1．1 计算机的分类和应用
1．1．1 计算机的分类
计算机分类：
模拟：处理在时间和数值上连续的量
数字：处理离散的量
1．2 计算机的硬件
1．2．1 数字计算机的硬件组成
五大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入／输出设备。
概念：存储单元、地址、存储容量、外存储器、内存储器、指令、程序、指令的组成、存储程序、程序控制、指令系统、指令周期、执行周期、CPU、主机、数据字、指令字、数据流、指令流、适配器。
冯〃诺依曼体系结构：
(1) 采用二进制形式表示数据和指令
数据和指令在代码的外形上并无区别．都是由0和1组成的代码序列，只是各自约定的含义不同而已。采用二进制、使信息数字化容易实现，可以用二值逻辑工具进行处理。程序信息本身也可以作为被处理的对象，进行加工处理，例如对照程序进行编译，就是将源程序当作被加工处理的对象。
(2) 采用存储程序方式
这是诺依曼思想的核心内容。如前所述，它意味着事先编制程序，事先将程序(包含指令和数据)存入主存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令且执行。这是计算机能高速自动运行的基础。计算机的工作体现为执行程序，计算机功能的扩展在很大程度上体现为所存储程序的扩展。计算机的许多具体工作方式也是由此派生的。
诺依曼机的这种工作方式，可称为控制流(指令流)驱动方式。即按照指令的执行序列，依次读取指令；根据指令所含的控制信息，调用数据进行处理。因此在执行程序的过程中，始终以控制信息流为驱动工作的因素，而数据信息流则是被动地被调用处理。为了控制指令序列的执行顺序，我们设臵一个程序(指令)计数器PC(Program Counter)，让它存放当前指令所在的存储单元的地址。如果程序现在是顺序执行的，每取出一条指令后PC内容加l，指示下一条指令该从何处取得。如果程序将转移到某处，就将转移后的地址送入PC，以便按新地址读取后继指令。所以，PC就像一个指针，一直指示着程序的执行进程，也就是指示控制流的形成。虽然程序与数据都采用二进制代码，仍可按照PC的内容作为地址读取指令，再按照指令给出的操作数地址去读取数据。由于多数情况下程序是顺序执行的，所以大多数指令需要依次地紧挨着存放，除了个别即将使用的数据可以紧挨着指令存放外、一般将指令和数据分别存放在该程序区户的不同区域。
(3) 由运算器、存储器、控制器、输入装臵和输出装臵等五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。
上述这些概念奠定了现代计算机的基本结构思想，并开创了程序设计的新时代。到目前为止，绝大多数计算机仍沿用这一体制，称为诺依曼机体制。学习计算机工作原理也就从诺依曼概念入门。
传统的诺依曼机从本质上讲是采取串行顺序处理的工作机制，即使有关数据巳经准备好，也必须逐条执行指令序列；而提高计算机性能的根本方向之一是并行处理：因此，近年来人们在谋求突破传统诺依曼体制的束缚，这种努力被称为非诺依曼化。对所谓非诺依曼化的探讨仍在争议中，一般认为它表现在以下三个方面的努力。
在诺依曼体制范畴内，对传统诺依曼机进行改造，如采用多个处理部件形成流水处理，依靠时间上的重叠提高处理效率；又如组成阵列机结构，形成单指令流多数据流，提高处理速度。这些方向已比较成熟，成为标准结构。 用多个诺依曼机组成多机系统，支持并行算法结构。这方面的研究目前比较活跃。
从根本上改变诺依曼机的控制流驱动方式。例如，采用数据流驱动工作方式的数据流计算机，只要数据已经准备好，有关的指令就可并行池执行。
这是真正非诺依曼化的计算机，它为并行处理开辟了新的前景，但由于控制的复杂性，仍处于实验探索之中。
1．2．2 计算机系统结构的过去和未来
发展：电子管→晶体管→集成电路→大规模、超大规模集成电路
趋势：
由于计算机网络和分布式计算机系统能为信息处理提供廉价的服务，因此计算机系统的进一步发展，“三网合一”，将进入以通信为中
心的体系结构。
计算机智能化将进一步发展，各种知识库及人工智能技术将进一步普及，人们将用自然语言和机器对话。计算机从数值计算为主过渡到知
识推理为主，从而使计算机进入知识处理阶段。
随着大规模集成电路的发展，不仅用多处理机技术来实现大型机系统功能，而且会出现计算机的动态结构，即所谓模块化计算机系统结构。
多媒体技术将有重大突破和发展，并在微处理机、计算机网络与通信等方面引起一次巨大变革。
1．3 计算机的软件
计算机硬件是载体，软件是灵魂。
1．3．1 软件的组成与分类
分类：系统程序、应用程序
1．3．2 软件的发展演变
手编程序（目的程序）→汇编程序→算法语言（高级语言）
高级语言与机器语言的转换：编译系统、解释系统
操作系统、数据库
1．4 计算机系统的层次结构
1．4．1 多级组成的计算机系统
五个级别：第一级微程序设计级、第二级是一般机器级、第三级是操作系统级、第四级是汇编语言级、第五级是高级语言级。
1．4．2 软件与硬件的逻辑等价性
补充：计算机的性能指标
基本字长是指参与运算的数的基本位数，它标志着计算精度。位数越多，精度越高，但硬件成本也越高，因为它决定着寄存器、运算部件、数据总线等的位数。
主存容量，主存储器是CPU可以直接访问的存储器，需要执行的程序与需要处理的数据就放在主存之中。主存容量大则可以运行比较复杂的程序，并可存入大量信息，可利用更完善的软件支撑环境。所以，计算机处理能力的大小在很大程度上取决于主存容量的大小。
外存容量一般是指计算机系统中联机运行的外存储器容量。由于操作系统、编译程序及众多的软件资源往往存放在外存之中，需用时再调入主存运行。在批处理、多道程序方式中，也常将各用户待执行的程序、数据以作业
形式先放在外存中，再陆续调入主存运行。所以，联机外存容量也是一项重要指标，一般以字节数表示。
运算速度，同一台计算机，执行不同的运算所需时间可能不同，因而对运算速度的描述常采用不同方法。常用的有CPU时钟频率、每秒平均执行指令数(ips)、单独注明时间等。
所配臵的外围设备及其性能指标，外围设备配臵也是影响整个系统性能的重要因素，所以在系统技术说明中常给出允许配臵情况与实际配臵情况。 系统软件配臵情况，作为一种硬件系统，允许配臵的系统软件原则上是可以不断扩充的，但实际购买的某个系统究竟已配臵哪些软件，则表明它的当前功能。
2．1 数据与文字的表示方法
2．1．1 数据格式
在选择计算机的数的表示方式时，应当全面考虑以下几个因素： 要表示的数的类型(小数、整数、实数和复数)：决定表示方式
可能遇到的数值范围：确定存储、处理能力
数值精确度：处理能力相关
数据存储和处理所需要的硬件代价：造价高低
两种常用格式：
定点格式：定点格式容许的数值范围有限，但要求的处理硬件比较简单；
浮点格式：容许的数值范围很大，但要求的处理硬件比较复杂。1）定点数表示法
定点指小数点的位臵固定，为了处理方便，一般分为定点纯整数和纯小数。2）浮点数表示法
由于所需表示的数值取值范围相差十分悬殊，给存储和计算带来诸多不便，因此出现了浮点运算法。
浮点表示法，即小数点的位臵是浮动的。其思想来源于科学计数法。
IEEE754的浮点数（比较特殊）
浮点数的规格化：主要解决同一浮点数表示形式的不唯一性问题。规定，否则尾数要进行左移或右移。
机器零的概念：尾数为0或是阶码值小于所能表示的最小数。
3）十进制数串的表示方法
由于人们对十进制比较熟悉，因此在计算机中要增加对十进制运算的支持。
两种方式：
将十进制数变为二进制数运算，输出时再由二进制变为十进制。
直接的十进制运算
直接运算的表示方法：
字符串形式：用于非数值计算领域
压缩的十进制数串：分为定长和不定长两种。需要相应的十进制运算器和指令支持。
4）自定义数据表示
