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1、唐习题解答习题解答（唐朔飞版）第一章 思考题与习题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？2如何理解计算机系统的层次结构？3说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别和联系。4如何理解计算机组成和计算机体系结构？5冯诺依曼计算机的特点是什么？6画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。7解释下列概念：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。8解释下列英文代号：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。9根据迭代公式，设

2、初态y0=1，要求精度为，试编制求的解题程序（指令系统自定），并结合所编程序简述计算机的解题过程。10指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？第一章 计算机系统概论习题答案1、答：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸的着的各种电子元器件，各类光电、机设备的实物组成，如主机、外设等。软件时看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序集合。软件和硬件都很重要。2、答：从计算机系统的层次结构来看，它通常可有五个以上的不同级组成，每一个上都能进行程序设计

3、。由下至上可排序为：第一级微程序机器级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持合执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持合执行，还可以有第六级应用语言机器级，采用各种面向问题的应用语言。3、答：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令，高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于数学的语言，直观，通用，与具体机器无关。4、答：计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程

4、序员来说是透明的硬件细节。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，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机理等等，大都属于抽象的属性。5、答：特点是：(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置(5) 指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定情况下，可

5、根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序(6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器。6、答：见下图运算器用来完成算术和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存再运算器内，它内部各部分用途如下：ACC：累加器，用于存放操作数，如被加数及和，被减数及差，乘积高位、被除数及系数等。MQ：乘商寄存器，用于存放乘数及乘积地位、商。X：操作数寄存器，用于存放加数、减数、被乘数、除数。ALU：算逻部件，用来完成算术逻辑运算。控制器用来控制，指挥程序和数据的输入，运行以及处理运算结果。它内部各部分用途如下：CU：控制但愿，用来分析当前指令所需完成的操作，并发出各种微操作命令序列，用以控制所有

6、被控对象。PC：程序计数器，用来存放当前欲执行指令的地址，而且具有计数功能。IR：指令寄存器，存放当前指令。存储器：用来存放数据和程序。它内部各部分用途如下：MAR：存放欲访问的存储但愿和地址。MDR：存放从存储体某但愿取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码。硬件的主要技术指标：(1) 机器字长：指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关(2) 存储容量：包括主存容量和辅存容量，存放二进制代码的总数存储单元个数存储字长(3) 运算速度：主频、Gibson法、MIPS每秒执行百万条指令、CPI执行一条指令所需时钟周期数、FLOPS每秒浮点运算次数7、答：主机：中央处理器，CPU

7、与主存储器合起来称为主机。CPU：运算器合控制器合起来称为中央处理器。主存：是存储器子系统的一类，用来存放程序合数据，可直接与CPU交换信息。存储单元：由若干个连续的存储元件构成，是组成存储体的单位存储(基)元：即存储元件，是构成存储单元的单位，每个存储(基)元只能寄存一位二进制代码0或1。存储字：一个存储单元可存储一串二进制代码，称这串二进制代码为一个存储字。存储字长：存储字所对应的二进制代码的个数称为存储字长。存储容量：存储单元个数存储字长，存储容量包括主存容量合辅存容量。机器字长：指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU寄存器位数有关。指令字长：一条指令在计算机中用一串二进制代码表示，

8、此二进制代码的个数称为指令字长。8、答：CPU: central processing unit 中央处理器PC: program counter 程序计数器IR: instruction register 指令寄存器CU: control unit 控制单元ALU: arithmetic logic unit 算术逻辑运算单元ACC: accumulator 累加器MQ: multiplier-quotient register 乘商寄存器X: 操作数寄存器MAR: memory address register 存储器地址寄存器MDR: memory data register 存储器数据

9、寄存器I/O: input/output equipment 输入与输出设备MIPS: million instruction per second 每秒执行百万条指令CPI: cycle per instruction 执行一条指令所需的时钟周期数FLDPS: floating point operation per second 每秒浮点运算次数来衡量运算速度。9、答：主要有以下步骤：(1) 取X到ACC(2) 加1存于ACC(3) 除2存于MQ，又MQ主存单元m(4) 取X到ACC(5) 将y1从m中取出，执行mX，ACCXMQ，得x/yn(6) MQACC，执行ynx/yn，即ACCX

10、ACC(7) 除2得结果于MQ，又MQACC，MQm(8) ACCXACC，然后判断ACC与的大小，若|ACC|则到(9)，否则返回(5)(9) 打印m(10) 停机10、答：在取指阶段从存储器取出的信息即为指令，在执行阶段从存储器取出的信息为数据。第三章 思考题与习题1什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线的负载，总线上的部件都应具备什么特点？2总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分几类？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？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。4为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线

