计算机组成原理(高教版)习题参考答案1

1、11. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？哪个更重要？ 解：解： 计算机系统计算机系统计算机硬件、软件和数据通信设备的物理计算机硬件、软件和数据通信设备的物理 或逻辑的综合体。或逻辑的综合体。计算机硬件计算机硬件计算机的物理实体。计算机的物理实体。计算机软件计算机软件计算机运行所需的程序及相关资料。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。样重要。 -固件：软硬件结合在一起的部件如固件：软硬件结合在一起的部件如BI

2、OS23.说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。解：解：高级语言：高级语言：比较接近于自然语言，容易理解和使用，与具体比较接近于自然语言，容易理解和使用，与具体机型无关，方便移植，但不能被机器直接执行，必须通过机型无关，方便移植，但不能被机器直接执行，必须通过编译转换为机器语言程序才能被具体机器认识并执行；编译转换为机器语言程序才能被具体机器认识并执行；机器语言：机器语言：直接对应具体机器硬件结构，能够被机器直接认直接对应具体机器硬件结构，能够被机器直接认识和执行，执行效率高，但应用难度较大，不方便移植；识和执行，执行效率高，但应用难度

3、较大，不方便移植；汇编语言：汇编语言：是符号化的机器语言，与机器语言一一对应，程是符号化的机器语言，与机器语言一一对应，程序也有执行效率高的优点，而且比较容易使用（介于高级序也有执行效率高的优点，而且比较容易使用（介于高级语言和机器语言之间），但要经过汇编转化为机器语言程语言和机器语言之间），但要经过汇编转化为机器语言程序才能被具体机器执行，移植也不方便。序才能被具体机器执行，移植也不方便。35. 冯诺依曼计算机的特点是什么？冯诺依曼计算机的特点是什么？解：冯氏计算机的特点是：解：冯氏计算机的特点是： 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备

4、五大部件组成；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；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）。以运算器为中心（原始冯氏机）。47. 解释下列概念：解释下列概念：主机、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、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。长、存储容量、机器字长、指令字长。解：解：主

5、机主机是计算机硬件的主体部分，由是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成；（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，中央处理器（机），是计算机硬件的核心部件， 由运算器由运算器+控制器组成；（早期的运、控不在同一芯片上）控制器组成；（早期的运、控不在同一芯片上）主存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。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。存储单元存储单元可存放一个机器字并具有特定存储地址

6、的存储单位；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，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；又叫存储基元或存储元，不能单独存取；存储字存储字一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位；一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位；存储字长存储字长一个存储单元所存二进制代码的位数；一个存储单元所存二进制代码的位数；存储容量存储容量存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）机器字长机器字长CPU能同时处理的数

7、据位数；能同时处理的数据位数；指令字长指令字长一条指令的二进制代码位数；一条指令的二进制代码位数；58. 解释下列英文缩写的中文含义：解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：解：CPUCentral Processing Unit，中央处理机（器），中央处理机（器）PCProgram Counter，程序计数器，存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成，程序计数器，存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成 下一条指令地址的计数器；下一条指令地址的计数器；IRInstruction Registe

8、r，指令寄存器，存放当前正在执行的指令的寄存器；，指令寄存器，存放当前正在执行的指令的寄存器； CUControl Unit，控制单元（部件），控制器中产生微操作命令序列的部件，为控制，控制单元（部件），控制器中产生微操作命令序列的部件，为控制 器的核心部件；器的核心部件；ALUArithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，运算器中完成算术逻辑运算的逻辑部件；，算术逻辑运算单元，运算器中完成算术逻辑运算的逻辑部件；ACCAccumulator，累加器，运算器中运算前存放操作数、运算后存放运算结果的寄存器，累加器，运算器中运算前存放操作数、运算后存放运算结果的寄存器 MQMult

9、iplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放 商的寄存器。商的寄存器。 X此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中 工作寄存器之一，用来存放操作数；工作寄存器之一，用来存放操作数；MARMemory Address Register，存储器地址寄存器，内存中用来存放欲访问存储单元地，存储器地址寄存器，内存中用来存放欲访问存储单元地 址的寄存器；址的寄存器； MDRMemory Data R