标志符数据表示、描述符数据表示
区别：
标志符与每个数据相连，二者合起来存放在一个存储单元，而描述符要和数据分开存放；
描述符表示中，先访问描述符，后访问数据，至少增加一次访存；
描述符是程序的一部分，而不是数据的一部分。
2．1．2 数的机器码表示
真值（书写用）、机器码（机器内部使用）的概念
1）原码：比较自然的表示法，最高位表示符号，0为正，1为负。优点：简单易懂。缺点：加减法运算复杂。
2）补码：加减法运算方便，减法可以转换为加法。
定点小数的补码，公式2.9
定点整数的补码，公式2.10
3）反码：为计算补码方便而引入
计算公式，小数公式2.11，整数公式2.12
由反码求补码：符号位臵1，各位取反，末位加1。
4）移码：用于阶码的表示，两个移码容易比较大小，便于对阶。
定义：公式2.14。即将数值向X轴正方向平移2n
2．1．3 字符与字符串的表示方式
ASCII码
2．1．4 汉字的表示方式
1）输入码：用于汉字输入
2）内码：用于汉字的存储
3）字模码：用于汉字的显示
2．1．5 校验码
奇、偶校验码
2．2 定点加法、减法运算
2．2．1 补码加法
加法公式：公式2.17
证明：P31
2．2．2 补码减法
加法公式：公式2.18
证明：P32
2．2．3 溢出概念与检测方法
溢出概念：上溢、下溢
检测方法：双符号位、单符号位
2．2．4 基本的二进制加法／减法器
进位处理方式：串行进位（行波进位）、并行进位二进制加法／减法器图2.2，
2．2．5 十进制加法器
十进制加法／减法器图2.3
2．3 定点乘法运算
2．3．1 原码并行乘法
二进制乘法公式：公式2。26
人工乘法过程与二进制乘法
乘法器分类：串行、并行。由于串行乘法速度太慢，已被淘汰。
不带符号的阵列乘法器图2.5
不带符号的阵列乘法器执行时间分析
带符号的阵列乘法器原理：
首先取补→不带符号乘法→结果取补
取补器电路图，图2.6。方法：从右向左找到第一个“1”，这个“1”向右，包括本身保持不变，向左都取反。
取补器电路执行时间分析
2．3．2 补码并行乘法
补码与真值的转换公式，公式2.29、2.30。推导过程。
一般化的加法器：有负权输入的，即可以做减法的。
直接补码阵列除法器：节省了取补时间，大大的加快了乘法的速度。结构图见图2.8。
2．4 定点除法运算
2．4．1 原码除法算法原理
二进制除法公式：P45公式
余数处理的两种方法：
恢复余数法：运算步骤不确定，控制复杂，不适合计算机运算。
加减交替法：不恢复余数，运算步骤确定，适合计算机操作。
2．4．2 并行除法器
CAS的结构，图2.9(a)，并行除法器结构图2.9(b)。
并行除法器执行时间分析
2．5 定点运算器的组成
2．5．1 逻辑运算
逻辑数概念：不带符号的二进制数。
四种逻辑运算：逻辑非、逻辑加、逻辑乘、逻辑异
2．5．2 多功能算术／逻辑运算单元（ALU）
并行进位，行波进位加／减法器存在的两个问题：
运算时间长
行波进位加／减法器只能完成加法和减法，而不能完成逻辑操作图2.11说明：
控制端M用来控制作算术运算还是逻辑运算，两种运算的区别在于是否对进位进行处理。M＝0时，对进位无影响，为算术运算；M＝1时，进位被封锁，为逻辑运算。
正逻辑中，“1”用高电平表示，“0”用低电平表示，而负逻辑刚好相反。
正逻辑与负逻辑的关系为，正逻辑的“与”到负逻辑中变为“或”，即＋〃互换。表2.5的正负逻辑之间的转换可用上述规则实现。
先行进位的实现：公式2.38
2．5．3 内部总线
总线分类：内部总线、外部总线（系统总线）、通信总线。
总线又可分为单向总线和双向总线。
带锁存器的总线可实现总线的复用。
2．5．4 定点运算器的基本结构
运算器包括ALU、阵列乘除器件、寄存器、多路开关、三态缓冲器、数据总线等逻辑部件。运算器的设计，主要是围绕着ALU和寄存器同数据总线之间如何传送操作数和运算结果而进行的。
运算器的三种结构形式：
单总线结构的运算器：这种结构的主要缺点是操作进度较慢，但控制电路比较简单。
双总线结构的运算器
三总线结构的运算器：三总线结构的运算器的特点是操作时间快2．6 浮点运算方法和浮点运算器
2．6．1 浮点加法、减法运算
浮点加减法的规则，见公式2.39
运算步骤：0操作数检查→对阶→尾数加／减→规格化、舍入
注意：对阶时，小阶向大阶看齐，否则会丢失高有效位。规格化时，左规、右规是指尾数移动方向。
舍入处理的方法
2．6．2 浮点乘、除法运算
浮点乘、除法规则，公式2.40、公式2.41
运算步骤：0操作数检查→阶码加／减→尾数乘／除→规格化、舍入
移码的加减运算规律，公式2.42、公式2.43
2．6．3 浮点运算流水线
为了实现流水，首先必须把输入的任务分割成一系列的子任务，使各子任务能在流水线的各个阶段并发的执行。
对于流水线方式，某一个任务的总体运算时间并没有缩短，而是系统的整体运算时间缩短了。
流水线分类：
线性流水线：不带反馈线
非线性流水线：带反馈线
第三章存储系统
3．1 存储器概述
3．2 随机读写存储器
3．3 只读存储器和闪速存储器
3．4 高速存储器
3．5 Cache存储器
3．6 虚拟存储器
3．7 存储保护
3．1 存储器概述
3．1．1 存储器分类
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
概念：存储位（存储元）、存储单元、存储器。
存储器分类方式：
按存储介质分
按存取方式分
按存储器的读写功能分
按信息的可保存性分
按在计算机系统中的作用分
3．1．2 存储器的分级结构
理想的存储器应该是容量大、速度高、成本低，但现实中没有这样的存储器，因此就要使用分级存储体系。
三个层次：（寄存器）→Cache→主存→辅存，按照这个顺序速度递减，容量大，成本低。
3．1．3 主存储器的技术指标
存储器编址方式：按字编址、按字节编址。
在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。
存取时间又称存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。
存储周期是指连续启动两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。通常，存储周期略大于存取时间。
存储器带宽是单位时间里存储器所存取的信息量，单位为位／秒或字节／秒。3．2 随机读写存储器
常用的RAM按半导体材料分有双极型（TTL）半导体存储器和金属氧化物（MOS）半导体存储器两种。
根据存储信息机构的原理不同，又分为静态MOS存储器（SRAM）和动态MOS 存储器（DRAM）。
半导体存储器的主要优点是存取速度快，存储体积小，可靠性高，价格低廉；主要缺点是断电时读写存储器不能保存信息．
3．2．1 SRAM存储器
存储元的结构图，见图3.2。三种操作：保持、读出、写入。
SRAM存储器的组成，见图3.3，包括存储体、地址译码器、驱动器、I/O电路、片选与读／写控制电路、输出驱动电路。
SRAM与CPU的连接：位扩展法、字扩展法。要求掌握。
SRAM的读写周期，图3.8，注意，地址、数据以及控制信号的先后顺序。3．2．2 DRAM存储器
SRAM的外围电路简单，速度快，但其使用的器件多，集成度不高。DRAM则可大幅度提高集成度。
四管DRAM和单管DRAM的结构见图3.10
DRAM的操作：读、写、刷新。
DRAM的实例见图3.11
DRAM的刷新方式：集中式、分散式、异步式。
DRAM的控制电路见图3.16，主要包括刷新计数器、刷新／访存裁决、刷新控制逻辑等。
DRAM控制器的组成：地址多路开关、刷新定时器、刷新地址计数器、仲裁电路、定时发生器。
3．2．3 主存储器组成实例