11、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？5解释下列概念：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。6试比较同步通信和异步通信。7画图说明异步通信中请求与回答有那几种互锁关系？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？9分离式通信有何特点？主要用于什么系统？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 play？哪些总线有这一特点？11画一个具有双向传送功能的总线逻辑图。12设数据总线上接有A、B、C、D、四个寄存器，要求选用合适的74系列芯片，完成下列逻辑设计：（1）设计

12、一个电路，在同一时间实现DA、DB和DC寄存器间的传送；（2）设计一个电路，实现下列操作：T0 时刻完成D总线；T1 时刻完成总线A；T2 时刻完成A总线；T3 时刻完成总线B。第三章 系统总线习题部分答案1、答： 总线是连接多个部件的信息传输线，是个部件共享的传输介质。 总线传输特点：在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。 为减轻总线上的负载，各种I/O设备要通过I/O接口接在总线上，而且还要通过三态门挂在总线上，没有数据交换时置成高阻态。2、答：分类：按数据传输方式，可分为并行传输总线和串行传输总线。 按使用范围，可分为计算机总线，控制总线，

13、网络通信总线。 按连接部件，可分为片内总线，系统总线，通信总线。系统总线指CPU，主存，I/O各大部件之间的信息传输线，按系统总线传输信息的不同，分为数据总线，地址总线，控制总线。数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，其位数与机器字长，存储字长有关，一般为8位，16位或32位。地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在贮存单元的地址，是单向传输的，其位数与存储单元的个数有关（几次幂的关系）控制总线：用来发出各种控制信号的，对任意控制线，是单向的；对与机器字长，存储字长，存储单元无关系。3、答：常用的总线结构有单总线结构，双总线结构，三总线结构，四总线结构。 单总线结

14、构：将CPU，主存，I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O之间或I/O与主存之间直接交换信息。因为所有的传送都通过这组共享总线，极易形成计算机系统的瓶颈，不允许两个以上部件在同一时刻向总线传输信息，必然会影响系统工作效率的提高，其结构图见课本图3.2ISA.EISA总线是单总线结构 双总线结构：双总线结构的特点是将速度较低的设备从总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开的结构，见课本图3.5。途中通道是一个具有特殊功能的处理器，CPU将一部分功能下放给通道，使其对I/O设备具有统一管理的功能，系统的吞吐能力可以相当大。如果将不同速率的I/O设进行分类，然后将它们连接在不同的通道上，将成为总

15、线结构。 三总线结构：图3.6：主存总线用于CPU与主存间的传输；I/O总线供CPU与各类I/O之间传递信息，DMA总线用于高速外设（磁盘，磁带等）与主存之间直接交换信息。图3.7:处理器于高速缓冲存储器Cache之间怎叫一条局部总线，Cache可以通过系统总线与主存传输信息，I/O 与主存之间也不必通过CPU。还有一条扩展总线，可以支持相当多的I/O设备。四总线结构（见图3.8）在三总线基础上，增加一条与计算机系统机密相连的高速总线，这种结构对高速设备而言，其自身的工作可以很少依赖处理器，同时他们又比扩展总线上的设备更贴近处理器。4、答： 如多个主设备同时要使用总线时，就由总线控制器的判优，

16、仲裁逻辑按一定的优先级顺序，确定那个主设备能使用总线，只有获得总线使用权的主设备才能开始传送数据。 常见的集中式总线控制有三种 链式查询：其特点是只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且很容易扩充设备，但对电路故障很敏感。 计数器定时查询：其特点是，计数可以从“0”开始，此时设备的优先次序是固定的，计数也可以从终止点开始，既是一种循环方式，此时设备使用总线的优先级相等，计数器的初始值还可以由程序设置，故优先次序可以改变。此外，对电路故障不如链式查询方式敏感，但增加了主控线数，控制也较复杂。 独立请求方式：其特点是：响应速度快，优先次序控制灵活（通过程序改变），但控制线数量多，总线控制

17、更复杂。 独立请求方式响应时间最快，链式查询对电路故障最敏感。第四章 思考题与习题1解释下列概念主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory2计算机中哪些部件可用于存储信息，请按其速度、容量和价格/位排序说明。3存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层次？4说明存取周期和存取时间的区别。5什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？6某机字长为32位，其存储容量是64KB，按字编址它的寻址范围是多少？若主存以字节编址，试

