67计算机组成原理4

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计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案
12． 因为任何操作可以由软件来实现， 也可以由硬件来实现； 任何指令的执行可以由硬 件完成，也可以由软件来完成。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。 13． 计算机应用和应用计算机在概念上是不等价的。 计算机应用是计算机学科与其他学科相结合的交叉学科， 是计算机学科的组成部分， 分 为数值计算和非数值应用两大领域。 应用计算机是借助计算机为实现特定的信息系统功能的手段。 在计算机系统的层次结构 中， 应用计算机是多级计算机系统层次结构的最终目标， 是高级语言级之上的服务层次。
计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案
计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案
白中英 戴志涛 李贞 等
第一章 ..............................................................................................................................................2 第二章 ..............................................................................................................................................4 第三章 ............................................................................................................................................15 第四章 ............................................................................................................................................20 第五章 ............................................................................................................................................22 第六章 ............................................................................................................................................28 第七章 ............................................................................................................................................32 第八章 ............................................................................................................................................35 第九章 ............................................................................................................................................37 第十章 ............................................................................................................................................39

为了实现即插即用（PnP）功能，PCI部件内都置有配置 寄存器，配置读和配置写命令就是用于在系统初始化时，对这 些寄存器进行读写操作。 PAR信号为校验信号，用于对AD0～ AD31和C／＃BE0～C／＃BE3的偶校验。
4.1.1 总线的分类
在微型计算机系统中，按照总线的规模、用途及应用场 合，可将总线分为以下三类。
1.
芯片总线又称元件级总线。这是在构成一块CPU插件或 用微处理机芯片组成一个很小系统时常用的总线，用于各芯 片(如CPU芯片、 储器芯片、I/O接口芯片等)之间的信息传送。 按所传送的信息类别不同，可将芯片总线分为传送地址、传 送数据和传送控制信息等三组总线，简称为地址总线、数据 总线和控制总线。
不能判别数据是否正确传送到对方，故大多采用双向方式，
即应答式异步通讯。
图4-5
数据口读选通
M / IO
工作流程：
1）当输入设备通过选 通信号STB将数据打入
数据
输入 设备
锁存 器
选通信号 +5v
STB
DQR
数据 缓冲器
三态 缓冲器
R D 系统数据线
D0—D7
D0 片选信号1 地址为8001H
地址 译码器
适当地选择总线、 不断地更新总线是十分必要的。 下面
是一些较流行的总线类型：
ISA (Industry Standard Architecture工业标准体系结构)， 是 现存最老的通用微机总线类型， 是与286-AT总线一起引入的。
EISA (Extended Industry Standard Architecture, 扩展的工业
计算机组成原理
第四章 系统总线
机械工业出版社 计算机组成原理 黄颖等主编 huangying@

计算机组成原理-完整版前言计算机组成原理是计算机科学中最基础的课程之一，它主要研究计算机系统的各个组成部分的原理和关系。

它是计算机科学中最基础的课程之一，也是理解其他计算机科学领域的必备基础。

本文将介绍计算机组成原理中涉及的各个方面，从处理器到内存，再到输入输出系统，以及操作系统和应用层，详细解释它们的工作原理和相互关系。

此外，我们还将介绍一些实际的例子，以帮助读者更好地理解这些概念。

计算机硬件组成处理器处理器是计算机的大脑，它是计算机中最为关键的部分之一。

处理器的任务是执行指令，它通过解码指令，再根据指令来执行相应的操作。

处理器包括控制单元和算术逻辑单元两部分。

控制单元是处理器的主控制中心，它决定了处理器要执行的操作，以及操作的顺序。

由于处理器的速度非常快，因此它能够在一个时钟周期内执行多个操作。

算术逻辑单元（ALU）则用于执行运算操作，例如加减乘除、位移等。

ALU从寄存器中读取数据，并根据指令进行相应的计算和操作。

存储器存储器用于存储计算机中的数据和指令。

存储器被分为两种类型：内存和外存。

内存是指计算机中直接可访问的存储，例如DRAM。

它是用于临时存储程序和数据的地方。

内存的访问速度非常快，但只能存储有限的数据量。

外存则是指计算机中不直接可访问的存储，例如硬盘。

它用于长期存储数据和程序。

虽然外存的访问速度相对较慢，但它能够存储大量的数据和程序。

输入输出设备输入输出设备是与计算机交互的途径，例如键盘、鼠标和显示器等。

输入设备用于将数据输入到计算机中，输出设备则用于从计算机中输出数据。

计算机系统架构冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是计算机系统的经典架构，它由储存器、算术逻辑单元、控制单元和输入输出设备组成。