3．2．4 高性能的主存储器
EDRAM的特点，在DRAM芯片上集成了一个小容量的SRAM作为Cache。3．3 只读存储器和闪速存储器
3．3．1 只读存储器
ROM的工作方式：给定一个地址码，得到事先存入的确定数据。
ROM的优点：具有不易失性，即是电源被切断，ROM的信息也不会丢失。而使用SRAM进行存储，需要有电池等设备。
ROM的分类：
掩模式只读存储器：优点：可靠性高，集成度高，价格便宜。缺点：不能重写。
一次编程只读存储器：分为PN结击穿型和熔丝烧断型两种。
第一种写入原理属于结破坏型，即在行列线交点处制作一对彼此反向的
二级管，它们由于反向而不能导通，称为0。若该位需要写入1，则在
相应行列线之间加较高电压，将反偏的一只二极管永久性击穿，留下正
向可导通的一只二极管，称为写入1。显然这是不可逆转的。
更常用的一种写入原理属于熔丝型，制造时在行列交点处连接一段熔丝，
即易熔材料称为存入0。若该位需写入1，则让它通过较大电流，使熔
丝熔断。显然这也是不可逆转的。
多次编程只读存储器：分为EPROM、EEPROM、FLASH ROM EPROM原理：
图3.21(b)
EPROM实例：表3.2 2716的工作模式
例3为一计算机存储器的典型配臵，包括ROM和RAM，要求掌握其逻辑结构图的画法。
3．3．2 闪速存储器
闪速存储器的存储元电路是在CMOS单晶体管EPROM存储元基础上制造的，因此它具有非易失性。不同的是，EPROM通过紫外光照射进行擦除，而闪速存储器则是在EPROM沟道氧化物处理工艺中特别实施了电擦除和编程次数能力的设计。
闪速存储器的性能：表3.3
计算机系统结构发展历程及未来展望 一、计算机体系结构 什么是体系结构 经典的关于“计算机体系结构（computer Architecture）”的定义是1964年C.M.Amdahl在介绍IBM360系统时提出的，其具体描述为“计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性” 。 按照计算机系统的多级层次结构，不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。一般来说，低级机器的属性对于高层机器程序员基本是透明的，通常所说的计算机体系结构主要指机器语言级机器的系统结构。计算机体系结构就是适当地组织在一起的一系列系统元素的集合，这些系统元素互相配合、相互协作，通过对信息的处理而完成预先定义的目标。通常包含的系统元素有：计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。其中，软件是程序、数据库和相关文档的集合，用于实现所需要的逻辑方法、过程或控制；硬件是提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(例如传感器、马达、水泵等)；人员是硬件和软件的用户和操作者；数据库是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合；文档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性信息；过程是一系列步骤，它们定义了每个系统元素的特定使用方法或系统驻留的过程性语境。 体系结构原理 计算机体系结构解决的是计算机系统在总体上、功能上需要解决的问题，它和计算机组成、计算机实现是不同的概念。一种体系结构可能有多种组成，一种组成也可能有多种物理实现。 计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。其目标是合理地把各种部件、设备组成计算机，以实现特定的系统结构，同时满足所希望达到的性能价格比。一般而言，计算机组成研究的范围包括：确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并行度、设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠技术等。计算机组成的物理实现。包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，信号传输技术，电源、冷却及装配等技术以及相关的制造工艺和技术。 主要研究内容 1·机内数据表示：硬件能直接辨识和操作的数据类型和格式 2·寻址方式：最小可寻址单位、寻址方式的种类、地址运算 3·寄存器组织：操作寄存器、变址寄存器、控制寄存器及专用寄存器的定义、数量和使用规则 4·指令系统：机器指令的操作类型、格式、指令间排序和控制机构 5·存储系统：最小编址单位、编址方式、主存容量、最大可编址空间 6·中断机构：中断类型、中断级别，以及中断响应方式等
《计算机组成原理》作业(三) 学完6-7章后可以完成作业(二)。作业总分100分,将作为平时成绩记入课程总成绩。 一、简答题(每题6分,共30分) 1、什么就是总线？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:总线就是连接各个部件的信息传输线,就是各个部件共享的传输介质。总线 上信息传输的特点: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。 以CPU片内总线为例,在每个需要将信息送至总线的寄存器输出端接三态门,由三态 门控制端控制什么时刻由哪个寄存器输出。当控制端无效时,寄存器与总线之间呈 高阻状态。 2、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。 3、简要说明程序中断接口中IM、IR、EI、RD、BS五个触发器的作用。 五个触发器的作用: 中断屏蔽触发器(IM):CPU就是否受理中断或批准中断的标志。Im标志为“0” 时,CPU 可受理外界中断请求。 中断请求触发器(IR):暂存中断请求线上由设备发出的中断请求信号,IR标志为“1” 时, 表示设备发出了中断请求。 允许中断触发器(EI):用程序指令来置位,控制就是否允许某设备发出中断请求。IE 为“1”时,某设备可以向CPU发出请求。 准备就绪的标志(RD):一旦设备做好一次数据的接收或发送,便发出一个设备动作完 毕信号,使RS标志为“1”。 工作触发器(BS):设备“忙”的标志。BS=1,表示启动设备工作
第一章计算机系统概论 题1 *冯诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬 件系统有哪些部件组成？他们起什么作用？ 答：基本思想是：存储程序。也就是将用指令序列描述的解题程序与原始数据 一起存储到计算机中。计算机只有一个启动，就能自动的取出一条条指令并执行之， 直至程序执行完毕，得到计算结果为止。 按此思想设计的计算机硬件系统包含：运算器、控制器、存储器、输入设备和 输出设备5个基本部件。 运算部件运算部件用来进行数据变换和各种运算。 控制部件则为计算机的工作提供统一的时钟，对程序中的个基本操作进行时序 分配。并发出相应的控制信号，驱动计算机的各部件有序的完成规定的操作内容。 存储器用来存放程序、数据及运算结果。 输入输出设备的主要作用是接受用户提供的外部信息后用户提供输出信息。 题2 *计算机的发展经历了几代？每一代的基本特征是什么？ 答：自1946年第一台电子数字计算机问世以来，其发展已经