18、画出主存字地址和字节地址的分配情况。7一个容量为16K32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？1K4位，2K8位，4K4位，16K1位，4K8位，8K8位8试比较静态RAM和动态RAM。9什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。10半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？11画出用10244位的存储芯片组成一个容量为64K8位的存储器逻辑框图。要求将64K分成4个页面，每个页面分16组，指出共需多少片存储芯片。12设有一个64K8位的RAM芯片，试问该芯片共有多少个基本单元电路（简称存储基元）？欲设计一种具有上述同样多存储基元的芯片，要求

19、对芯片字长的选择应满足地址线和数据线的总和为最小，试确定这种芯片的地址线和数据线，并说明有几种解答。13某8位微型机地址码为18位，若使用4K4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：（1）该机所允许的最大主存空间是多少？（2）若每个模块板为32K8位，共需几个模块板？（3）每个模块板内共有几片RAM芯片？（4）共有多少片RAM？（5）CPU如何选择各模块板？14设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用（低电平有效）作访存控制信号，作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：ROM（2K8位，4K4位，8K8位），RAM（1K4位，2K8位，4K8位）及74138译码器和

20、其他门电路（门电路自定）。试从上述规格中选用合适芯片，画出CPU和存储芯片的连接图。要求：（1）最小4K地址为系统程序区，409616383地址范围为用户程序区；（2）指出选用的存储芯片类型及数量；（3）详细画出片选逻辑。15CPU假设同上题，现有8片8K8位的RAM芯片与CPU相连，试回答：（1）用74138译码器画出CPU与存储芯片的连接图；（2）写出每片RAM的地址范围；（3）如果运行时发现不论往哪片RAM写入数据后，以A000H为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据，分析故障原因。（4）根据（1）的连接图，若出现地址线A13与CPU断线，并搭接到高电平上，将出现什么后果？16反映主存和

21、外存的速度指标有何不同？17某机字长16位，常规的存储空间为64K字，若想不改用其他高速的存储芯片，而使访存速度提高到8倍，可采取什么措施？画图说明。18什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？19计算机中设置Cache的作用是什么？能不能把Cache的容量扩大，最后取代主存，为什么？20Cache做在CPU芯片内有什么好处？将指令Cache和数据Cache分开又有什么好处？21设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映象（即 Cache 每组内共有4个字块）的Cache组织，要求：（1）画出主存地址字段中

22、各段的位数；（2）设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0、1、2、 99号单元读出100个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次，问命中率是多少？（3）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度约提高多少倍?22简要说明提高访存速度可采取那些措施？23画出NR、NRZ、NRZ1、PE、FM写入数字串1011001的写入电流波形图。24以写入10010110为例，比较调频制和改进调频制的写电流波形图。25画出调相制记录01100010的驱动电流、记录磁通、感应电势、同步脉冲及读出代码等几种波形。26磁盘组有六片磁盘，每片有两个记录面，存储区域内径22c

23、m，外径33cm，道密度为40道/cm，内层密度为400 位/cm，转速2400 转/分，问：（1）共有多少存储面可用？（2）共有多少柱面？（3）盘组总存储容量是多少？（4）数据传输率是多少？27某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录盘面，每毫米5道，每道记录信息12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道，求：（1）磁盘存储器的存储容量；（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度；（3）磁盘数据传输率；（4）平均等待时间。28磁表面存储器和光盘存储器记录信息的原理有何不同？29试从存储容量、存取速度、使用寿命和应用场合方面比较磁盘、磁带和光盘存储器。30写出1100、

24、1101、1110、1111对应的海明码。（1）按配偶原则配置；（2）按配奇原则配置。31已知接受到的海明码（按配偶原则配置）为1100100，1100111，1100000，1100001，检查上述代码是否出错？第几位出错？32已知接收到下列海明码，分别写出它们所对应的欲传送代码。 1100000（按偶性配置）； 1100010（按偶性配置）； 1101001（按偶性配置）； 0011001（按奇性配置）； 1000000（按奇性配置）； 1110001（按奇性配置）；33欲传送的二进制代码为1001101，用奇校验来确定其对应的海明码，若在第六位出错，说明它的纠错过程。34为什么海明码纠错

25、过程中，新的检测位P4P2P1的状态即指出了编码中错误的信息位？35设有效信息为1100，试用生成多项式G(x) = 1011，将其编成循环冗余校验码。36有一个（7，4）码，其生成多项式G(x)= x3 + x + 1，写出代码1001的循环冗余校验码。第四章 存储器习题部分答案1、答：主存：与CPU直接交换信息，用来存放数据和程序的存储器。辅存：主存的后援存储器，用来存放当前暂时不用的程序和数据，不予CPU直接交换信息。CACHE：为了解决CPU和主存的速度匹配，提高访存速度的一种存储器，它设在主存与CPU间，起缓冲作用。RAM：可读可写存储器，是随机存取的，在程序执行过程中既可读出也可写

