計(jì)算機(jī)組成原理(高教版)習(xí)題參考答案1

1、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？哪個(gè)更重要？ 解：解： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的物理計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的物理 或邏輯的綜合體?；蜻壿嫷木C合體。計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體。計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體。計(jì)算機(jī)軟件計(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。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。樣重要。 -固件：軟硬件結(jié)合在一起的部件如固件：軟硬件結(jié)合在一起的部件如BIOS2

2、3.說(shuō)明高級(jí)語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言的差別及其聯(lián)系。說(shuō)明高級(jí)語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言的差別及其聯(lián)系。解：解：高級(jí)語(yǔ)言：高級(jí)語(yǔ)言：比較接近于自然語(yǔ)言，容易理解和使用，與具體比較接近于自然語(yǔ)言，容易理解和使用，與具體機(jī)型無(wú)關(guān)，方便移植，但不能被機(jī)器直接執(zhí)行，必須通過(guò)機(jī)型無(wú)關(guān)，方便移植，但不能被機(jī)器直接執(zhí)行，必須通過(guò)編譯轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言程序才能被具體機(jī)器認(rèn)識(shí)并執(zhí)行；編譯轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言程序才能被具體機(jī)器認(rèn)識(shí)并執(zhí)行；機(jī)器語(yǔ)言：機(jī)器語(yǔ)言：直接對(duì)應(yīng)具體機(jī)器硬件結(jié)構(gòu)，能夠被機(jī)器直接認(rèn)直接對(duì)應(yīng)具體機(jī)器硬件結(jié)構(gòu)，能夠被機(jī)器直接認(rèn)識(shí)和執(zhí)行，執(zhí)行效率高，但應(yīng)用難度較大，不方便移植；識(shí)和執(zhí)行，執(zhí)行效率高，但應(yīng)用難度較大，

3、不方便移植；匯編語(yǔ)言：匯編語(yǔ)言：是符號(hào)化的機(jī)器語(yǔ)言，與機(jī)器語(yǔ)言一一對(duì)應(yīng)，程是符號(hào)化的機(jī)器語(yǔ)言，與機(jī)器語(yǔ)言一一對(duì)應(yīng)，程序也有執(zhí)行效率高的優(yōu)點(diǎn)，而且比較容易使用（介于高級(jí)序也有執(zhí)行效率高的優(yōu)點(diǎn)，而且比較容易使用（介于高級(jí)語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言之間），但要經(jīng)過(guò)匯編轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言程語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言之間），但要經(jīng)過(guò)匯編轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言程序才能被具體機(jī)器執(zhí)行，移植也不方便。序才能被具體機(jī)器執(zhí)行，移植也不方便。35. 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？解：馮氏計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：解：馮氏計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是： 由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部

4、件組成；部件組成； 指令和數(shù)據(jù)以同一形式（二進(jìn)制形式）存于存儲(chǔ)器中；指令和數(shù)據(jù)以同一形式（二進(jìn)制形式）存于存儲(chǔ)器中； 指令由操作碼、地址碼兩大部分組成；指令由操作碼、地址碼兩大部分組成； 指令在存儲(chǔ)器中順序存放，通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行；指令在存儲(chǔ)器中順序存放，通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行； 以運(yùn)算器為中心（原始馮氏機(jī)）。以運(yùn)算器為中心（原始馮氏機(jī)）。47. 解釋下列概念：解釋下列概念：主機(jī)、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、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)。長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、機(jī)器字長(zhǎng)、指令字長(zhǎng)。解：解：主機(jī)主機(jī)

5、是計(jì)算機(jī)硬件的主體部分，由是計(jì)算機(jī)硬件的主體部分，由CPU+MM（主存或內(nèi)存）組成；（主存或內(nèi)存）組成；CPU中央處理器（機(jī)），是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，中央處理器（機(jī)），是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件， 由運(yùn)算器由運(yùn)算器+控制器組成；（早期的運(yùn)、控不在同一芯片上）控制器組成；（早期的運(yùn)、控不在同一芯片上）主存主存計(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，為計(jì)算機(jī)的主要工作計(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，為計(jì)算機(jī)的主要工作 存儲(chǔ)器，可隨機(jī)存?。挥纱鎯?chǔ)體、各種邏輯部件及控制電路組成。存儲(chǔ)器，可隨機(jī)存?。挥纱鎯?chǔ)體、各種邏輯部件及控制電路組成。存儲(chǔ)單元存儲(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)