经历了四代： 第一代计算机（1946年~1957年） 主要特点：计算机所设计用的逻辑元件为电子管。 第二代计算机（1958年~1964年） 主要特点：逻辑元件使用晶体管。 第三代计算机（1965年~1971年） 主要特点：采用中、小规模集成电路（MSI、SSI）。 第四代计算机（1972年~现在） 主要特点：采用大规模集成电路及超大规模集成电路（LSI、VLSI）。 题3 *简述计算机系统的层次结构。 答：应用软件、系统软件和硬件构成了计算机系统的三个层次。 硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。 系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本的操作界面。 应用软件是在最外层，为用户解决具体问题的应用洗系统界面。 通常将除硬件系统之外的其余层次称为虚拟机。层次之间的关系紧密，上层时下层 功能的扩展，下层是上层的基础；层次划分不是绝对的。 题4*什么是兼容？其优点是什么？ 答：兼容是计算机软件或硬件的通用性。一个计算机系统中的软件或设备，可以应用于其他的计算机系统中，则称这俩个计算机
计算机组成原理-平时作业一 （注意：请独立完成作业，若作业为雷同将有可能被评为0分。为保证特殊字符的准确识别，如您的作业需要用到“ √ 或× ”的字符，请您直接在答题处复制。）1、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：（1）总线宽度：指的是总线能同时传送的数据的二进制位（bit）数； （2）总线带宽：指的是总线本身所能达到的最高数据传输速率，单位是兆字节每秒（MB/s），这是衡量总线性能的重要指标，总线带宽越宽，传输效率也就越高； （3）总线复用：指既传送地址信息，又传送数据信息，在不同的时间间隔中完成传送地址和传送数据的任务； （4）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）； （5）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； （6）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； （7）总线的通信控制：指总线传输过程中双方的时间配置方式。 2、控制器有哪几种控制方式？各自有什么特点？ 答：控制器的控制方式可以分为3种，分别有：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。 （1）同步控制控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲； 特点：这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。
（2）异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体情况决定，需要多少时间，就占用多少时间； 特点：异步控制方式没有时间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。 （3）联合控制是同步控制和异步控制结合的方式； 特点：一种情况是，大部分操作序列安排在固定的集齐周期中，对某些时间难以确定的操作则以执行部件的“回答”信号作为本次操作的结束。另一种情况是，及其周期的节拍脉冲数固定，但各条指令周期的集齐周期数不固定。 3、什么是微指令和微操作？微程序和机器指令有何关系？微程序和程序之间有何关系？ 答：（1）微指令：是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令，是微程序级的命令，属于硬件； （2）微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作； （3）微程序是机器指令的实时解释器，每一条机器指令都对应一个微程序； （4）微程序和程序是两个不同的概念。微程序是由微指令组成的，用于描述机器指令，实际上是机器指令的实时解释器，微程序是由计算机的设计者事先编制好并存放在控制存储器中的，一般不提供给用户；程序是由机器指令组成的，由程序员事先编制好并存放在主存放器中； 4、外部设备在系统中如何编址，如何与主机连接？ 答：通常根据与存储器地址的关系，有两种编址方式。 （1）统一编址：指外设接口中的I/O寄存器和主存单元一样看待，将它们和主存单元组合在一起编排地址；或者说，将主存的一部分地址空间用作I/O地址空间。这样就可以用访问主存的指令去访问外设的某个寄存器，因而也就不需要专门的I/O指令，可以简化CPU的设计；
云计算的定义、组成及其发展综述 摘要：由于互联网技术的飞速发展,信息量与数据量快速增长,导致计算机的计算能力和数据的存储能力满足不了人们的需求。在这种情况下,云计算技术应运而生。云计算作为一种新型的计算模式，利用高速互联网的传输能力将数据的处理过程从个人计算机或服务器转移到互联网上的计算机集群中，带给用户前所未有的计算能力。自从云计算的概念提出来以后,立刻引起业内各方极大的关注,现在已成为信息领域的研究热点之一。本文主要从云计算的定义、云计算的四个发展阶段、云计算组成的六层结构和云计算的发展前景进行了探讨。 关键字：云计算、发展阶段、组成、发展现状 一、什么是云计算？ 云计算是由分布式计算、并行处理、网络计算发展来的，是一种新兴的商业计算模型。目前，对于云计算的认识在不断的发展变化，云计算仍没有普遍一致的定义。关于云计算的定义有以下几种： [1]维基百科给云计算下的定义： 云计算将IT相关的能力以服务的方式提供给用户，允许用户在不了解提供服务的技术、没有相关知识以及设备操作能力的情况下，通过Internet获取需要服务。 [2]中国云计算网将云定义为： 云计算是分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，或者说是这些科学概念的商业实现。 [3]中国网格计算、云计算专家刘鹏定义云计算为： 云计算将计算任务发布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。 [4]美国国家实验室的资深科学家、Globus项目的领导人Tan Foster： 云计算是由规模经济拖动，为互联网上的外部用户提供一组抽象的、虚拟化的、动态可扩展的、可管理的计算资源能力、存储能力、平台和服务的一种大规模分布式计算的聚合体。 [5]百度百科： 云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。 其实简单地说,云计算是一种基于互联网的超级计算模式,它将计算机资源汇集起来,进行统一的管理和协同合作,以便提供更好的数据存储和网络计算服务。 二、云计算的特点 （1）具有高可靠性。云计算提供了安全的数据存储方式,能够保证数据的可靠性,用户无需担心软件的升级更新、漏洞修补、病毒的攻击和数据丢失等问题,从而为用户提供可靠的信息服务。 （2）具有高扩展性。云计算能够无缝地扩展到大规模的集群之上,甚至包含数