程序存储在内存中，并通过控制单元来控制执行。

该体系结构具有良好的扩展性和通用性，适用于大多数计算机系统。

哈佛体系结构哈佛体系结构是一种采用不同存储器分别用于程序和数据存储的计算机系统。

储器中（由变址寄存器和位移量决定）所以是RS型指令。
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精选课件
2021/6/9
4.3 指令和数据的寻址方式
在存储器中，操作数或指令字写入或读出的方式， 有地址指定方式、相联存储方式和堆栈存取方式。
当采用地址指定方式时，寻找指令或操作数有效 地址的方式 指令寻址
顺序寻址 跳跃寻址
操作数寻址
PC存放下一条指令的地址
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跳跃寻址
目标地址－＞PC
当程序中出现分支或循环时，就会改变程序的执 行顺序。此时对指令寻址就要采取跳跃寻址方式。
所谓跳跃，就是指下条指令的地址不是通过程序 计数器PC当前值获得的，而是由指令本身给出。
跳跃的处理方式是重新修改PC的内容。然后进入 取指令阶段。
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4.2.2 地址码(AC)
(3)二地址指令 (A1) OP (A2) -> A1
(4)三地址指令 (A1) OP (A2) -> A3
A1为被操作数地址，也称源操作数地址； A2为操作数地址，也称终点操作数地址； A3为存放结果的地址。 A1，A2，A3可以是内存中的单元地址，也可以是运算器
n=2L 定长指令、变长指令（固定位数和可变位数）
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4.2.2 地址码(AC)
地址码通常指定参与操作的操作数的地址或操作数本身 地址码包括被操作数，操作数，操作结果
三地址格式 操作码
二地址格式 操作码
一地址格式 零地址格式
操作码 操作码
Ａ1
Ａ2
Ａ3
Ａ1
Ａ2
Ａ1
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精选课件

计算机组成原理详解计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的重要基础学科，它研究计算机硬件系统的各个组成部分以及它们之间的相互关系。

本文将以问题-解决的方式，详细阐述计算机组成原理的各个方面。

一、计算机组成原理的基本概念计算机组成原理是指计算机硬件系统的组成和工作原理，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备等。

其中，中央处理器负责执行各种计算和控制操作，存储器用于存储程序和数据，输入设备用于接收外部信号，输出设备用于显示计算结果或向外部发送信号。

二、计算机组成原理的关键技术1. 计算机指令系统计算机指令系统是计算机最基本的工作方式，它由指令集、寻址方式和指令执行流程等构成。

指令集是计算机能够执行的全部指令的集合，不同的计算机体系结构有不同的指令集。

寻址方式是指计算机执行指令时如何找到指令所需的操作数和结果存放的位置。

指令执行流程是指计算机按照指令顺序执行，逐条完成计算任务。

2. 计算机运算方法计算机运算方法包括算术运算和逻辑运算。

算术运算是对数据进行数字计算，包括加法、减法、乘法和除法等。

逻辑运算是对数据进行判断和比较，包括与、或、非和异或等。

计算机通过算术运算单元（ALU）和逻辑运算单元（ALU）来实现这些运算。

3. 计算机存储系统计算机存储系统用于存储程序和数据，包括主存储器和辅助存储器。

主存储器是计算机能够直接访问的存储空间，通常采用随机存储器（RAM）或只读存储器（ROM）。

辅助存储器是主存储器之外的存储设备，例如硬盘、光盘和磁带等。

4. 计算机输入输出系统计算机输入输出系统用于实现计算机与外部设备的数据交换，包括输入设备和输出设备。

输入设备用于将外部数据传输到计算机中，常见的有键盘、鼠标和扫描仪等。

输出设备用于将计算机处理的结果显示或输出到外部，常见的有显示器、打印机和音响等。

5. 计算机控制系统计算机控制系统用于协调和控制计算机系统的各个部件，包括指令控制、时序控制和数据传输控制等。

第4章习题参考答案1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？答：不合理。

指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。

一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。

2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。

答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。

双操作数指令3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1) 单字长二XXX指令。

(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。

(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。

(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。

4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

15 10 9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)双字长二XXX指令，用于访问存储器。

(2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。

(3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。

有效XXX可通过变址寻址求得，即有效XXX等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。

5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。

根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；(2)因为OP为4位，所以最多可以有16种操作。

计算机组成原理计算机组成原理是指计算机硬件系统的结构与功能，包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等。

