《计算机组成原理》是计算机科学的基础课程,涵盖了计算机硬件的基本构造和工作原理。本章主要讨论了计算机系统的基本概念和组成。
1. 完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成,包括运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备以及各种软件资源。选项D(配套的硬件设备和软件设备)准确地概括了这一概念。
2. “存储程序”概念是计算机科学的基石,最早由冯·诺依曼提出。这一概念指出,计算机能够预先将程序存储在内存中,然后按照程序的指令顺序执行,大大提升了计算机的灵活性和自动化程度。
3. 计算机的主机主要包括运算器、控制器和内存,它们构成了中央处理器(CPU)。而CPU加上外部设备如输入/输出设备,共同组成完整的计算机主机。软件则分为系统软件(如操作系统、驱动程序)和应用软件(如文字处理软件、游戏软件)两大类。
4. 计算机系统是一个多级层次结构,从底层到高层依次是微程序级、一般机器级(机器语言级)、操作系统级、汇编语言级和高级语言级。每个级别都支持相应的程序设计。
5. 冯·诺依曼型计算机的工作原理是存储程序并按照地址顺序执行。程序被存储在内存中,CPU根据内存中的指令地址顺序执行指令。
名词解释:
1. 透明性:在计算机系统中,透明性是指用户无需关心某些特定的系统特性,这些特性由系统自动处理。例如,内存管理的透明性意味着用户不需要了解内存的具体分配和访问方式。
2. ALU(算术逻辑单元):是运算器的核心部分,负责执行基本的算术和逻辑运算,如加减乘除和比较操作。
3. 总线:是计算机内部各部件之间数据传输的共享通道,包括数据总线、地址总线和控制总线,它们共同协调计算机内部的数据流动。
简答题:
1. 计算机中采用二进制计数制,因为二进制系统与电子元件的两种稳定状态(开/关、高电平/低电平)对应,简化了硬件设计,并且能方便地进行逻辑运算和算术运算。
2. 计算机系统的层次结构从低到高可以分为微程序机器级、一般机器级(机器语言级)、操作系统级、汇编语言级和高级语言级。不同级别的抽象层次使得程序员可以更高效地编写和理解程序。
第二章习题涉及运算器和数据表示的相关知识:
1. 运算器的核心是算术逻辑运算单元(ALU),负责执行算术和逻辑运算。
2. 在IEEE浮点数格式中,阶码通常采用移码表示,以简化计算过程并避免零的表示问题。
3. 四片74181ALU和一片74182CLA配合使用,可以实现组内先行进位和组间行波进位,提高运算速度。
4. 在定点二进制运算器中,减法通常通过补码运算的二进制加法器来实现,利用补码表示负数,减法转化为加法运算。
5. IEEE浮点数格式的阶码同样采用移码表示。
6. 数字大小比较要考虑不同的数制,这里(101001)BCD最小,因为它是八进制转换的BCD码,其他都是十进制或二进制表示。
7. 定点运算器主要用于处理定点数的运算,即数值的最高位不作为符号位的二进制数运算。
8. 最大数的比较同样需要考虑数制,这里(143)5转换为二进制或十进制后最大。
9. 偶校验意味着字符码中1的个数必须是偶数,所以A、C和D都有奇数个1,只有B选项符合偶校验。
10. 奇校验则要求1的个数为奇数,因此①和③有偶数个1,不符合奇校验,而②和④有奇数个1,符合奇校验。
11. 在定点运算器中,溢出判断电路用于检测运算结果是否超出可表示的范围,通常通过异或门实现。
12. 除了算术运算,运算器还能进行逻辑运算,如与、或、非、异或等操作。
这些习题覆盖了计算机组成原理的基本概念,包括计算机系统结构、数据表示、运算器设计以及错误检测机制等内容,是理解和掌握计算机工作原理的关键。通过深入学习和练习,可以提升对计算机硬件的理解和编程能力。