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1、計(jì)算機(jī)組成原理第二版課后習(xí) 題答案全-唐朔飛.doc(文檔)第 1 章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1. 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件?硬件和軟件哪個(gè)更重要? 解:p3計(jì)算機(jī)系統(tǒng):由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的綜合體。計(jì)算機(jī)硬件:指計(jì)算機(jī)中的電子線路和物理裝置。計(jì)算機(jī)軟件:計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的程序及相關(guān)資料。硬件和軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中相互依存,缺一不可,因此同樣重要。5. 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么?解:馮 諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是: p8llllll計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成;指令和數(shù)據(jù)以同同等地位存放于存儲(chǔ)器內(nèi),并可以按地址訪問(wèn);指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制表示;指令由操作

2、碼、地址碼兩大部分組成,操作碼用來(lái)表示操作的性質(zhì),地址碼用來(lái)表示操 作數(shù)在存儲(chǔ)器中的位置;指令在存儲(chǔ)器中順序存放,通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行;機(jī)器以運(yùn)算器為中心(原始馮諾依曼機(jī))。7. 解釋下列概念:主機(jī)、cpu、主存、存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)元件、存儲(chǔ)基元、存儲(chǔ)元、存儲(chǔ)字、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、 機(jī)器字長(zhǎng)、指令字長(zhǎng)。解:p9-10主機(jī):是計(jì)算機(jī)硬件的主體部分,由cpu 和主存儲(chǔ)器mm合成為主機(jī)。cpu:中央處理器,是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件,由運(yùn)算器和控制器組成;(早期的運(yùn)算器和 控制器不在同一芯片上,現(xiàn)在的 cpu內(nèi)除含有運(yùn)算器和控制器外還集成了 cache )。主存:計(jì)算機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器,

3、為計(jì)算機(jī)的主要工作存儲(chǔ)器,可隨 機(jī)存??;由存儲(chǔ)體、各種邏輯部件及控制電路組成。存儲(chǔ)單元:可存放一個(gè)機(jī)器字并具有特定存儲(chǔ)地址的存儲(chǔ)單位。存儲(chǔ)元件:存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的物理元件,是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位,又叫存儲(chǔ)基元 或存儲(chǔ)元,不能單獨(dú)存取。存儲(chǔ)字:一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的邏輯單位。存儲(chǔ)字長(zhǎng):一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)。存儲(chǔ)容量:存儲(chǔ)器中可存二進(jìn)制代碼的總量;(通常主、輔存容量分開(kāi)描述)。機(jī)器字長(zhǎng):指cpu一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù),通常與 cpu 的寄存器位數(shù)有關(guān)。 指令字長(zhǎng):一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)。8. 解釋下列英文縮寫的中文含義:cpu、pc、ir、cu、alu、acc、mq、

4、x、mar 、mdr、i/o 、mips、cpi、flops解:全面的回答應(yīng)分英文全稱、中文名、功能三部分。cpu:central processing unit ,中央處理機(jī)(器),是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件,主要由運(yùn) 算器和控制器組成。pc:program counter ,程序計(jì)數(shù)器,其功能是存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址,并可自動(dòng)計(jì)數(shù)形成下一條指令地址。ir:instruction register ,指令寄存器,其功能是存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令。cu:control unit,控制單元(部件),為控制器的核心部件,其功能是產(chǎn)生微操作命令序列。alu:arithmetic logic unit ,

5、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元,為運(yùn)算器的核心部件,其功能是進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算。acc:accumulator,累加器,是運(yùn)算器中既能存放運(yùn)算前的操作數(shù),又能存放運(yùn)算結(jié)果的寄存器。mq:multiplier-quotient register ,乘商寄存器,乘法運(yùn)算時(shí)存放乘數(shù)、除法時(shí)存放商的寄存器。x:此字母沒(méi)有專指的縮寫含義,可以用作任一部件名,在此表示操作數(shù)寄存器,即運(yùn)算器中工作寄存器之一,用來(lái)存放操作數(shù);mar:memory address register ,存儲(chǔ)器地址寄存器,在主存中用來(lái)存放欲訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元的地址。mdr:memory data register ,存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器,在主存中用

6、來(lái)存放從某單元讀出、或要寫入某存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。i/o:input/output equipment ,輸入/輸出設(shè)備,為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱,用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送。mips:million instruction per second ,每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令數(shù),為計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種計(jì)量單位。9. 畫出主機(jī)框圖,分別以存數(shù)指令 “ sta m ”和加法指令“add m ”(m均為主存地址)為例,在圖中按序標(biāo)出完成該指令(包括取指令階段)的信息流程(如 )。假設(shè)主存容量為 256m*32 位,在指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)相等的條件下,指出圖中各寄存器的位數(shù)。解:主機(jī)框圖如

7、p13圖1.11所示。(1)sta m指令:pc mar ,mar mm,mm mdr,mdrir,op(ir) cu ,ad(ir) mar,accmdr,mar mm,wr(2)add m指令:pcmar,mar mm,mmmdr ,mdr ir,op(ir) cu,ad(ir) mar,rd,mmmdr,mdrx,add,alu acc,accmdr,wr假設(shè)主存容量256m*32位,在指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)相等的條件下,acc 、x、ir 、 mdr寄存器均為32位,pc和mar寄存器均為 28位。10. 指令和數(shù)據(jù)都存于存儲(chǔ)器中,計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們?解:計(jì)算機(jī)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)有以

