计算机组成原理答案(第二版).doc

计算机组成原理是理解计算机系统运作基础的关键领域，它涵盖了计算机硬件和软件的基本构成及它们之间的交互。本章主要讨论了计算机系统概论，包括计算机系统的定义、计算机硬件和软件的概念，以及诺依曼计算机的特点。 计算机系统是由计算机硬件系统和软件系统组成的整体，其中硬件指的是计算机内部的电子线路和物理装置，如处理器、内存、输入输出设备等。而软件则是计算机运行所需的各种程序和相关数据，如操作系统、应用程序和数据文件。硬件和软件是相辅相成的，没有哪一方可以独立存在，因此两者都是计算机系统不可或缺的部分。 诺依曼计算机模型是现代计算机的基础，其特点包括： 1. 计算机由五大部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 2. 存储器中，指令和数据以同等地位存放，可以通过地址进行访问。 3. 指令和数据都以二进制形式表示。 4. 指令由操作码和地址码两部分组成，操作码指示操作类型，地址码指出操作数的位置。 5. 指令按存储顺序自动取出并执行。 6. 以运算器为中心，早期的运算器和控制器可能不在同一芯片上，现在的CPU通常集成了运算器和控制器，有时还包含高速缓存(CACHE)。 此外，本章还涉及了一些关键术语的解释： - 主机：由CPU和主存储器组成的核心部分。 - CPU：中央处理器，由运算器和控制器构成，是计算机的核心。 - 主存：主要工作存储器，用于存储正在运行的程序和数据，可随机访问。 - 存储单元：每个存储单元都有特定地址，可存储一个机器字。 - 存储元件：存储器中最小的物理存储单位，无法单独存取。 - 存储字：一个存储单元内存储的二进制代码。 - 存储字长：存储单元能存储的二进制位数。 - 存储容量：存储器总共能存储的二进制代码数量。 - 机器字长：CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU寄存器位数相关。 - 指令字长：一条指令的二进制代码长度。 英文缩写的中文含义包括： - CPU：中央处理器 - PC：程序计数器，用于存储下一条指令地址 - IR：指令寄存器，存储当前执行的指令 - CU：控制单元，控制器的核心，生成微操作命令 - ALU：算术逻辑单元，执行算术和逻辑运算 - ACC：累加器，用于存储运算前后的数据 - MQ：乘商寄存器，乘法时存乘数，除法时存商 - X：通用寄存器，此处表示操作数寄存器 - MAR：存储器地址寄存器，存储要访问的存储单元地址 - MDR：存储器数据缓冲寄存器，存储读取或写入的数据 - I/O：输入/输出设备，包括所有输入设备和输出设备 - MIPS：每秒百万指令数，衡量计算机运算速度的指标 执行存数指令"STA M"和加法指令"ADD M"的信息流程如下： - STA M：PC加载到MAR，然后通过MM读取指令到MDR，指令被送入IR，OP(IR)传送到CU，Ad(IR)到MAR，ACC中的数据写入MDR，然后写回MM。 - ADD M：类似，但还包括从MM读取第二个操作数到X，经过ALU计算后更新ACC，再将结果写回MM。 主机框图中，各寄存器的位数取决于具体指令字长、存储字长和机器字长，假设这些都为32位，则PC、IR、MAR、MDR和各工作寄存器（如ACC和X）也应为32位。在实际计算机设计中，寄存器的大小可能因具体架构而异，但这里以32位为例。