了解计算机组成原理对于理解计算机工作原理和性能优化非常重要。

本文将介绍计算机组成原理的一些基础概念，包括指令执行周期、流水线技术、存储器层次结构等。

一、指令执行周期在计算机执行程序时，每条指令需要经历一系列的步骤，这些步骤被称为指令执行周期。

一个完整的指令执行周期包括取指令、译码、执行、访存和写回这五个阶段。

取指令阶段从内存中获取指令，译码阶段解析指令的含义，执行阶段进行运算，访存阶段进行内存读写操作，写回阶段将结果写回寄存器。

二、流水线技术为了提高计算机的运行速度，引入了流水线技术。

流水线技术将指令执行周期中的各个阶段划分为若干个子阶段，并行地执行多条指令。

这样可以使整个系统达到同时进行多个指令处理的效果，提高了计算机的效率。

然而，由于流水线带来的指令冲突和数据冲突问题需要解决，例如流水线暂停、插入空指令等。

三、存储器层次结构存储器层次结构是计算机系统中的重要组成部分，它包含了多级存储器，用于解决存储器容量和访问速度之间的矛盾。

存储器层次结构由高速缓存、主存和辅助存储器构成。

高速缓存是位于CPU内部的一级缓存，存放最常用的数据和指令，访问速度非常快。

主存是存放大量数据和指令的地方，访问速度相对较慢。

辅助存储器包括硬盘、光盘等，容量大但访问速度最慢。

四、总线与I/O设备总线是计算机内部各个组件之间传输数据和控制信息的公共通道。

计算机系统中有多个总线，包括数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线用于传输数据，地址总线用于传输地址信息，控制总线用于传输控制信号。

I/O设备是计算机与外部交互的接口，包括键盘、鼠标、打印机等。

通过总线，计算机可以与这些设备进行数据交换。

五、中央处理器中央处理器是计算机的核心组件，负责执行指令和进行运算。

中央处理器由控制器和运算器组成。

控制器负责控制指令的执行，包括指令的获取、译码和执行。

计算机组成原理_第四版课后习题答案(完整版)计算机组成原理_第四版课后习题答案(完整版)由于题目要求按照题目的格式进行回复，因此将根据“计算机组成原理_第四版课后习题答案(完整版)”的格式进行回复。

第一章介绍计算机组成原理的重要性计算机组成原理是计算机科学中最基础的一门课程之一。

它涵盖了计算机的基本组成部分，包括处理器、存储器、输入输出设备等，并通过解析计算机的工作原理和实现方式来帮助我们理解计算机的工作方式。

第一章主要介绍了计算机组成原理的重要性和作用。

在本章中，我们将学习计算机体系结构的基本概念和术语，并了解到计算机组成原理对于学习和理解计算机硬件和软件之间的关系至关重要。

第二章计算机组成原理的基础知识第二章主要介绍计算机的基本组成部分和它们的功能。

这些组成部分包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。

2.1 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的大脑，负责执行各种计算和控制任务。

它由运算器、控制器和寄存器组成。

运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责解析和执行指令，寄存器用于存储指令和数据。

2.2 存储器存储器用于存储指令和数据。

它分为主存储器（RAM）和辅助存储器（如硬盘、光盘等）。

主存储器用于临时存储正在执行的指令和数据，而辅助存储器用于长期存储数据。

2.3 输入输出设备输入输出设备用于与计算机进行交互。

常见的输入设备有键盘、鼠标，常见的输出设备有显示器、打印机等。

它们使我们能够通过输入设备将数据输入到计算机中，并通过输出设备将计算机处理的结果输出。

第三章计算机的指令和指令系统第三章主要介绍计算机的指令和指令系统。

指令是计算机中最基本的操作单位，它由操作码和操作数组成。

指令系统定义了计算机所支持的指令的集合和它们的格式。

3.1 指令和指令格式指令是计算机中最基本的操作单位，它由操作码和操作数组成。

指令格式定义了指令的布局和组织方式，常见的指令格式有累加器型、立即寻址型、间接寻址型等。

1. 设[X]补= a7.a6a5…a0 , 其中ai取0或1，若要x＞－0.5,求a0，a1，a2，…，a6 的取值。

解：（1）若a0=0，则x>0，也满足x>-0.5，此时a1至a6可任意（2）若a0=1，则x<=0，要满足x>-0.5，需a1=1即a0=1，a1=1，a2至a6有一个不为02. 设[X]补= a0，a1，a2…a6 , 其中ai取0或1，若要x＞－0.5,求a0，a1，a2，…，a6 的取值。

