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计算机组成课后答案解析.doc
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第一章 计算机系统概论
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:由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件:指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件:计算机运行所需的程序与相关资料。
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. •诺依曼计算机的特点是什么?
解:•诺依曼计算机的特点是:P8
计算机由运算器、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
以同同等地位存放于存储器,并可以按地址访问; 指令和数据均用二进制表示; 指令
由操作码、地址码两大部分组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数
在存储器中的位置; 指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行; 机器以运算
器为中心(原始•诺依曼机)。
7. 解释以下概念:
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:P9-10 主机:是计算机硬件的主体部分,由 CPU 和主存储器 MM 合成为主机。
CPU:中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;(早期的运算
器和控制器不在同一芯片上,现在的 CPU 除含有运算器和控制器外还集成了
CACHE)。
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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、各种逻辑部件与控制电路组成。
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:指 CPU 一次能处理的二进制数据的位数,通常与 CPU 的寄存器位数有关。
指令字长:一条指令的二进制代码位数。
8. 解释以下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、功能三部分。
CPU:Central Processing Unit,中央处理机(器),是计算机硬件的核心部件,主要
由运算器和控制器组成。
PC:Program Counter,程序计数器,其功能是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。
IR:Instruction Register,指令寄存器,其功能是存放当前正在执行的指令。
CU:Control Unit,控制单元(部件),为控制器的核心部件,其功能是产生微操作命
令序列。
ALU:Arithmetic Logic Unit,算术逻辑运算单元,为运算器的核心部件,其功能是进
行算术、逻辑运算。
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ACC:Accumulator,累加器,是运算器中既能存放运算前的操作数,又能存放运算结
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,在主存中用来存放欲访问的存
储单元的地址。
MDR:Memory Data Register,存储器数据缓冲寄存器,在主存中用来存放从某单元
读出、或要写入某存储单元的数据。
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。
9. 画出主机框图,分别以存数指令“STA M”和加法指令“ADD M”(M 均为主存地址)
为例,在图中按序标出完成该指令(包括取指令阶段)的信息流程(如→①)。假设主
存容量为 256M*32 位,在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下,指出图中各
寄存器的位数。
解:主机框图如 P13 图 1.11 所示。
(1)STA M 指令:PC→MAR,MAR→MM,MM→MDR,MDR→IR,
OP(IR) →CU,Ad(IR) →MAR,ACC→MDR,MAR→MM,WR
(2)ADD M 指令:PC→MAR,MAR→MM,MM→MDR,MDR→IR,
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OP(IR) →CU,Ad(IR) →MAR,RD,MM→MDR,MDR→X,ADD,ALU→ACC,
ACC→MDR,WR
假设主存容量 256M*32 位,在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下,ACC、
X、IR、MDR 寄存器均为 32 位,PC 和 MAR 寄存器均为 28 位。
10. 指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们?
解:计算机区分指令和数据有以下 2 种方法:
� 通过不同的时间段来区分指令和数据,即在取指令阶段(或取指微程序)取出的为
指令,在执行指令阶段(或相应微程序)取出的即为数据。
� 通过地址来源区分,由 PC 提供存储单元地址的取出的是指令,由指令地址码部分
提供存储单元地址的取出的是操作数。
第 3 章 系统总线
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? 答:P41.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。
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?
答: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、计数器定时查询、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;计数器定时查询方式优
先级设置较灵活,对故障不敏感,连线与控制过程较复杂;独立请求方式速度最快,但
硬件器件用量大,连线多,成本较高。
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5. 解释以下概念:总线宽度、总线带宽、总线复用、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。
答:P46。
总线宽度:通常指数据总线的根数;
总线带宽:总线的数据传输率,指单位时间总线上传输数据的位数;
总线复用:指同一条信号线可以分时传输不同的信号。
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,配合主设备完成数据传输的设备(模
块),它只能被动承受主设备发来的命令;
总线的传输周期:指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。
答:同步通信:指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:指没有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?
答: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 pla
y?哪些总线有这一特点?
答: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;
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