：仁8MHz. Th/仁1/8M秒，一个总线周期等于一个吋钟周期所以：总线带宽=16/(1/8M) = 128Mbps在一个32位的总线系统中，总线的时钟频率为6