8、下 2種方法:l通過(guò)不同的時(shí)間段來(lái)區(qū)分指令和數(shù)據(jù),即在取指令階段(或取指微程序)取出的為指令,在執(zhí)行指令階段(或相應(yīng)微程序)取出的即為數(shù)據(jù)。l通過(guò)地址來(lái)源區(qū)分,由 pc提供存儲(chǔ)單元地址的取出的是指令,由指令地址碼部分提供存儲(chǔ)單元地址的取出的是操作數(shù)。第 2 章計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用1. 通常計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代以什么為依據(jù)?答:p22主要以組成計(jì)算機(jī)基本電路的元器件為依據(jù),如電子管、晶體管、集成電路等。2. 舉例說(shuō)明專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)的區(qū)別。答:按照計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性可以將計(jì)算機(jī)劃分為通用計(jì)算機(jī)和 專用計(jì)算機(jī)。通用計(jì)算機(jī)適應(yīng)性強(qiáng),但犧牲了效率、速度和經(jīng)濟(jì)性,而專用計(jì)算機(jī)

9、是最有效、最 經(jīng)濟(jì)和最快的計(jì)算機(jī),但適應(yīng)性很差。例如個(gè)人電腦和計(jì)算器。3. 什么是摩爾定律?該定律是否永遠(yuǎn)生效?為什么?答:p23,否,p36第 3 章系統(tǒng)總線1. 什么是總線?總線傳輸有何特點(diǎn)?為了減輕總線負(fù)載,總線上的部件應(yīng)具備什么特點(diǎn)?答:p41.總線是多個(gè)部件共享的傳輸部件??偩€傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是:某一時(shí)刻只能有一路信息在總線上傳輸,即分時(shí)使用。為了減輕總線負(fù)載,總線上的部件應(yīng)通過(guò)三態(tài)驅(qū)動(dòng)緩沖電路與總線連通。4. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制?常見(jiàn)的集中式總線控制有幾種?各有何特點(diǎn)?哪種方式響應(yīng)時(shí) 間最快?哪種方式對(duì)電路故障最敏感?答:總線判優(yōu)控制解決多個(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)總線時(shí)的使用權(quán)分配問(wèn)題;常見(jiàn)

10、的集中式總線控制有三種:鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器定時(shí)查詢、獨(dú)立請(qǐng)求;特點(diǎn):鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡(jiǎn)單,易于擴(kuò)充,對(duì)電路故障最敏感;計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式優(yōu)先級(jí) 設(shè)置較靈活,對(duì)故障不敏感,連線及控制過(guò)程較復(fù)雜;獨(dú)立請(qǐng)求方式速度最快,但硬件器件用量 大,連線多,成本較高。5. 解釋下列概念:總線寬度、總線帶寬、總線復(fù)用、總線的主設(shè)備(或主模塊)、總線的從設(shè)備 (或從模塊)、總線的傳輸周期和總線的通信控制。答:p46??偩€寬度:通常指數(shù)據(jù)總線的根數(shù);總線帶寬:總線的數(shù)據(jù)傳輸率,指單位時(shí)間內(nèi)總線上傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù);總線復(fù)用:指同一條信號(hào)線可以分時(shí)傳輸不同的信號(hào)。總線的主設(shè)備(主模塊):指一次總線傳輸期間,擁有總線控制權(quán)的

11、設(shè)備(模塊);總線的從設(shè)備(從模塊):指一次總線傳輸期間,配合主設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備(模塊), 它只能被動(dòng)接受主設(shè)備發(fā)來(lái)的命令;總線的傳輸周期:指總線完成一次完整而可靠的傳輸所需時(shí)間;總線的通信控制:指總線傳送過(guò)程中雙方的時(shí)間配合方式。16. 試比較同步通信和異步通信。答:同步通信:指由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信,控制方式簡(jiǎn)單,靈活性差,當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度 差異較大時(shí),總線工作效率明顯下降。適合于速度差別不大的場(chǎng)合。異步通信:指沒(méi)有統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信,部件間采用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系,控制方式較同步復(fù) 雜,靈活性高,當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時(shí),有利于提高總線工作效率。8. 為什么說(shuō)半同步通信同時(shí)

12、保留了同步通信和異步通信的特點(diǎn)?答:半同步通信既能像同步通信那樣由統(tǒng)一時(shí)鐘控制,又能像異步通信那樣允許傳輸時(shí)間不一致, 因此工作效率介于兩者之間。10. 為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)?你知道目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有哪些?什么叫 plug and play ?哪些總線有這一特點(diǎn)?答:總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問(wèn)題;目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有:isa、eisa、pci等;plug and play :即插即用,eisa、pci 等具有此功能。11. 畫一個(gè)具有雙向傳輸功能的總線邏輯圖。答:在總線的兩端分別配置三態(tài)門,就可以使總線具有雙向傳輸功能。a0aanbbb01na至b b至a12. 設(shè)數(shù)據(jù)總線上接有a、b、c、d四個(gè)寄存器,要求選用合適的 74系列芯片,完成下列邏輯設(shè) 計(jì):(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)電路,在同一時(shí)間實(shí)現(xiàn) da、db 和d c寄存器間的傳送;(2) 設(shè)計(jì)一個(gè)電路,實(shí)現(xiàn)下列操作:t0時(shí)刻完成d總線;t1時(shí)刻完成總線 a ;t2時(shí)刻完成a 總線;t3時(shí)刻完成總線 b 。解:(1)由t打開(kāi)三態(tài)門將 d寄存器中

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