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哈工大威海计算机组成原理答案唐朔飞第二版.pdf
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哈工大威海计算机组成原理答案唐朔飞第二版.pdf
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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: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。
2. 如何理解计算机系统的层次结构
答:从计算机系统的层次结构来看, 它通常可以有五个以上的层次, 在每一层次
(级)上都能进行程序设计。由下至上可排序为:第一级微程序设计级,微指令
由硬件直接执行; 第二级传统机器级, 用微程序解释机器指令; 第三级操作系统
级,一般用机器语言程序解释作业控制语句; 第四级汇编语言机器级, 这一级由
汇编程序支持和执行; 第五级高级语言机器级, 采用高级语言, 有各种高级语言
汇编程序支持和执行。 还可以有第六级应用语言机器级, 采用各种面向问题的应
用语言。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构
答:计算机体系结构是指程序员所见到的计算机系统的属性,如有无乘法指令;
计算机组成是指计算机系统结构所给属性的逻辑实现, 如如何实现乘法指令。
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;
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。
2. 总线如何分类?什么是系统总线?系统总线又分为几类, 他们各有何作用, 是
单向的还是双向的,他们的机器字长、存储字长、存储单元有何关系?
答:总线分为:片内总线、系统总线和通信总线
系统总线又数据总线、地址总线和控制总线
数据总线 双向 与机器字长、存储字长有关
地址总线 单向 与存储地址、 I/O 地址有关
控制总线 有出 有入 ( 对任一控制线而言,是单向的;对 cpu 而言,是
双向的 )
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。
7. 画图说明异步通信中请求与回答有哪几种互锁方式
主设备
请求
回答
从设备
不互锁 半互锁 全互锁
9. 分离式通信有何特点,主要用于什么系统?
特点:
各模块有权申请占用总线
采用同步方式通信,不等待对方回答
各模块准备数据时,不占用总线
总线在占用时都在做有效工作,无空闲
充分地利用了总线的有效占用, 从而实现了总线在多个主、 从模块间的信息交叉
重叠并行式传送,普遍用于 大型计算机系统 。
13.什么是总线的数据传送速率,它与哪些因素有关?
答:总线的数据传输速率也称为 总线带宽 ,即单位时间内总线上传输数据的位
数,通常用每秒传输信息的
字节数
来衡量单位可用 MBps(兆字节每秒)表示,
它与总线工作频率和总线宽度(数据总线的根数,用位表示)有关。
标准传输率 =总线工作频率×总线宽度( b÷8)
14. 设总线的时钟频率为 8MHz,一个总线周期等于一个时钟周期。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:总线宽度 =16b/8=2B
总线带宽 =8MHz×2B=16MB/s
15. 在一个 32 位的总线系统中,总线的时钟频率为 66MHz,假设总线最短传输周
期为 4 个时钟周期, 试计算总线的最大数据传输率。 若想提高数据传输率, 可采
取什么措施?
解:总线宽度 =32b/8=4B
总线工作频率 =66MHz/4=16.5MHz
总线最大数据传输率 =16.5MHz*4B=66MB/s
措施:可提高总线的时钟频率或减少总线周期中的时钟个数,或增加总线
的带宽。
16.在异步串行传送系统中,字符格式为: 1 个起始位、 8 个数据位、 1 个校验
位、 2 个终止位。如要求每秒传送 120 个字符,试求传送的波特率和比特率。
(波特率 :单位时间内传送二进制数据的位数
比特率 :单位时间内传送二进制 有效 数据的位数)
波特率 =120*12=1440波特
比特率 =120*8=960bps
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xhr131452007
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