计组课后

计算机组成课后答案第十章思考题10.1机器指令的典型元素是什么？答：机器指令的典型元素是操作码，源操作数的引用，结果操作数的引用，下一指令引用。

10.2什么类型的位置能保存源和目的的操作数？答：主存（或虚存），寄存器（I/O接口的端口）。

10.3若一个指令容有4个地址，每个指令的用途是什么？答：包括两个源操作数，一个结果，以及下一指令地址。

10.4列出并简介指令集设计的5个重要问题？答：（1）操作指令表：应提供多少和什么样的操作，操作将是何等的复杂。

（2）数据类型：对几种数据类型完成操作。

（3）指令格式：指令的（位）长度、地址数目、各个字段的大小等。

（4）寄存器：能被指令访问的CPU寄存器数目以及它们的用途。

（5）寻址方式：指定操作数地址的产生方式。

10.5在机器指令集中，典型的操作数类型是什么？答：地址、数值、字符、逻辑数据。

10.6压缩十进制表示数与IRA字符代码之间的关系是什么？答：数字0到9的IRA代码的样式是011****，其中后4位恰恰是0000到1001，即压缩十进制数的编码。

因此7位IRA代码与4位压缩十进制表示之间转换是十分方便的。

10.7算数移位和逻辑移位有何区别？答：逻辑移位（无符号<<,>>,java>>>>）：一个字的各位左移或右移，一端移出的位丢失，另一端是0被移入。

算术移位（有符号补码<<,>>）：把数据看做是有符号整数而不移符号位。

算数右移（有符号补码>>）：左边符号位（高位）填充。

算数左移：无溢出时，算数左移和逻辑左移都相当于乘以2。

如果出现溢出，算数左移和逻辑左移将产生不同的结果，但算数左移仍保留数的符号位不变。

10.8为何要控制传递（转移）指令？答：（1）实现一个应用需要上千条甚至上百万条指令，若每条指令必须分立的写出，这将会是非常麻烦的事情。

若一个表或者列表来处理，则可使用程序循环的方法，一个指令序列重复执行直到所有的数据被处理。

第4 章存储器1.解释概念：主存、辅存、Cache RAM SRAM DRAMROMPROMEPROVEEPROM CDRO、MFlash Memory 。

答：主存：主存储器，用于存放正在执行的程序和数据。

CPU可以直接进行随机读写，访问速度较高。

辅存：辅助存储器，用于存放当前暂不执行的程序和数据，以及一些需要永久保存的信息。

Cache：高速缓冲存储器，介于CPU和主存之间，用于解决CPU和主存之间速度不匹配问题。

RAM半导体随机存取存储器，主要用作计算机中的主存。

SRAM 静态半导体随机存取存储器。

DRAM 动态半导体随机存取存储器。

ROM 掩膜式半导体只读存储器。

由芯片制造商在制造时写入内容，以后只能读出而不能写入。

PROM 可编程只读存储器，由用户根据需要确定写入内容，只能写入一次。

EPRO M紫外线擦写可编程只读存储器。

需要修改内容时，现将其全部内容擦除，然后再编程。

擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷泄露而实现。

EEPROM电擦写可编程只读存储器。

CDROMI只读型光盘。

Flash Memory :闪速存储器。

或称快擦型存储器。

2.计算机中哪些部件可以用于存储信息？按速度、容量和价格/ 位排序说明。

答：计算机中寄存器、Cache主存、硬盘可以用于存储信息。

按速度由高至低排序为：寄存器、Cache主存、硬盘；按容量由小至大排序为：寄存器、Cache主存、硬盘；按价格/位由高至低排序为：寄存器、Cache主存、硬盘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。

作业解答第一章作业解答1.1 基本的软件系统包括哪些内容？答：基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。

系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。

包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。

1.2 计算机硬件系统由哪些基本部件组成？它们的主要功能是什么？答：计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。

输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。

输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。

存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。

运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。

控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。

1.3 冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序方式？答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。

2) 采用二进制形式表示数据和指令。

3) 采用存储程序方式。

存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。

在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。

1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中心？答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。

随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。

同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。

解释下列名词摩尔定律：对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测，其主要内容是：成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番，性能将提高一倍，而其价格将降低一半。