计算机组成与系统结构 1.计算机的主要部件：中央处理器、存储器、输入输出设备、（总线）。 2.软件系统的分类：操作系统、语言处理程序、应用软件。 3.机器字长是指该计算机能进行多少位二进制数的并行运算，实际上是指该计算机中的运 算器有多少位，通常计算机的数据总线和寄存器的位数与机器字长一致。 4.CPU速度是指单位时间内能够执行指令的条数。 5.存储器完成一次数据的读（取）或写（存）操作所需要的时间称为存储器的存取（或访 问）时间。 6.存储器执行一次完整的读/写操作所需要的时间称为存取周期。 7.系统的可靠性通常用平均无故障时间和平均故障修复时间来表示。 8.浮点数的机器表示由三部分组成，前面是尾符，中间是阶码部分，用移码表示，最后是 尾数数值位，尾数部分用原码表示。 9.语音通过拾音设备转换成频率、幅度连续变化的电信号（模拟量），然后通过声卡对模 拟量进行采样得到数字信号。 10.具有检测某些错误或带有自动纠正错误能力的数据称为数据校验码。 11.通常把一组编码中任何两个编码之间代码不同的位数称为这两个编码的距离，也称为海 明距离。 12.设有效信息位的位数为n，校验位的位数为k，则组成的海明校验码共长n+k位。K与n 应满足关系：2k-1≥n+k 13.CRC码一般是指在n位信息码之后拼接k位校验位，应用CRC码的关键是如何从n位信 息位简便的得到k位校验位的编码。 14.舍入的方法：恒舍法、恒置1法、下舍上入法（在十进制中就是四舍五入，在二进制中 就是0舍1入）、查表舍入法、设保护位法。 15.补码加减法运算的规则： （1）参加运算的各个操作数均以补码表示，运算结果仍以补码表示。 （2）按二进制数“逢二进一”的运算规则进行运算。 （3）符号位与数值位按同样规则一起参与运算，结果的符号位由运算得出。 （4）进行补码加法时，将两补码数直接相加，得到两数之和的补码；进行补码减法时，将减数变补，然后与被减数相加，得到两数之差的补码。 （5）补码总是对确定的模而言，如果运算结果超过了模，则将模自动丢掉。 16.溢出的判断方法： （1）根据两个操作数的符号位与结果的符号位是否一致进行判断。 （2）根据两数相加时产生的进位判别溢出。 （3）采用变形补码进行运算并进行溢出判断。 17.把n个全加器串接起来，就可以进行两个n位数的相加，这种加法器称为串行进位的并 行加法器。 18.原码一位乘法的规则： （1）参加运算的操作数取其绝对值。 （2）令乘数的最低位为判断位，若为1，加被乘数，若为0，则加0。 （3）累加后的部分积以及乘数右移一位。 （4）重复n次（2）和（3）。 （5）符号位单独处理，同号为正，异号为负。 19.原码除法运算方法：恢复余数法、不恢复余数法（加减交替法）。
课程作业 第一次作业 1．冯·诺伊曼型计算机的主要特点是什么？ 2．现代计算机系统如何进行多级划分？ 3．如何理解“软件与硬件的逻辑等价性”？ 4．写出下列各数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。其中MSB是最高位（又是符号位），LSB是最低位。如果是小数，小数点在MSB之后；如果是整数，小数点在LSB 之后 (1)-35/64 (2)11/128 (3)用小数表示-1 (4)用整数表示-1 5．有一个字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为2。请写出：(1)最大数的二进制表示，(2)最小数的二进制表示，(3)规格化数所能表示的数的范围。 6．将十进制数-27/64表示成32位浮点规格化数，格式同第5题所示。 7．已知x＝0.11011，y=-0.10101，用变形补码计算x+y，同时指出结果是否溢出。 8．已知x＝0.11011，y=-0.11111，用变形补码计算x-y，同时指出结果是否溢出。 9．某加法器进位链小组信号为C4C3C2C1，低位来的进位信号为C0，请分别按下述两种方式写出C4C3C2C1的逻辑表达式。 (1)串行进位方式(2)并行进位方式 10．一个定点数由______和______两部分组成。根据小数点位置不同，定点数有______和纯整数之分。 第二次作业 1．设一个具有20位地址和32位字长的存储器，问： (1)该存储器能存储多少个字节的信息？ (2)如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要多少片？ (3)需要多少位地址作芯片选择？ 2．已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用256K×16位的DRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式，问： (1)若每个模块板为1024K×64位，共需几个模块板？ (2)每个模块板内共有多少DRAM芯片？ (3)主存共需多少DRAM芯片？CPU如何选择各模块板？ 3．用16K×8位的DRAM芯片构成64K×32位存储器，要求： (1)画出该存储器的组成逻辑图。
1．完整的计算机系统应包括（）。 A．运算器、存储器、控制器； B．外部设备和主机； C．主机和实用程序 D．配套的硬件设备和软件系统。 2．补码加减法是指（）。 A．操作数用补码表示，两数尾数相加减，符号位单独处理，减法用加法代替； B．操作数用补码表示，符号位与尾数一起参加运算，结果的符号与加减相同； C．操作数用补码表示，连同符号位直接相加减，减某数用加负某数的补码代替，结果的符号在运算中形成； D．操作数用补码表示，由数符决定两尾数的操作，符号位单独处理。3．采用虚拟存储器的主要目的是（）。 A．提高主存储器的存取速度； B．扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度； C．提高外存储器的存取速度； D．扩大外存储器的存储空间。 4．在CPU中指向下条指令地址的寄存器是（）。 A．主存地址寄存器 B. 程序计数器 C．指令寄存器 D. 状态寄存器 5．根据CPU在程序执行期间能同时出现指令流和数据流的数目，可对中央处理器的并行性做出如下四种分类。冯.诺依曼计算机是属于（）。 A．单指令流单数据流（SISD）； B．单指令流多数据流（SIMD）； C．多指令流单数据流（MISD）； D．多指令流多数据流（MIMD）。 6．请从下面定点补码一位乘法（Booth法）器的描述中选出描述正确的句子（）。 A．被乘数的符号和乘数的符号都参加运算； B．乘数寄存器必须是有右移功能的移位寄存器，并设一附加位，其初始状态为“l“； C．对N位的数相乘，要求N次部分积，并且最后一次不执行右移操作； D．根据乘数最低位判别计算部分积时是否加被乘数后右移。 7．在CPU中指向下条指令地址的寄存器是（）。 A．主存地址寄存器 B. 程序计数器 C．指令寄存器 D. 状态寄存器 8．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。 9．冯.诺依曼(Von Neumann)机工作方法的基本特点是( ) A．多指令流单数据流；
计算机组成原理大作业 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
计算机组成原理 大作业 院（系）：物联网工程学院 专业: 计算机科学与技术 班级： 学号: 姓名： 摘要 1.计算机硬件系统：到目前为止，计算机仍沿用由冯.诺依曼首先提出的基于总线的计算机硬件系统。其基本设计思想为： a.以二进制形式表示指令和数据。 b.程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够高速地从存储器中取出指令加以执行。 c.由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件组成计算机硬件系统。 2.计算机软件系统：所谓软件，就是为了管理、维护计算机以及为完成用户的某种特定任务而编写的各种程序的总和。计算机的工作就是运行程序，通过逐条的从存储器中取
出程序中的指令并执行指令所规定的操作而实现某种特定的功能。微型计算机的软件包括系统软件和用户（应用）软件。 关键词：计算机系统硬件存储器控制器运算器软件 目录 摘要 (2) 第一章总体设计 (4) 问题描述 (4) 实验环境 (4) 软件介绍 (4) 模块介绍 (4) 实验目的 (5) 实验内容 (5) 第二章原理图 (6) 第三章管脚分配 (7) 第四章微程序设计 (8) 1. alu_74181 (8)