26、入，而且存取时间与存储单元所在位置无关。SRAM：静态RAM，以触发器原理寄存信息。DRAM：动态RAM，以电容充放电原理寄存信息。ROM：只能对其存储的内容读出，而不能对其写入的只读存储器。PROM：可实现一次性编程的只读存储器。EPROM：可擦洗可编程的只读存储器，用紫外线照射进行擦写。EEPROM：用电气方法进行擦写的可擦洗可编程的只读存储器。CDROM：只读型光盘，此中光盘内数据程序由厂家事先写入，用户只能读出，不能修改或写入新的内容。Flash Memory：快擦型存储器，是性能价格比号，可靠性高的可擦写非易失型存储器。2、答：计算机中有以下部件可以存储信息：寄存器、缓存、主存、磁盘

27、、磁带等。速度上：寄存器缓存主存磁盘磁带容量上：寄存器缓存主存磁盘缓存主存磁盘磁带3、答：(1) 存储器的层次结构主要体现在：缓存主存和主存缓存这两个存储层次上。(2) 从CPU的角度来看，缓存主存这一层次的速度接近于缓存，高于主存，其容量和位价却接近于主存。从主存缓存这一层次，其速度接近于主存，容量接近辅存，平均位价也接近于辅存，从而解决了速度、容量、成本这三者间的矛盾。(3) 主存与缓存之间的数据调动是由硬件自动完成的，CPU不能直接访问辅存，辅存只能与主存交换数据，他们之间的信息调动均由硬件和操作系统来实现。4、答：存取周期：是指存储器进行连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需

28、的最小间隔时间。存取时间：是指启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需的全部时间。由概念可知，这两个概念是有很大区别的，通常存取周期大于存取时间。5、答：(1) 存储器带宽：每秒从存储器进出信息的最大数量。(2) 带宽32bit/200ns160M位/秒7、答：因为容量为16K32，所以需地址线14根，数据线32根，总和是46根。需要128片1K4，32片2K8，32片4K4，32片16K1，16片4K8，8片8K88、答：静态RAM是触发器存储信息，因此即使信息读出后，它仍保持其原状态，不需要在城，但电源掉电时，原存信息丢失。动态RAM靠电容存储电荷的原理来寄存信息，即使电源不掉电，信息

29、也会自动消失。动态RAM的优点： 在同样大小的芯片中，动态RAM的集成度远高于静态RAM，如动态RAM的基本单元电路为一个MOS管，静态RAM的基本单元电路为六个MOS管； 动态RAM行、累地址按先后顺序输送，减少了芯片引脚，封装尺寸也减少； 动态RAM的功耗仅为静态RAM的1/6；动态RAM的价格仅为静态RAM的1/4动态RAM的缺点： 由于使用动态元件，因此他的速度比静态RAM低； 动态RAM需要再生，故需配置再生电路，也需要消耗一部分功率。15、答：(1) 见下图(2) 第一片0000H1FFFH，第二片2000H3FFFH，第八片E000HFFFFH(3) 说明译码器有误，第六根线的输

30、出始终是0。24、答：见下图30、答：配奇：1010100，0111101，1111110，0010111配偶：0111100，1010101，0010110，111111131、答：1100100第6位错，1100111第7位错，1100000第3位错，1100001第4位错32、答：1100000欲传送代码是1000，1100010欲传送代码是0110，1101001欲传送代码是0001，0011001欲传送代码是1000，1000000欲传送代码是0010，1110001欲传送代码是100135、答：110110036、答：1001110第五章 思考题与习题1. I/O有哪些编址方式？各有何特点？2. 简要说明CPU与I/O之间传递信息可采用哪几种联络方式？它们分别用于什么场合？3. I/O与主机交换信息时，共有哪几种控制方式？简述它们的特点。4. 试比较程序查询方式、程序中断方式和 DMA方式对CPU工作效率的影响。5. 图形显示和图像显示有何区别？6. 字符显示器的接口电路中配有缓冲存储器和只读存储器，各有何作用？7. 试比较针式打印机、激光打印机和喷墨打印机。8. 某计算机的I/O设备采用异步串行传送方式传送字符信息。字符信息的格式为一位起始位、七位数据位、一位检验位和