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。

控制器：计算机的指挥中心，它使计算机各部件自动协调地工作。

时钟周期：时钟周期是时钟频率的倒数，也称为节拍周期或T周期，是处理操作最基本的时间单位。

多核处理器：多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。

字长：运算器一次运算处理的二进制位数。

存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。

CPI：指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。

MIPS：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。

CPU时间：计算某个任务时CPU实际消耗的时间，也即CPU真正花费在某程序上的时间。

计算机系统的层次结构：计算机系统的层次结构由多级构成，一般分成5级，由低到高分别是：微程序设计级，机器语言级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。

基准测试程序：把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。

软/硬件功能的等价性：从逻辑功能的角度来看，硬件和软件在完成某项功能上是相同的，称为软/硬件功能是等价的，如浮点运算既可以由软件实现，也可以由专门的硬件实现。

固件：是一种软件的固化，其目的是为了加快软件的执行速度。

可靠性：可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。

产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。

MTTF：平均无故障时间，指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。

MTTR：系统的平均修复时间。

MTBF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。

可用性：指系统在任意时刻可使用的概率，可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。

第1 章习题答案5．若有两个基准测试法度P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格辨别是5000元和8000元，下表给出了P1和P2在M1和M2上所花的时间和指令条数。

请回答下列问题：（1）对P1，哪台机器的速度快？快几多？对P2呢？（2）在M1上执行P1和P2的速度辨别是几多MIPS？在M2上的执行速度又各是几多？从执行速度来看，对P2，哪台机器的速度快？快几多？（3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHz和1.2GHz，则在M1和M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI各是几多？（4）如果某个用户需要年夜量使用法度P1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，该用户需要年夜批购进机器时，应该选择M1还是M2？为什么？（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进年夜批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2？为什么？参考谜底：（1）对P1，M2比M1快一倍；对P2，M1比M2快一倍。

（2）对M1，P1的速度为：200M/10=20MIPS；P2为300k/0.003=100MIPS。

对M2，P1的速度为：150M/5=30MIPS；P2为420k/0.006=70MIPS。

从执行速度来看，对P2，因为100/70=1.43倍，所以M1比M2快0.43倍。

（3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10×800M/(200×106)=40。

在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：5×1.2G/(150×106)=40。

（4）考虑运行P1时M1和M2的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。

故性价比R为：R=1/(执行时间×价格)R越年夜说明性价比越高，也即，“执行时间×价格”的值越小，则性价比越高。

第二章运算方法和运算器练习一、填空题1. 补码加减法中，（符号位）作为数的一部分参加运算，（符号位产生的进位）要丢掉。

2. 为判断溢出，可采用双符号位补码，此时正数的符号用（00）表示，负数的符号用（11）表示。

3. 采用双符号位的方法进行溢出检测时，若运算结果中两个符号位（不相同），则表明发生了溢出。

若结果的符号位为（01），表示发生正溢出；若为（10），表示发生负溢出。

4. 采用单符号位进行溢出检测时，若加数与被加数符号相同，而运算结果的符号与操作数的符号（不一致），则表示溢出；当加数与被加数符号不同时，相加运算的结果（不会产生溢出）。

5. 利用数据的数值位最高位进位C和符号位进位Cf的状况来判断溢出，则其表达式为over=（C⊕Cf）。

6. 在减法运算中，正数减（负数）可能产生溢出，此时的溢出为（正）溢出；负数减（正数）可能产生溢出，此时的溢出为（负）溢出。

7. 补码一位乘法运算法则通过判断乘数最末位Yi和Yi-1的值决定下步操作，当YiYi-1=（10）时，执行部分积加【-x】补，再右移一位；当YiYi-1=（01）时，执行部分积加【x】补，再右移一位。

