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计算机组成原理与系统结构答案

【篇一：

计算机组成原理答案（第二版）】

>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：

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及相关资料。

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.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：

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，通常自动顺序取出执行；

机器以运算器为中心（原始冯?

诺依曼机）。

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。

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.解释下列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：

centralprocessingunit，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：

programcounter，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：

instructionregister，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。

cu：

controlunit，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：

arithmeticlogicunit，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，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-quotientregister，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：

memoryaddressregister，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：

memorydataregister，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/outputequipment，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：

millioninstructionpersecond，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1.11所示。

（1）stam指令：

pc→mar，mar→mm，mm→mdr，mdr→ir，

op（ir）→cu，ad（ir）→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？

该定律是否永远生效？

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，连线及控制过程较复杂；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。

5.解释下列概念：

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，指单位时间内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），它只能被动接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plugandplay？

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；

目前流行的总线标准有：

isa、eisa、pci等；

plugandplay：

即插即用，eisa、pci等具有此功能。

11.画一个具有双向传输功能的总线逻辑图。

答：

在总线的两端分别配置三态门，就可以使总线具有双向传输功能。

an01n

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）设计一个电路，在同一时间实现d→a、d→b和d→c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。

解：

（1）由t打开三态门将d寄存器中的内容送至总线bus，由cp脉冲同时将总线上的数据打入到a、b、c寄存器中。

t和cp的时间关系如图

（1）所示。

cp总线图

（1）

（2）三态门1受t0＋t1控制，以确保t0时刻d→总线，以及t1时刻总线→接收门1→a。

三态门2受t2＋t3控制，以确保t2时刻a→总线，以及t3时刻总线→接收门2→b。

t0、t1、t2、t3波形图如图

（2）所示。

图

（2）

第四章

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？

答：

存储器的层次结构主要体现在cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。

cache-主存层次在存储系统中主要对cpu访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，cpu访存速度加快，接近于cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。

