计算机组成原理 第2版 唐朔飞课后答案

【实例简介】
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4.如何理解计算机组成和计算机体系结构? 答:计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性,如指令 系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。计算机组成是指如何实现计算机 体系结构所体现的属性,包含对程序员透明的硬件细节,如组成计算机系统的各 个功能部件的结构和功能,及相互连接方法等。 5.冯诺依曼计算机的特点是什么? 解:冯-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内,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,通常自动顺序取出抉行; ·机器以运算器为中心(原始冯·诺依曼机知 6.画出计算机硬件组成框图,说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。 答:计算机硬件组成框图如下: 控制器 运算器 存储器 接口 接口 CPU 输入设备 输出设备 主机 各部件的作用如下: 控制器:整机的指挥中心,它使计算机的各个部件自动协调工作。 运算器:对数据信息进行处理的部件,用来进行算术运算和逻辑运算 存储器:存放程序和数据,是计算机实现“"存储程序控制”的基础。 输入设备:将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信息形 式的设备。 输出设备:将计算机处理的结果(二进制信息)转换成人类或其它设备可 以接收和识别的信息形式的设备。 计算机系统的主要技术指标有: 机器字长:指CPU一次能处理的数据的位数。通常与CPU的寄存器的位 数有关,字长越长,数的表示范围越大,精度也越髙。机器字长也会影响计算机 的运算速度 数据通路宽度:数据总线一次能并行传送的数据位数。 存储容量:指能存储信息的最大容量,通常以字节来衡量。一般包含主存容 量和辅存容量 运算速度:通常用MIPS(每秒百万条指令) MFLOPS(每秒百万次浮点运 算)或CPI(执行条指令所需的时钟周期数)来衡量。CP∪执行时间是指CPU 对特定程序的执行时间。 主频:机器内部主时钟的运行频率,是衡量机器速度的重要参数。 吞吐量:指流入、处理和流出系统的信息速率。它主要取决于主存的存取周 期 响应时间:计算机系统对特定事件的响应时间,如实时响应外部中断的时间 等。 7.解释下列概念 主机、￠PU、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CP凵和主存储器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芯片上,现在的CPU内除含有运算器和控制器外 还集成了 CACHE 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、各种逻辑部件及控制电路组成。 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:一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。 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:机器指令中二进制代码的总位数 8.解释下列英文缩写的中文含义: cPU、PC、珉R、cU、AU、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: Pragram 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 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。 ACC: Accumulator,岽加器,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。 Io: Input,/ Output equipment,输入/输出设备,为输入设备和输出设 备的总称,用于计算机内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“STAM"和加法指令"ADDM"(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111所示。 (1)STAM指令:PC→MAR,MAR→MM,MM→MDR,MDR→IR OPIR)→CU,Ad(R)→MAR,ACC→MDR,MAR→ MM WR (2)ADDM指令:PC→MAR,MAR→MM,MM→MDR,MDR→IR, 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改据,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岀的是操作数。 第2章计算机的发展及应用 1.通常计算机的更新换代以什么为依据? 答:P22 主要以组成计算机基本电路的元器件为依据,如电子管、晶体管、集成电路 等。 2.举例说明专用计算机和通用计算机的区别。 答:按照计算机的效率、速度、价格和运行的经济性和实用性可以将计算机划分 为通用计算机和专用计算机。通用计算机适应性强,但牺牲了效率、速度和经济 性,而专用计算机是最有效、最经济和最快的计算机,但适应性很差。例如个人 电脑和计算器 3.什么是摩尔定律?该定律是否永远牛效?为什么? 答:P23;否,P36 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.总线是一种能由多个部件分时共享的公共信息传送线路 总线传输的特点是:某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息,但多个部 件可以同时从总线上接收相同的信息。 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。 2.总线如何分类?什么是系统总线?系统总线又分为几类,它们各有何作用, 是单向的,还是双向的,它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系? 答:按照连接部件的不同,总线可以分为片内总线、系统总线和通信总线。 系统总线是连接CPU、主存、IO各部件之间的信息传输线。 系统总线按照传输信息不同又分为地址线、数据线和控制线。地址线是单向 的,其根数越多,寻址空间越大,即CPU能访问的存储单元的个数越多;数据 线是双向的,其根数与存储字长相同,是机器字长的整数倍。 3.常用的总线结构有几种?不同的总线结构对计算机的性能有什么影响?举例 说明。 答:略。见P52-55。 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? 【实例截图】
【核心代码】