计算机组成原理课后答案_唐朔飞_第二版

《计算机组成原理》第二版由唐朔飞编著，该书深入探讨了计算机系统的构成及其运作原理，尤其针对计算机硬件和软件的关系、冯·诺依曼计算机架构的特点以及计算机内部结构的关键概念进行了详尽的阐述。 ### 计算机系统、硬件与软件 计算机系统是一个复杂的体系，它由计算机硬件、软件和数据通信设备共同构成，这些组成部分在物理和逻辑层面上紧密相连，形成了一个完整的计算环境。计算机硬件是实际存在的物理组件，如中央处理器(CPU)、内存、硬盘等，它们构成了计算机的物理基础。而计算机软件则包括操作系统、应用程序和各种数据文件，它们是指导硬件工作的指令集合。在计算机系统中，硬件和软件相辅相成，没有硬件，软件无法运行；没有软件，硬件也只是一堆无用的零件。因此，两者同等重要，共同决定了计算机的功能和性能。 ### 冯·诺依曼计算机架构 冯·诺依曼架构是现代计算机设计的基础，其核心特点可以归纳为以下几点： 1. **五大部件组成**：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这五大基本部件组成。 2. **统一的存储原则**：指令和数据以二进制形式存储在同一个存储器中，这使得计算机能够灵活地处理各种信息。 3. **指令结构**：指令由操作码和地址码两部分组成，其中操作码指示操作类型，地址码指定操作对象的位置。 4. **顺序执行机制**：指令在存储器中按顺序存放，通常会自动按顺序执行，但也可以通过跳转指令实现程序的分支和循环。 5. **以运算器为中心**：尽管现代计算机架构已经演变，但在原始的冯·诺依曼模型中，运算器是整个系统的中心。 ### 关键概念解析 - **主机**: 指的是计算机硬件的主体，通常由CPU和主存(MM)构成，负责处理数据和运行程序。 - **CPU**: 中央处理器，是计算机的大脑，由运算器和控制器组成，负责执行指令和控制计算机的运行。 - **主存**: 主存储器，用于存储正在运行的程序和数据，支持快速随机访问。 - **存储单元**: 存储器中的基本单位，可以存放一个机器字，具有唯一的地址。 - **存储元件**: 最小的存储单位，仅能存储一位二进制信息，多个存储元件组合成存储单元。 - **存储字**: 存储单元中存储的二进制代码集合。 - **存储字长**: 单个存储单元内二进制代码的位数，反映了存储器的单次数据处理能力。 - **存储容量**: 存储器能存储的二进制代码总量，是衡量存储器大小的重要指标。 - **机器字长**: CPU一次能够处理的二进制位数，直接影响计算机的处理能力和效率。 - **指令字长**: 指令的二进制代码位数，决定了指令的复杂性和多样性。 ### 缩写词中文含义 书中还列举了一系列与计算机硬件相关的缩写词及其中文含义，例如： - **CPU**: 中央处理单元，计算机的核心，负责执行指令和控制操作。 - **PC**: 程序计数器，存储当前指令的地址，用于控制指令的顺序执行。 - **IR**: 指令寄存器，临时存储正在执行的指令。 - **CU**: 控制单元，生成控制信号，指导计算机各部件协调工作。 - **ALU**: 算术逻辑单元，执行基本的算术和逻辑运算。 - **ACC**: 累加器，用于存储运算过程中的中间结果。 - **MQ**: 乘商寄存器，用于乘法和除法运算中存储乘数和商。 - **MAR**: 存储器地址寄存器，保存将要访问的存储单元地址。 - **MDR**: 存储器数据寄存器，用于暂存从存储器读出或写入的数据。 - **I/O**: 输入/输出设备，用于数据的输入和输出。 - **MIPS**: 每秒百万条指令数，衡量计算机运算速度的指标。 - **CPI**: 每条指令周期数，反映指令执行效率。 - **FLOPS**: 每秒浮点运算次数，衡量计算机浮点运算能力的指标。 以上概念和缩写词的了解对于深入学习计算机组成原理至关重要，它们帮助我们理解计算机内部的工作机制和信息处理流程。计算机系统的设计和优化正是基于对这些基本概念的深刻理解之上，从而实现高效、稳定和可靠的计算任务执行。