主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。

综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。

主存与cache之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。

而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。

因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。

4.说明存取周期和存取时间的区别。

解：

存取周期和存取时间的主要区别是：

存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。

即：

存取周期=存取时间+恢复时间

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？

解：

存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。

注意：

字长32位，不是16位。

（注：

1ns=10-9s）

【篇二：

计算机组成原理包健版答案】

征是什么？

略。

1．2你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？

略。

1．3试举一个你所熟悉的计算机应用例子。

略。

1．4计算机通常有哪些分类方法？

你比较了解的有哪些类型的计算机？

`。

1．5计算机硬件系统的主要指标有哪些？

答：

机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。

答：

计算机硬件系统的主要指标有：

机器字长、存储容量、运算速度等。

1．6什么是机器字长？

它对计算机性能有哪些影响？

答：

指cpu一次能处理的数据位数。

它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系

统功能，数据处理精度等。

1．7什么是存储容量？

什么是主存？

什么是辅存？

答：

存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。

它包括主存容量和辅存容量。

主存指的是cpu能够通过地址线直接访问的存储器。

如内存等。

辅存指的是cpu不能直接访问，必须通过i/o接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。

1．8根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。

（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。

（2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。

它具有加法、测试和控制其他部

件的功能。

（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。

（4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和i/o设备做什么的部件。

（5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。

（6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。

（7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。

（8）将高级语言翻译成机器语言的程序。

（9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。

（10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。

供选择的词或短语：

1、汇编器2、嵌入式系统3、中央处理器（cpu）4、编译器

5、操作系统6、控制器7、机器指令8、台式机或个人计算机

9、主存储器10、vlsi

答：

（1）8，

（2）3，（3）9，（4）6，（5）2，

（6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7

计算机系统有哪些部分组成？

硬件由哪些构成？

答：

计算机系统硬件系统和软件系统组成。

硬件由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部件构成

略。

1．10计算机硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？

略。

1．11计算机软件包括哪几类？

说明它们的用途。

略。

1．12简述计算机系统的多级层次结构的分层理由及各层的功能。

略。

1．13通过计算机系统的层次结构学习，你对计算机系统有了怎样的了解？

略。

第二章

2．1数字信号和模拟信号的主要区别是什么？

与模拟电路相比，数字电路有何特点？

略。

2．2二极管两端需要加多大的电压才使二极管导通？

答：

大于二极管的正向特性存在死区电压v（硅二极管约为0.7v，锗二极管约为0.2v）r

2．3三极管何时处于截止状态，何时处于饱和状态？

答：

当输入电压vi0，且vi死区电压vr’，三极管处于截止状态。

当输入电压vi增大，基极电流ib、集电极电流ic随之增大，输入电压vce＝vcc－icrc不断下降，当vce降到0.7v以下时，发射结仍正向偏置，集电结则由反向偏置转为正向偏置，此时三极管进入饱和状态。

2．4双极型逻辑门和单极型逻辑分别是怎样形成的？

它们各有何特点？

略.

2．5实现逻辑代数的基本运算有哪几种逻辑门？

答：

与，或，非。

2．6分析图2－41所示的逻辑电路图，写出表达式并进行化简。

f（a）

图2－41习题2.6图

答：

（a）f?

（b）f=ad+c+bd

2．7请用代数化简法将下列各逻辑表达式化成最简式。

（1）f

答：

ab?

ac?

ad?

ab?

bd?

acef?

defg

（2）f

答：

bd?

bef

2．8分析图2－42所示的逻辑电路，列出真值表，说明其逻辑功能。

xxb

x10

图2－42习题2.8

图图2－43习题2.9图

2.8答：

a1a0x0x1x2x3f

00xxxxx0

01xxxxx1

10xxxxx2

11xxxxx3

图2－42是一个四选一电路

2．9分析图2－43所示的逻辑电路图，列出真值表，说明其逻辑功能。

答：

abcf12

图2－43是一个一位全加器，a,b为加数和被加数，c为低位进位,f1为和，f2为产生的进位。

（图中有错误，第4个与门的输入少了

2．10请用卡诺图法将下列各逻辑表达式化成最简式。

（1）f

（2）fa）?

ab?

abd?

bcd?

ac?

be?

答：

（1）f

（2）f?

ac?

ab?

bd?

ce?

2．11简述组合逻辑电路的设计过程。

略：

2．12用与非门设计实现下列函数的组合逻辑电路。

（1）f（a,b,c,d）

（2）f（a,b,c,d）

答：

（1）?

m（0,2,6,7,10,13,14,15）；?

m（2,4,5,6,7,10）?

（0,3,8,15）。

abcd?

abcd＝bc?

cd?

图略。

（2）

abcd?

（abcd?

abcd?

abcd）abd?

abd=bccdabdabd=ac?

ab?

