计算机组成原理课后习题答案_唐朔飞版.doc_计算机组成原理唐朔飞第三版答案资源-CSDN文库

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唐朔飞《计算机组成原理》课后答案

第一章

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。

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）。

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。

  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；（通常主、辅存容量分开描述）

  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。

  这两个概念应从结构角度解释较确切。

8. 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：全面的回答应分英文全称、中文名、中文解释三部分。

  CPU——Central Processing Unit，中央处理机（器），见 7 题；

  PC——Program 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

下一条指令地址的计数器；

   IR——Instruction Register，

指令寄存器，存放当前正在执行的指令的寄存器；

  CU——Control 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

器的核心部件；

  ALU——Arithmetic 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；

  ACC——Accumulator，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；

   MQ——Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放

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

器中工作寄存器之一，用来存放操作数；

  MAR——Memory Address Register，存储器地址寄存器，内存中用来存放欲访问存储单

元地址的寄存器；

   MDR——Memory Data Register，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；

   I/O——Input/Output equipment，输入/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；

  MIPS——Million Instruction Per Second，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；

10. 指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们？

  解：计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据，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，由指令地址码部分提供

操作数地址。

  问题讨论：

  × 由控制器分析是指令还是数据；

数据进控制器？

  × 指令由指令寄存器存取；

指令寄存器有控制功能？

  × 指令和数据的格式不一样；指令由操作码和地址码组成）

两者的二进制代码形式不一样？

  × 指令顺序存放，而数据不是；

数据为什么不能顺序存放？

  × MAR 放地址，MDR 放数据；

取指时 MDR 中也是数据？

  × 存取数据和存取指令的操作在机器中完全一样；

无法区分？

  × 指令和数据的地址不一样；

某一存储单元只能放数据（或指令）?

  × 指令放在 ROM 中，数据放在 RAM 中；

用户程序放在哪？

第三章

1. 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？

  解：总线是多个部件共享的传输部件。

  总线传输的特点是：某一时刻只能有一路信息在总线上传输，即分时使用。

  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。

  讲评：

 围绕“为减轻总线负载”的几种说法：

× 应对设备按速率进行分类，各类设备挂在与自身速率相匹配的总线上；

× 应采用多总线结构；

× 总线上只连接计算机的五大部件；

× 总线上的部件应为低功耗部件。

上述措施都无法从根上（工程上）解决问题，且增加了许多不必要（或不可能）的限制。

× 总线上的部件应具备机械特性、电器特性、功能特性、时间特性；

这是不言而喻的。

4. 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：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；

  常见的集中式总线控制有三种：

链式查询、计数器查询、独立请求；

  特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器查询方式优先级设置

较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式判优速度最快，但硬件器件用

量大，连线多，成本较高。

5. 解释下列概念：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。

  解：

  总线的主设备（主模块）——指一次总线传输期间，拥有总线控制权的设备（模块）；

  总线的从设备（从模块）——指一次总线传输期间，配合主设备完成传输的设备（模块），

它只能被动接受主设备发来的命令；

  总线的传输周期——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。

6. 试比较同步通信和异步通信。

  解：

  同步通信——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。适合于速度差别不大的场合；

  异步通信——不由统一时钟控制的通信，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。

 

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。

10. 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？

  解：

  总线标准的设置主要解决不同厂家各类模块化产品的兼容问题；

  目前流行的总线标准有：ISA、EISA、PCI 等；

  plug and play——即插即用，EISA、PCI 等具有此功能。

11. 画一个具有双向传输功能的总线逻辑图。

  解：此题实际上是要求设计一个双向总线收发器，设计要素为三态、双向、使能等控制功能

的实现，可参考 74LS245 等总线收发器芯片内部电路。逻辑图如下：（n 位）

几种错误的设计：

12. 设数据总线上接有 A、B、C、D 四个寄存器，要求选用合适的 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 寄存器间的传送；

（2）设计一个电路，实现下列操作：

  T0 时刻完成 D→总线；

 T1 时刻完成总线→A；

 T2 时刻完成 A→总线；

 T3 时刻完成总线→B。

  解：

  （1）采用三态输出的 D 型寄存器 74LS374 做 A、B、C、D 四个寄存器，其输出可直接挂

总线。A、B、C 三个寄存器的输入采用同一脉冲打入。注意-OE 为电平控制，与打入脉冲间的

时间配合关系为：

  现以 8 位总线为例，设计此电路，如下图示：

  （2）寄存器设置同（1），由于本题中发送、接收不在同一节拍，因此总线需设锁存器缓

冲，锁存器采用 74LS373（电平使能输入）。节拍、脉冲配合关系如下：

  节拍、脉冲分配逻辑如下：

节拍、脉冲时序图如下：

  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。）

  几种错误的设计：

（1）

  几种错误的设计：

（1）

  几种错误的设计：

（2）

  几种错误的设计：

（2）

  几种错误的设计：

第四章

3. 存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？

  答：存储器的层次结构主要体现在 Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。

  Cache—主存层次在存储系统中主要对 CPU 访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，

CPU 访存速度加快，接近于 Cache 的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。

  主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其

容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。

  综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的

优化效果。

  主存与 CACHE 之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存—辅存层次的调度目前广

泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部份通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程

序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编

程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因

此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。

 

4. 说明存取周期和存取时间的区别。

  解：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不

仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。即：

  存取周期 = 存取时间 + 恢复时间

 

5. 什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为 32 位，存取周期为 200ns，则存储器的

带宽是多少？

  解：存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。

  存储器带宽 = 1/200ns ×32 位

= 160M 位/秒 = 20MB/S = 5M 字/秒

  注意字长（32 位）不是 16 位。

（注：本题的兆单位来自时间=106）

  

6. 某机字长为 32 位，其存储容量是 64KB，按字编址它的寻址范围是多少？若主存以字节编

址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。

  解：存储容量是 64KB 时，按字节编址的寻址范围就是 64KB，则：

  按字寻址范围 = 64K×8 / 32=16K 字

 按字节编址时的主存地址分配图如下：

讨论：

 1、一个存储器不可能有两套地址，注意字长 32 位，不是 16 位，不能按 2 字节编址；

 2、本题与 IBM370、PDP-11 机无关；

 3、按字寻址时，地址仍为 16 位；

  （：地址 14 位，单元 16K 个，按字编址 4K 空间。）

 4、字寻址的单位为字，不是 B。

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郭逗

2023-07-25

该文件是一份优秀的学习资料，既满足了学生对课后习题答案的需求，又保持了简练的风格，推荐给有需要的同学。
是因为太久

2023-07-25

这份文件整理详细，涵盖了计算机组成原理课后习题的答案，让人一目了然。
阿葱的葱白

2023-07-25

文件篇幅适中，既不过于冗长，也不会留下遗漏的空白，非常合适用于课后复习和巩固知识。
Period熹微

2023-07-25

答案解析简洁明了，让人易于理解，对于理解和掌握计算机组成原理课程非常有帮助。
爱吃番茄great

2023-07-25

文件内容严谨，答案准确无误，给人以求真务实之感。

qq_44990549

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