2. romc (9) 第一章总体设计 问题描述 从两个reg_74244中分别取出两数经过总线，各自分别到达两个寄存器reg_74373，再由两个寄存器到达运算器alu_74181，在运算器里经过运算得出结果，结果再由总线传输进入另外的一个寄存器reg_74373，输出。 实验环境 软件介绍 ISE的全称为Integrated Software Environment，即“集成软件环境”，是Xilinx公司的硬件设计工具。它可以完成FPGA开发的全部流程，包括设计输入、仿真、综合、布局布线、生成BIT文件、配置以及在线调试等，功能非常强大。ISE除了功能完整，使用方便外，它的设计性能也非常好，拿ISE 9.x来说，其设计性能比其他解决方案平均快30%，它集成的时序收敛流程整合了增强性物理综合优化，提供最佳的时钟布局、更好的封装和时序收敛映射，从而获得更高的设计性能。 模块介绍 微程序控制器 微程序控制器是一种控制器，同组合逻辑控制器相比较，具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点，因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器，并已被
1、若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是 C______。 A. 阶符与数符相同为规格化数 B. 阶符与数符相异为规格化数 C. 数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数 D. 数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数 2、16位字长的定点数，采用2的补码形式表示时,所能表示的整数范围是 ___A___。 A . -215 ~ +（215 -1） B. -（215–1）~ +（215–1） C. -（215 + 1）~ +215 D. -215 ~ +215 3、容量是128M*32的内存，若以字节编址，至少需要__C____根地址线。 A. 16 B. 29 C. 27 D. 32 4、某计算机字长16位，它的存贮容量是64KB，若按字编址，那么它的寻址 范围是___B_。 A、0~64K B、0~32K C、0~64KB D、0~32KB 5、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是__B____。 A. 扩大主存贮器的容量 B. 解决CPU和主存之间的速度匹配问题 C. 扩大CPU中通用寄存器的数量 D. 既扩大主存的容量，又扩大CPU通用寄存器的数量 6、以某个寄存器的内容为操作数地址的寻址方式称为__C____寻址。 A. 直接 B. 间接 C. 寄存器直接 D. 寄存器间接 7、在cache的映射方式中不需要替换策略的是_A_____。 A. 全相联映射方式 B. 直接映射方式 C. 组相联映射方式 8、在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是__B____。 A 主存地址寄存器 B 程序计数器 C 指令寄存器 D 状态条件 寄存器 9、. 微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是___C___。 A. 每一条机器指令由一条微指令来执行 B. 每一条机器指令由一段微程序来解释执行 C. 每一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 D. 每一条微指令由机器指令来解释执行 10、微程序控制存储器容量为128 X 36位，测试条件有4个，微指令采用 水平格式，则对应的3个字段长度分配是 B 。 A . 控制字段29位，测试字段2位，微地址字段5位 B . 控制字段26位，测试字段4位，微地址字段6位 C . 控制字段25位，测试字段4位，微地址字段7位 D . 控制字段26位，测试字段2位，微地址字段8位 11、SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为 ___D___。 A 64，16 B 16，64 C 64，8 D 16，16 。 12、四片74181ALU和一片74182CLA器件相配合，具有如下进位传送功能 ____B__。
计算机组成原理作业 1 某机主存容量为4M×16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统能完成97种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式。 （1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用。 （2）该指令直接寻址的最大范围。 （3）一次间址和多次间址的寻址范围。 （4）立即数的范围（十进制数表示。） （5）相对寻址的位移量（十进制数表示）。 （6）上述六种寻址方式的指令哪一种执行时间最短？哪一种最长？哪一种便于用户编制处理数组问题的程序？哪一种便于程序浮动？ 为什么？ （7）如何修改指令格式，使指令的直接寻址范围可扩大到4M? (8)为使一条转移指令能转移到主存的任一位置，可采取什么措施？请简要说明。 2 假设某机的指令长度可变（长度在1~4个字节内变化）。而且CPU 与存储器的数据的传送宽度为32位（每次读取32位）。试问如何区分一个存储字包含多少条指令？ 3 说明数据在存储器中可以按“边界对准”或“边界不对准”两种方式存放的特点，并分析其利弊。 4 假设指令字长为16位，操作数的地址码位6位，指令有零地址、一地址、二地址、三地址格式。
（1）设操作码固定，若零地址指令有M种，一地址指令有N种，则二地址指令最多有几种？ （2）采用扩展操作码技术，二地址指令最多有几种？ （3）采用扩展操作码技术，若二地址指令有P条，零地址指令有Q 条，则一地址指令最多有几种？ 5 某机器采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址。机器配备有如下硬件: ACC、MAB、MDR、PC、X、MQ、IR以及变址寄存器R X和基址寄存器R B，均为16位。 （1）若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是多少？一次间址的寻址范围是多少？画出其指令格式并说明个字段的含义。 （2）若采用双字长指令，操作码位数及寻址方式不变，则指令可直接寻址的范围是多少？画出其指令格式并说明个字段的含义。（3）若存储字长不变，可采用什么方法访问容量为8MB的主存？需增设哪些硬件？ 6 设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码，第二个字节是相对位移量，用补码表示。每当CPU从存储器取出一个字节时，即自动完成（PC）+1—>PC。 （1）设当前PC值为3000H，试问转移后的目标地址范围是什么？（2）设当前PC值为2000H，要求转移到201BH，则转移指令的第二字节的内容是什么？
《计算机组成原理》课程设计说明书（课题二） 信息工程学院
目录 1 课程设计的目的 (1) 2 设计内容与要求 (1) 2.1 题目 (1) 2.2 功能 (1) 2.3 算法原理 (1) 3 主要技术指标及特点 (4) 3.1 登录窗体 (4) 3.2操作界面 (7) 3.3定点小数机器表示窗口界面 (9) 3.4定点小数变形补码加减运算界面 (13) 3.5定点小数的原码乘法界面 (16) 3.6浮点数加减运算界面 (19) 3.7帮助界面 (26) 4 设计小结 (27) 参考文献 (28)