解：a0= 1，a1= 0， a2，…，a6=1…1。

3. 将下列十进制数表示成浮点规格化数，阶码3位，用补码表示；尾数9位，用补码表示。

（1） 27/64（2） -27/64解：（1）27/64=11011B× =0.011011B=0.11011B×浮点规格化数 : 1111 0110110000（2）-27/64= -11011B × = -0.011011B= -0.11011B×浮点规格化数 : 1111 10010100004.将下列十进制数表示成IEEE754标准的32为浮点规格化数。

（1） 27/64（2） -27/64解：E=-2+127=125=01111101 S=0M=1011 0000 0000 0000 0000 000最后为：0 01111101 1011 0000 0000 0000 0000 000E=-2+127=125=0111 1101 S=1M=1011 0000 0000 0000 0000 000最后为：1 01111101 1011 0000 0000 0000 0000 0005. 已知X和Y, 用变形补码计算X+Y, 同时指出运算结果是否溢出。

（1）X=0.11011 Y=0.00011（2）X= 0.11011 Y= -0.10101（3）X=-0.10110 Y=-0.000016. 已知X和Y, 用变形补码计算X-Y, 同时指出运算结果是否溢出。

计算机组成原理复习重点及要求第二章运算方法和运算器1．定点数的表示方法：掌握定点数的概念；掌握定点数的机器码表示（主要是原码、补码和移码）。

2．定点数的运算方法：掌握补码加减运算方法、溢出概念及检测方法。

3．定点运算器：掌握全加器的功能；掌握行波进位加减法器的结构及工作原理；理解多功能ALU的结构原理；掌握定点运算器的基本结构及其特点（包括单总线结构、双总线结构和三总线结构）。

4．浮点数的表示方法：掌握浮点数的概念；掌握浮点数表示的一般格式；掌握浮点数规格化表示的方法及其意义。

5．浮点数的运算方法：掌握浮点数的加减运算方法及步骤。

第三章存储系统1．理解多级存储器体系结构的意义及各级存储器的主要作用。

2．SRAM存储器：理解存储器芯片的逻辑结构（包括存储阵列、双译码方式、读写控制等）；掌握SRAM存储器芯片的外部引脚特征（包括地址、数据、控制引脚）；掌握SRAM存储器容量扩充方法（包括位扩展、字扩展、字位同时扩展，以及与CPU 的连接等）。

3．DRAM存储器：掌握DRAM存储器的存储原理；理解DRAM存储器的刷新问题及刷新方法；掌握DRAM存储器芯片的外部引脚特征。

4．ROM存储器：掌握ROM存储器的种类；掌握EPROM的擦、写特点。

5．Cache存储器：掌握cache存储器的作用及工作原理，理解程序局部性原理的意义；掌握cache－主存系统性能指标的计算方法（包括命中率、平均访问时间及效率）；掌握各种主存与cache的地址映射方式及其特点，理解各种映射方式下的主存与cache的地址格式及其各字段的含义；理解替换策略对cache存储器的意义。

6．虚拟存储器：掌握虚拟存储器的作用及相关概念；掌握各式虚拟存储器的工作原理及特点（包括页式、段式和段页式虚拟存储器）；掌握各式虚拟存储器的地址变换过程，掌握各自的虚地址格式及其各字段的含义。

第四章指令系统1．指令系统的基本概念：掌握机器指令、指令系统、系列机、CISC、RISC等概念。

计算机组成原理详解计算机组成原理是研究计算机系统的组成和工作原理的学科，它涉及计算机硬件和软件的各个方面，包括计算机的组件、功能模块、数据传输和处理等等。

在本文中，我们将详细介绍计算机组成原理的相关知识。

一、计算机的基本组成计算机是由硬件和软件两个部分组成的。

硬件部分包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和各种接口。

而软件部分则包括操作系统、应用软件和系统软件等。

1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行计算机的各种指令和数据处理操作。

CPU由控制器和运算器组成，其中控制器负责指令的解码和执行，而运算器负责数据的运算和处理。

2. 存储器存储器用于存储计算机运行时所需的数据和指令。

根据存储介质的不同，存储器可分为主存储器和辅助存储器两种。

主存储器用于存储当前正在执行的程序和数据，而辅助存储器则用于长期存储数据和程序。

3. 输入设备和输出设备输入设备用于向计算机输入数据和指令，常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等。