8. 浮点加减运算在（阶码运算溢出）情况下会发生溢出。

9. 原码一位乘法中，符号位与数值位（分开运算），运算结果的符号位等于（两操作数符号的异或值）。

10. 一个浮点数，当其补码尾数右移一位时，为使其值不变，阶码应该（加1）。

11. 左规的规则为：尾数（左移一位），阶码（减1）。

12. 右规的规则是：尾数（右移一位），阶码（加1）。

13. 影响进位加法器速度的关键因素是（进位信号的传递问题）。

14. 当运算结果的补码尾数部分不是（11.0×××××或00.1×××××）的形式时，则应进行规格化处理。

当尾数符号位为（01）或（10）时，需要右规。

王道计组课后题讲解【王道计组课后题讲解】计算机组成原理是计算机科学与技术领域的一门基础课程，它主要介绍了计算机的基本组成结构、工作原理和运行机制等方面的知识。

作为计算机专业的核心课程之一，计算机组成原理的学习对于理解计算机的运行原理和优化程序设计具有重要意义。

然而，由于课堂时间有限，老师可能无法详细解答每一个题目和问题。

因此，针对王道计组课后题，本文将进行详细讲解，帮助同学们更好地掌握计算机组成原理的相关知识。

一、题目一题目描述：什么是冯·诺依曼体系结构？请简要描述其主要特点。

解析：冯·诺依曼体系结构是一种基于存储程序概念的计算机体系结构，由冯·诺依曼于1945年提出，是现代计算机的基础。

其主要特点包括以下几点：1. 存储程序概念：冯·诺依曼体系结构中，指令和数据以相同的方式存储在计算机内存中，计算机按照存储器地址访问数据和指令。

这种存储程序的概念使得计算机能够根据存储在内存中的程序指令进行自动化运算。

2. 指令流水线：冯·诺依曼体系结构中的计算机通常采用指令流水线的执行方式，即将指令的执行过程分为多个阶段，使得多条指令可以同时执行，提高了计算机的运行效率。

3. 存储器与运算器分离：冯·诺依曼体系结构将存储器和运算器进行了明确的分离。

存储器负责存储数据和指令，而运算器负责进行运算和逻辑判断。

4. 程序控制：冯·诺依曼体系结构中，计算机根据存储在内存中的程序指令顺序执行，具有明确定义的程序控制结构，能够实现复杂的程序逻辑和功能。

二、题目二题目描述：什么是时序逻辑？请简要描述时序逻辑的工作原理。

解析：时序逻辑是一种基于时钟信号的数字电路设计方式，用于实现带有状态的计算和控制。

其工作原理如下：1. 时钟信号驱动：时序逻辑的工作是由时钟信号驱动的，时钟信号的频率决定了电路的工作速度。

在每个时钟周期内，时序逻辑会根据输入信号和当前状态，在下一个时钟上升沿的时刻更新输出信号和状态。

计组课程设计遇到的问题一、教学目标本章节的教学目标包括以下三个方面：1.知识目标：使学生掌握计算机组成原理的基本概念、基本原理和基本方法，能够理解计算机系统的整体结构和各组成部分的功能，了解计算机技术的发展趋势。

2.技能目标：培养学生运用计算机组成原理分析和解决实际问题的能力，能够根据实际需求设计简单的计算机系统。

3.情感态度价值观目标：培养学生对计算机技术的兴趣和好奇心，增强学生对计算机技术的自信心，培养学生团队合作、创新思维和持续学习的意识。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个部分：1.计算机系统的整体结构：计算机硬件系统、计算机软件系统、计算机系统的层次结构。

2.计算机硬件组成：中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备、总线系统。

3.计算机软件组成：操作系统、编程语言、应用软件。

4.计算机系统性能评价：性能指标、性能分析方法、性能优化策略。

5.计算机技术发展趋势：、大数据、物联网、量子计算等。

三、教学方法为了实现本章节的教学目标，将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过讲解计算机组成原理的基本概念、基本原理和基本方法，使学生掌握计算机系统的整体结构和各组成部分的功能。

2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解计算机系统性能评价的方法和技巧。

3.实验法：让学生亲自动手进行计算机硬件实验，加深对计算机硬件组成原理的理解。

4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队合作精神和创新思维。

四、教学资源为了支持本章节的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的计算机组成原理教材，如《计算机组成与设计：硬件/软件接口（原书第四版）》。

2.参考书：推荐学生阅读一些计算机组成原理相关的参考书籍，如《计算机组成（第3版）》。

3.多媒体资料：制作课件、教学视频等多媒体资料，以便为学生提供更加直观、生动的学习体验。

4.实验设备：准备计算机硬件实验设备，如CPU、存储器、输入输出设备等，以便进行实验教学。