计算机组成原理算法实现（二） 1 课程设计的目的 本课程设计是在学完本课程教学大纲规定的全部内容、完成所有实践环节的基础上，旨在深化学生学习的计算机组成原理课程基本知识，进一步领会计算机组成原理的一些算法，并进行具体实现，提高分析问题、解决问题的综合应用能力 2 设计内容与要求 2.1 题目 计算机组成原理算法实现（二） 2.2 功能 能够实现定点小数的机器数表示、定点小数的变形补码加减运算、定点小数的原码一位乘法运算和浮点数的加减运算。 2.3 算法原理 数据表示方法： 计算机中常用的数据表示格式有两种，一是定点格式，二是浮点格式。 （1)定点表示：约定机器中所有数据的小数点位置是固定的。由于约定在固定的位置，所以小数点就不再使用记号“.”来表示。 （2）浮点表示：定点数表示的数的范围有限，为了扩展数的表示范围，按照科学记数法表示数据的方式，任何一个二进制数N都可以表示成如下的格式： N＝M*2e M ：尾数，是一个纯小数，决定数据的表示精度 e ：指数，又称为阶码，是一个整数，决定数据的表示范围 数的机器码表示： 一般书写所表示的数据称为真值，在计算机中为了表示符号位，通常把符号位和数字位一起编码来表示相应的数，形成了各种数据的存储和表示方法，这些编码称为机器码。常用的机器码有原码、反码、补码和移码。 （1）原码：原码的数值部分是该数的绝对值，最高位表示符号位，最高位为0是正数，最高位为1是负数。
计算机组成原理_在线作业_2 交卷时间：2016-06-11 14:27:15 一、单选题 1. (5分) 用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为（）寻址。 ? A. 间接 ? B. 寄存器直接 ? C. 寄存器间接 ? D. 直接 纠错 得分：5 知识点：4.4 典型指令 展开解析 答案B 解析 2. (5分) 程序查询方式的接口电路中应该包括（）。 ? A. 设备选择电路、设备控制电路、设备状态标志 ? B. 设备选择电路、数据缓冲寄存器、设备控制电路
? C. 设备选择电路、数据缓冲寄存器、设备状态标志 ? D. 设备控制电路、数据缓冲寄存器、设备状态标志 纠错 得分：0 知识点：8.2 程序查询方式 展开解析 答案C 解析 3. (5分) 1946年研制成功的第一台电子数字计算机称为（），1949年研制成功的第一台程序内存的计算机称为（）。 ? A. ENIAC , UNIVACI ? B. EDVAC ，MARKI ? C. ENIAC , MARKI ? D. ENIAC , EDSAC 纠错 得分：5 知识点：1.1 计算机发展概述 展开解析 答案D 解析 4. (5分) 以下四种类型的半导体存储器中，以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传输
率最高的是（）。 ? A. 闪速存储器 ? B. SRAM ? C. EPROM ? D. DRAM 纠错 得分：5 知识点：3.4 高速存储器 展开解析 答案A 解析 5. (5分) 一个存储单元是指能够存放（）的所有存储单元的集合。 ? A. 两个字节 ? B. 一个字节 ? C. 一个二进制信息位 ? D. 一个机器字 纠错 得分：5 知识点：1.3 计算机的基本组成 展开解析 答案D 解析 6.
第一章计算机组成基础 本章要点： 1．熟悉计算机基本知识和软硬件系统组成（四、五级） 2．熟悉Windows2000操作系统，掌握ping、tracert，ipconfig命令的使用。（四、五级） 第一节计算机的基本组成与工作原理 1.1 计算机的硬件系统 计算机硬件系统是由中央处理器、存储器和输出/输入设备组成的。输入设备是用来输入原始数据和处理这些数据的设备。输入的信息有数字、符号、字母、图像、声音和控制符等。输出设备用来输出计算机的处理结果，输出的可以是字母、数字、表格和图形等。常用输出设备为打印机及显示器。常用的输入设备为键盘、鼠标、扫描仪等。存储器用来存放程序和数据，是计算机各种信息的存储和交流中心。存储器又有主存储器与辅存储器之分。计算机正在运行的程序和数据是存放在主存储器中的，主存储器是高速、暂存性存储器；辅助存储器用来存放大量的、需要长期保存的数据。当计算机需要处理存放在辅助存储器中的数据时，需要将数据从外部存储器调入主存储器。 中央处理器又称CPU，由运算器和控制器组成。运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件，控制器主要实现计算机本身运行过程的自动化。在早期的计算机内它们是分开的，由于电路集成度的提高，现在已把它们集成在一个芯片里。在计算机中，各部件间来往的信号可分成3种：地址、数据和控制信号。通常这些信号是通过总线传递的。如图1-3所示。
图1-3 硬件系统示意图 CPU发出的控制信号，经控制总线送到存储器和输入/输出设备，控制这些部件完成预定的操作。与此同时，CPU经地址总线向存储器或输入/输出设备发送地址，使得计算机各个部件中的数据能根据需要互相传送。如图1-4所示。 图1-4 各部件数据互相传送 1. 运算器 运算器是计算机的核心部件，是对信息进行加工、运算的部件，它的速度几乎决定了计算机的计算速度。运算器的主要功能是对二进制编码进行算术运算
《计算机组成原理》作业参考答案 作业一 1.计算机的主要性能指标包括哪些？ 答：计算机的主要技术性能指标有下面几项：主频、字长、存储容量、存取周期和运算速度等。 （1）主频：主频即时钟频率，是指计算机的CPU在单位时间内发出的脉冲数。 （2）字长：字长是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数，它与计算机的功能和用途有很大的关系。字长决定了计算机的运算精度，字长长，计算机的运算精度就高。字长也 影响机器的运算速度，字长越长，计算机的运算速度越快。 （3）存储容量：计算机能存储的信息总字节量称为该计算机系统的存储容量存储容量的单位还有MB（兆字节）、GB（吉字节）和TB（太字节）。 （4）存取周期：把信息代码存入存储器，称为“写”；把信息代码从存储器中取出，称为“读”。 存储器进行一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间(或读写时间)，而连 续启动两次独立的“读”或“写”操作(如连续的两次“读”操作)所需的最短时间，称为存 取周期(或存储周期)。 （5）运算速度：运算速度是一项综合性的性能指标。衡量计算机运算速度的单位是MIPS(百万条指令/秒)。因为每种指令的类型不同，执行不同指令所需的时间也不一样。过去以执行定点加 法指令作标准来计算运算速度，现在用一种等效速度或平均速度来衡量。等效速度由各种指 令平均执行时间以及相对应的指令运行比例计算得出来，即用加权平均法求得。 2.说明常见的计算机分类方法及其类型。 答：计算机有多种分类方法。常见的分类方法有以下几种： （1）按处理的信息形式分。可分为数字计算机和模拟计算机。用脉冲编码表示数字，处理的是数字信息，这类计算机是数字计算机；处理长度、电压、电流等模拟量的计算机称为模拟计算 机。本书介绍的是数字计算机的组成原理。 （2）按字长分。可分为 8 位机、16位机、32位机和64位机等。 （3）按结构分。可分为单片机、单板机、多芯片机与多板机。 （4）按用途分。可分为工业控制机与数据处理机等。 （5）按规模分。可分为巨型机、小巨型机、大中型机、小型机、工作站和微型机(PC机)六类。 作业二 1.计算机中为什么采用二进制数码？ 答：这是由计算机电路所采用的器件决定的。计算机中采用了具有两个稳态的二值电路，用二值电路只能代表两个数码： 0和1。比如，采用正逻辑表示，是以低电位表示数码“0”，高电位表示数码“1”；负逻辑表示，则以高电位表示数码“0”，低电位表示数码“1”。在计算机中采用二进制，具有运算规则简单，物理上实现方便，成本低廉，数码“1”和“0”正好与逻辑命题中的两个值“True”、“False”相对应，为计算机中实现逻辑运算和程序中的逻辑判断提供了便利条件等优点。 2.不同进制之间数据的转换计算。 （1）(15.34)8 转换为对应的二进制数、十六进制数和十进制数； （2）二进制数10011100和0.01011转换为十进制数。 答：（1） (15.34)8＝(1101.0111)2＝(13.4375)10＝(E.7)16 （2） (10011100)2 ＝(156)10 (0.01011)2＝(0.34375)10