bcd=acabbcd

图略。

2．13用一位全加器组成4位并行进位加法器，其并行进位电路应该如何实现？

略。

2．14请画出74ls273的典型用法的接线图。

2．15什么是三态门？

一般应用在什么场合？

略

2．16计算机中常用的寄存器有哪些？

请说明如何使用？

略

2．17请说明74ls299的功能及使用方法。

略

2．18请说明74ls161的功能及使用方法。

略

习题3

3．1求下列各数的十进制数值：

（1）（267．3）8

（2）（bd．c）16（3）（1011011．101）2

答：

（1）183.375，

（2）189.75，（3）91.625

3．2将下列十进制数转化为二进制、八进制和十六进制数据（小数取四位二进制有效

数据）：

（1）-282．75

（2）123．46（3）-115/512（4）44．9375

【篇三：

计算机组成原理期末考试试题及答案】

s=txt>一、选择题

1、完整的计算机系统应包括______。

a.运算器、存储器和控制器

c.主机和实用程序

a.ram存储器

c.主存储器

a.多指令流单数据流

4、下列说法中不正确的是______。

a.任何可以由软件实现的操作也可以由硬件来实现

b.固件就功能而言类似于软件，而从形态来说又类似于硬件

c.在计算机系统的层次结构中，微程序级属于硬件级，其他四级都是软件级

d.面向高级语言的机器是完全可以实现的

5、在下列数中最小的数为______。

a.（101001）2b.（52）8

b.（227）8c.（101001）bcdc.（143）5d.（233）16d.（96）16

d.原码和反码6、在下列数中最大的数为______。

ba.（10010101）27、在机器中，______的零的表示形式是唯一的。

ba.原码b.补码c.反码

a.–127的补码为10000000

c.+1的移码等于–127的反码

a.–127b.–32c.–125

a.与手工运算方式保持一致d.–310、计算机系统中采用补码运算的目的是为了______。

cb.提高运算速度

c.简化计算机的设计d.提高运算的精度

11、若某数x的真值为–0.1010，在计算机中该数表示为1.0110，则该数所用的编码方法是______码。

a.原b.补c.反d.移

12、长度相同但格式不同的2种浮点数，假定前者阶段长、尾数短，后者阶段短、尾数长，其他规定均相同,则它们可表示的数的范围和精度为______。

a.两者可表示的数的范围和精度相同b.前者可表示的数的范围大但精度低

c.后者可表示的数的范围大且精度高d.前者可表示的数的范围大且精度高9、针对8位二进制数，下列说法中正确的是______。

bb.–127的反码等于0的移码bd.0的补码等于–1的反码9、一个8位二进制整数采用补码表示，且由3个“1”和5个“0”组成，则最小值为______。

13、某机字长32位，采用定点小数表示，符号位为1位，尾数为31位，则可表示的最大正

小数为______，最小负小数为______。

a.+（231–1）

b.–（1–2-32）d.–（1–2-31）≈–1b.算数逻辑运算单元d.通用寄存器c.+（1–2-31）≈+1a.数据总线14、运算器虽有许多部件组成，但核心部分是______。

bc.多路开关

15、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过______来实现。

a.原码运算的二进制减法器b.补码运算的二进制减法器

c.补码运算的十进制加法器d.补码运算的二进制加法器

16、在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有______，它一般用______

来实现。

a.译码电路，与非门b.编码电路，或非门

c.溢出判断电路，异或门d.移位电路，与或非门

17、下列说法中正确的是______。

a.采用变形补码进行加减运算可以避免溢出

b.只有定点数运算才有可能溢出，浮点数运算不会产生溢出

c.只有带符号数的运算才有可能产生溢出

d.将两个正数相加有可能产生溢出

18、在定点数运算中产生溢出的原因是______。

a.运算过程中最高位产生了进位或借位

b.参加运算的操作数超过了机器的表示范围

c.运算的结果的操作数超过了机器的表示范围

d.寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位

19、下溢指的是______。

a.运算结果的绝对值小于机器所能表示的最小绝对值

b.运算的结果小于机器所能表示的最小负数

c.运算的结果小于机器所能表示的最小正数

d.运算结果的最低有效位产生的错误

20、存储单元是指________。

a.存放一个二进制信息位的存储元b.存放一个机器字的所有存储元集合

c.存放一个字节的所有存储元集合d.存放两个字节的所有存储元集合

21、和外存储器相比，内存储器的特点是________。

a.容量大、速度快、成本低b.容量大、速度慢、成本高

c.容量小、速度快、成本高d.容量小、速度快、成本低

22、某计算机字长16位，存储器容量64kb，若按字编址，那么它的寻址范围是________。

a.64kb.32kc.64kbd.32kb

a.8，512

a.1mb.512，8c.18，8d.19，8b.4mbc.4md.1mb24、某计算机字长32位，其存储容量为4mb，若按字编址，它的寻址范围是________。

25、主存储器和cpu之间增加cache的目的是________。

a.解决cpu和主存之间的速度

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