10、egister，存储器数据缓冲寄存器，主存中用来存放从某单元读出、，存储器数据缓冲寄存器，主存中用来存放从某单元读出、 或写入某存储单元数据的寄存器；或写入某存储单元数据的寄存器；I/OInput/Output equipment，输入，输入/输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算 机内部和外界信息的转换与传送；机内部和外界信息的转换与传送；MIPSMillion Instruction Per Second，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标 的一种计量单位；的一种计量单位； CPI C

11、ycle Per Instruction，每条指令需要的时钟周期数，每条指令需要的时钟周期数 FLOPS Float Point Operation Per Second，每秒钟执行的浮点运算次数，每秒钟执行的浮点运算次数69. 设主存储器容量为设主存储器容量为256M32 位，并且指令字长、存储字长、机器字长三位，并且指令字长、存储字长、机器字长三者相等。写出图中各寄存器的位数，并指出哪些寄存器之间有信息通路。者相等。写出图中各寄存器的位数，并指出哪些寄存器之间有信息通路。解：由主存容量为解：由主存容量为256M32 位得位得: 228256M,故故MAR最少为最少为28位，位，PC至少至少

12、 为为28位，位，MDR 为为32 位。位。 因指令字长存储字长机器字长，则因指令字长存储字长机器字长，则IR、ACC、MQ、X 均为均为32 位位寄存器之间的信息通路有：寄存器之间的信息通路有：PCMARAd(IR)MARMDRIR取数取数MDRACC，存数，存数ACCMDRMDRX79. 以存数指令以存数指令“STA M”（M 为主存地址）为例，写出完成该指为主存地址）为例，写出完成该指令的信息流程。令的信息流程。解：解： 指令指令“STA M”的真实含义是将的真实含义是将ACC中的数据存至地址为中的数据存至地址为M 的存储单元中，故完成的存储单元中，故完成“STA M” 指令的信息流程为

13、：指令的信息流程为：取指令：取指令： PC MAR M MDR IR分析指令：分析指令： OP (IR) CU执行指令：执行指令： Ad (IR) MAR M ACC MDR M 89. 以加法指令以加法指令“ADD M”（M 为主存地址）为例，写出完成该指令的信息流程。为主存地址）为例，写出完成该指令的信息流程。解：解： 指令指令“ADD M”的真实含义是将地址为的真实含义是将地址为M 的存储单元中的加数取出并送的存储单元中的加数取出并送至运算器中，然后和存放在运算器的被加数通过至运算器中，然后和存放在运算器的被加数通过ALU（算逻部件）相加，（算逻部件）相加，结果仍放在运算器中。设运算器中

14、结果仍放在运算器中。设运算器中ACC 存放被加数，存放被加数，X 存放加数，求和结存放加数，求和结果存放在果存放在ACC 中。中。故完成故完成“ADD M” 指令的信息流程为：指令的信息流程为：取指令：取指令： PC MAR M MDR IR分析指令：分析指令： OP (IR) CU执行指令：执行指令： Ad (IR) MAR M MDR X ACC ALU，同时，同时X ALU ALU ACC9答：答：主要有以下步骤：(1) 取x到ACC(2) 加1(y0)存于ACC(3) 除2存于MQ(y1)，又MQ主存单元m(4) 取x到ACC(5) 将y1从m中取出，执行mX，ACCXMQ，得x/yn

15、(6) MQACC，执行ynx/yn，即ACCXACC(7) 除2得结果于MQ(y0)，又MQACC，MQm(8) ACCXACC，然后判断ACC与的大小，若|ACC|则到(9)，否则返回(5)(9) 打印m(10) 停机1)LOAD ACC, x2)ADD ACC,13)DIV ACC,2 STO m , MQ4)LOAD ACC, x5)LOAD X, m DIV ACC, X6)MOV ACC, MQ ADD ACC, X7)DIV ACC, 2 MOV ACC,MQ STO m , ACC8)SUB ACC, X CMP ACC, JA (5)9)PRN m1011.指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？们？解：解：1）根据取指阶段和执行阶段的访存性质不同来区分）根据取指阶段和执行阶段的访存性质不同来区分指令和数据：指令和数据： 在取指阶段通过访问存储器取出的是指令；在取指阶段通过访问存储器取出的是指令； 在指令执行阶段访问存储器取出的是操作数。在指令执行阶段访问存储器取出的是操作数。2）