计算机专业基础综合计算机组成原理（输入／输出(I／O)系统） 历年真题试卷汇编2 (总分：64.00，做题时间：90分钟) 一、单项选择题(总题数：25，分数：50.00) 1.计算机的外部设备是指____。 （分数：2.00） A.输入／输出设备 B.外存储器 C.输入／输出设备和外存储器√ D.电源 解析：解析：考查计算机外部设备的概念。除主机以外的硬件装置统称为外部设备或外围设备，包括输入／输出设备和外存储器。 2.下列说法正确的是____。 （分数：2.00） A.计算机中一个汉字内码在主存中占用4B B.输出的字型码16×16点阵在缓冲存储区中占用32B √ C.输出的字型码16×16点阵在缓冲存储区中占用16B D.以上说法都不对 解析：解析：考查基本概念。计算机中一个汉字内码在主存中占用2B，输出的字型码16×16点阵在缓冲 存储区中占用(16×16／8)B=32B。 3.对于字符显示器，主机送给显示器的是打印字符的____。【北京理工大学2002年】 （分数：2.00） A.AscII码√ B.列点阵码 C.BCD码 D.行点阵码 解析：解析：考杏字符显示器。当显示器刷新显示时，首先要从缓冲存储器中读出一个要显示的字符编码，即打印字符的ASCII码，然后以此编码为依据，到字符发生器读取该字符的第1行光点信息，然后通过并串转换电路，变成串行信息送到CRT显示。对于字符显示器来说，生机送给显示器的是打印字符的ASCII 码，而从字符发生器中取出的是字符的行点阵码。 4.在打印机或显示器的字库中，存放着字符的____。【北京理工大学2002年】 （分数：2.00） A.二进制码 B.ASCII码 C.BCD码 D.点阵编码√ 解析：解析：考查打印机和显示器的字符存放方式。在打印机或显示器的字库中，存放着字符的点阵编码。 5.CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量为____。【大连理工大学2005年】 （分数：2.00） A.256MB B.1MB √ C.256KB D.32MB 解析：解析：考查刷新存储器容量的计算。刷新存储器的容量为1024×1024×8bit=1MB。
计算机组成原理_在线作业_3 交卷时间：2016-06-11 14:32:52 一、单选题 1. (5分) 系统总线中控制线的功能是（）。 A. 提供主存、I / O接口设备的响应信号 B. 提供数据信息 C. 提供主存、I / O接口设备的控制信号响应信号 D. 提供时序信号 纠错 得分： 0 知识点：总线的概念和结构形态 展开解析 答案C 解析 2. (5分) 双端口存储器在（）情况下会发生读/写冲突。 A. 左端口与右端口的地址码不同 B. 左端口与右端口的数据码不同 C. 左端口与右端口的地址码相同 D. 左端口与右端口的数据码相同
纠错 得分： 5 知识点： CACHE存储器 展开解析 答案C 解析 3. (5分) 在计算机中字符采用（）表示。 A. 原码 B. ASCII码 C. 补码 D. 反码 纠错 得分： 5 知识点：数据表示(数据与文字表示方法) 展开解析 答案B 解析 4. (5分) 某寄存器中的值有时是地址，因此只有计算机的（）才能识别它。 A. 译码器 B. 指令 C. 判别程序 D. 时序信号 纠错
得分： 5 知识点：指令格式 展开解析 答案B 解析 5. (5分) 某计算机字长16位，它的存贮容量是64K，若按半字编址，那么它的寻址范围是（）。 A. 32K B. 64KB C. 32KB D. 64K 纠错 得分： 0 知识点： RAM 展开解析 答案D 解析 6. (5分) CPU 中通用寄存器的位数取决于（）。 A. 存储容量 B. 指令的长度 C. 机器字长 D. CPU的管脚数 纠错 得分： 5
知识点： CPU 的功能和组成 展开解析 答案C 解析 7. (5分) 中断向量地址是（）。 A. 中断返回地址 B. 中断服务例行程序入口地址 C. 子程序入口地址 D. 中断服务例行程序入口地址的指示器纠错 得分： 0 知识点：程序中断方式 展开解析 答案D 解析 8. (5分) DRAM利用（）作为一个存储元。 A. 触发器 B. MOS晶体管和电容 C. 储存器 D. MOS晶体管 纠错 得分： 5 知识点： ROM和 FLASH ROM
1、计算机的发展 1946年2月，美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的莫克利(John W. Mauchly)和埃克特(J. Presper Eckert)，研制成功了世界上第一台大型通用数字电子计算机ENIAC(爱尼亚克)，这台计算机最初专门用于火炮弹道计算，后经多次改进后，成为了能进行各种科学计算的通用计算机。ENIAC不是一台机器，而是一屋子机器(如图1-4)，它大约使用了18000个电子管，1500个继电器，重30t，占地面积约170m2，总耗资达48.6万美元。1955年10月2日，ENIAC 正式退休，实际运行了80223小时。但是，这台计算机仍然采用外加式程序，尚未完全具备现代计算机的主要特征。 新的重大突破是由数学家冯·诺伊曼(John V on Neumann)领导的设计小组完成的。1945年他们发表了一个全新的“存储程序式通用电子计算机”设计方案，1946年6月，冯·诺伊曼等人提出了更为完善的设计报告《电子计算机装置逻辑结构初探》。1949年，英国剑桥大学数学实验室率先研制成功EDSAC (电子离散时序自动计算机)。至此，电子计算机发展的萌芽时期遂告结束，开始了现代计算机的发展时期。 2、现代计算机的发展 在现代计算机诞生后的60年中，计算机所采用的基本电子元器件已经经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路4个发展阶段(见表1-1)。 第一代计算机采用电子管作为基本电子元件。当时，主存储器有水银延迟线存储器、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓和磁心存储器等类型。由于电子管体积大、耗电多，这一代计算机运算速度低，存储容量小，可靠性差及造价昂贵。在计算机中，几乎没有什么软件配置，编制程序用机器语言或汇编语言。计算机主要用于科学计算和军事应用方面。代表机型为1952年由冯·诺依曼设计的EDV AC计算机，这台计算机共采用2300个电子管，运算速度比ENIAC提高了10倍，冯·诺依曼“程序存储”的设想首次在这台计算机上得到了体现。 2．2. 第二代(1954年—1963年) 第二代计算机采用晶体管作为基本电子原件。第二代计算机另一个很重要的特点是存储器的革命，1951年，当时尚在美国哈佛大学计算机实验室的华人留学生王安发明了磁芯存