6、單位；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)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，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?。挥纸写鎯?chǔ)基元或存儲(chǔ)元，不能單獨(dú)存??；存儲(chǔ)字存儲(chǔ)字一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的邏輯單位；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)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)；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)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）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)機(jī)器字長(zhǎng)CPU能同時(shí)處理的數(shù)據(jù)位數(shù)

7、；能同時(shí)處理的數(shù)據(jù)位數(shù)；指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng)一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)；一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)；58. 解釋下列英文縮寫(xiě)的中文含義：解釋下列英文縮寫(xiě)的中文含義：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：解：CPUCentral Processing Unit，中央處理機(jī)（器），中央處理機(jī)（器）PCProgram Counter，程序計(jì)數(shù)器，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，程序計(jì)數(shù)器，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 下一條指令地址的計(jì)數(shù)器；下一條指令地址的計(jì)數(shù)器；IRInstruction Register，指

8、令寄存器，存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器；，指令寄存器，存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器； CUControl Unit，控制單元（部件），控制器中產(chǎn)生微操作命令序列的部件，為控制，控制單元（部件），控制器中產(chǎn)生微操作命令序列的部件，為控制 器的核心部件；器的核心部件；ALUArithmetic Logic Unit，算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，運(yùn)算器中完成算術(shù)邏輯運(yùn)算的邏輯部件；，算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，運(yùn)算器中完成算術(shù)邏輯運(yùn)算的邏輯部件；ACCAccumulator，累加器，運(yùn)算器中運(yùn)算前存放操作數(shù)、運(yùn)算后存放運(yùn)算結(jié)果的寄存器，累加器，運(yùn)算器中運(yùn)算前存放操作數(shù)、運(yùn)算后存放運(yùn)算結(jié)果的寄存器 MQMultipl

9、ier-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，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。商的寄存器。 X此字母沒(méi)有專(zhuān)指的縮寫(xiě)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)算器中此字母沒(méi)有專(zhuān)指的縮寫(xiě)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)；工作寄存器之一，用來(lái)存放操作數(shù)；MARMemory Address Register，存儲(chǔ)器地址寄存器，內(nèi)存中用來(lái)存放欲訪問(wèn)存儲(chǔ)單元地，存儲(chǔ)器地址寄存器，內(nèi)存中用來(lái)存放欲訪問(wèn)存儲(chǔ)單元地 址的寄存器；址的寄存器； MDRMemory Data Regi

10、ster，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，主存中用來(lái)存放從某單元讀出、，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，主存中用來(lái)存放從某單元讀出、 或?qū)懭肽炒鎯?chǔ)單元數(shù)據(jù)的寄存器；或?qū)懭肽炒鎯?chǔ)單元數(shù)據(jù)的寄存器；I/OInput/Output equipment，輸入，輸入/輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱(chēng)，用于計(jì)算輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱(chēng)，用于計(jì)算 機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送；機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送；MIPSMillion 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)，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；的一種計(jì)量單位； CPI Cycl

11、e Per Instruction，每條指令需要的時(shí)鐘周期數(shù)，每條指令需要的時(shí)鐘周期數(shù) FLOPS Float Point Operation Per Second，每秒鐘執(zhí)行的浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)，每秒鐘執(zhí)行的浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)69. 設(shè)主存儲(chǔ)器容量為設(shè)主存儲(chǔ)器容量為256M32 位，并且指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)三位，并且指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)三者相等。寫(xiě)出圖中各寄存器的位數(shù)，并指出哪些寄存器之間有信息通路。者相等。寫(xiě)出圖中各寄存器的位數(shù)，并指出哪些寄存器之間有信息通路。解：由主存容量為解：由主存容量為256M32 位得位得: 228256M,故故MAR最少為最少為28位，位，PC至少至少 為為

12、28位，位，MDR 為為32 位。位。 因指令字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)，則因指令字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)，則IR、ACC、MQ、X 均為均為32 位位寄存器之間的信息通路有：寄存器之間的信息通路有：PCMARAd(IR)MARMDRIR取數(shù)取數(shù)MDRACC，存數(shù)，存數(shù)ACCMDRMDRX79. 以存數(shù)指令以存數(shù)指令“STA M”（M 為主存地址）為例，寫(xiě)出完成該指為主存地址）為例，寫(xiě)出完成該指令的信息流程。令的信息流程。解：解： 指令指令“STA M”的真實(shí)含義是將的真實(shí)含義是將ACC中的數(shù)據(jù)存至地址為中的數(shù)據(jù)存至地址為M 的存儲(chǔ)單元中，故完成的存儲(chǔ)單元中，故完成“STA M” 指令的信息流程為：指令

13、的信息流程為：取指令：取指令： PC MAR M MDR IR分析指令：分析指令： OP (IR) CU執(zhí)行指令：執(zhí)行指令： Ad (IR) MAR M ACC MDR M 89. 以加法指令以加法指令“ADD M”（M 為主存地址）為例，寫(xiě)出完成該指令的信息流程。為主存地址）為例，寫(xiě)出完成該指令的信息流程。解：解： 指令指令“ADD M”的真實(shí)含義是將地址為的真實(shí)含義是將地址為M 的存儲(chǔ)單元中的加數(shù)取出并送的存儲(chǔ)單元中的加數(shù)取出并送至運(yùn)算器中，然后和存放在運(yùn)算器的被加數(shù)通過(guò)至運(yùn)算器中，然后和存放在運(yùn)算器的被加數(shù)通過(guò)ALU（算邏部件）相加，（算邏部件）相加，結(jié)果仍放在運(yùn)算器中。設(shè)運(yùn)算器中結(jié)果仍

14、放在運(yùn)算器中。設(shè)運(yùn)算器中ACC 存放被加數(shù)，存放被加數(shù)，X 存放加數(shù)，求和結(jié)存放加數(shù)，求和結(jié)果存放在果存放在ACC 中。中。故完成故完成“ADD M” 指令的信息流程為：指令的信息流程為：取指令：取指令： PC MAR M MDR IR分析指令：分析指令： OP (IR) CU執(zhí)行指令：執(zhí)行指令： Ad (IR) MAR M MDR X ACC ALU，同時(shí)，同時(shí)X ALU ALU ACC9答：答：主要有以下步驟：(1) 取x到ACC(2) 加1(y0)存于ACC(3) 除2存于MQ(y1)，又MQ主存單元m(4) 取x到ACC(5) 將y1從m中取出，執(zhí)行mX，ACCXMQ，得x/yn(6)

15、 MQACC，執(zhí)行ynx/yn，即ACCXACC(7) 除2得結(jié)果于MQ(y0)，又MQACC，MQm(8) ACCXACC，然后判斷ACC與的大小，若|ACC|則到(9)，否則返回(5)(9) 打印m(10) 停機(jī)1)LOAD ACC, x2)ADD ACC,13)DIV ACC,2 STO m , MQ4)LOAD ACC, x5)LOAD X, m DIV ACC, X6)MOV ACC, MQ ADD ACC, X7)DIV ACC, 2 MOV ACC,MQ STO m , ACC8)SUB ACC, X CMP ACC, JA (5)9)PRN m1011.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？們？解：解：1）根據(jù)取指階段和執(zhí)行階段的訪存性質(zhì)不同來(lái)區(qū)分）根據(jù)取指階段和執(zhí)行階段的訪存性質(zhì)不同來(lái)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)：指令和數(shù)據(jù)： 在取指階段通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)器取出的是指令；在取指階段通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)器取出的是指令； 在指令執(zhí)行階段訪問(wèn)存儲(chǔ)器取出的是操作數(shù)。在指令執(zhí)行階段訪問(wèn)存儲(chǔ)器取出的是操作數(shù)。2）