而输出设备则用于将计算机处理后的结果展示给用户，如打印机、显示器和音响等。

二、数据传输与控制数据传输是计算机组成原理中的重要内容之一，它指的是计算机内部和外部各个部件之间的数据传输和交换。

计算机通过总线系统实现各个组件之间的通信和数据传输。

1. 内部总线内部总线是计算机内部各个组件之间进行数据传输的通道，包括地址总线、数据总线和控制总线等。

地址总线用于传输指令和数据的地址，数据总线用于传输数据本身，而控制总线则用于传输控制信号。

2. 外部总线外部总线是计算机与外部设备之间进行数据传输的通道，包括系统总线、I/O总线和存储总线等。

系统总线连接CPU、内存和I/O设备，用于传输指令和数据。

I/O总线则用于连接输入设备和输出设备，实现数据的输入和输出。

三、指令的执行过程计算机执行程序的过程可以简化为取指令、译码、执行和存储结果等几个步骤。

具体流程如下：1. 取指令CPU从内存中取出一条指令，并将其存储在指令寄存器中。

电路、大规模和超大规模集成电路计算机。
3 按用途分：专用计算机和通用计算机。 4 通用机又分：超级计算机、大型机、服务器、PC机、
单片机和多核机。
2. 计算机的主要应用
1 科学计算 2 数据处理 3 过程控制 4 计算机辅助设计/辅助制造 5 人工智能
Back
➢1.2 计算机的发展史
1.2.1 计算机的五代变化
计算机简单组成框图
next
主机 CPU
主
ALU存 CU源自I/O设备计算机简单组成框图
Back
运算器：
功能是进行加减乘除等运算，除此以外 还可以进行逻辑运算，逻辑测试等。
Back
控制器：
功能是按照人们预先确定的操作步骤， 控制整机各部件步调一致的自动工作。
基本概念的理解：指令 指令格式 程序
指令周期 指令流 数据流 指令系统… …
➢ 计算机的性能指标：P5 ➢是在冯.诺依曼结构的基础上，从提高速度、
加大字长、扩大容量、降低成本、提高系 统可靠性和方便用户使用方面快速发展. ➢ 发展趋势：
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1.3 计算机的硬件
反馈 信息
输入设备
控制信号 请求信号
运算器
数 据
结 果
存储器
地
指
址
令
控制器
操作 命令
输出设备
控制信号 请求信号
➢ 20世纪70年代末才出现强大的通用16位微处理器，8086便 是其中之一(8088，准16位的CPU)。
➢ 在1981年，贝尔实验室和HP公司开发出了32位单片微处理 器。 Intel于1985年推出了32位微处理器Intel 80386。
➢ 到现在的64位处理器和多核处理器。

计算机组成原理计算机组成原理是指计算机由硬件和软件组成的过程和原理。

它涉及了计算机内部各部件的功能和相互关系，以及它们如何协同工作，实现计算、存储和通信等功能的基本原理。

计算机组成原理主要包括指令执行周期、存储器层次结构、总线结构、I/O系统、中央处理单元（CPU）、寄存器以及各种逻辑门电路等基本概念和原理。

计算机组成原理是计算机科学与技术的核心课程之一，它为我们深入了解计算机的工作原理以及如何有效地设计和优化计算机系统提供了重要基础。

指令执行周期是计算机工作的基本单位，它由取指令、指令译码、指令执行、访问存储器、写回数据等若干步骤组成。

存储器层次结构是指计算机系统中不同速度和容量的存储器层级，包括高速缓存、主存储器和辅助存储器等。

各级存储器通过读写控制线和数据线相连，实现数据的传输和存储。

总线结构是计算机内部各部件之间传输数据和控制信号的途径。

它包括数据总线、地址总线和控制总线等，用于在CPU、存储器和I/O设备之间传输数据和控制信息。

I/O系统是计算机与外部设备之间的接口，负责数据的输入输出和设备的管理。

它通过I/O控制器和外设接口等实现计算机与外部设备的通信。

CPU是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令。

它由控制单元和算术逻辑单元组成，控制单元负责指令的控制和管理，算术逻辑单元负责进行数据的运算和逻辑判断。

寄存器是CPU内部用于存储数据和指令的临时存储器，包括通用寄存器、指令寄存器、程序计数器等。

逻辑门电路是计算机中最基本的构建单元，包括与门、或门、非门等。

通过逻辑门的组合和连接，可以实现各种逻辑运算和控制功能。

计算机组成原理涉及的其他概念还包括指令集体系结构、流水线技术、中断处理等。

总之，计算机组成原理是计算机科学与技术中的重要基础课程，它为我们理解计算机工作原理、设计高效的计算机系统提供了基础。

通过学习计算机组成原理，我们可以更好地理解计算机的内部结构和原理，为后续的计算机体系结构、操作系统、编译原理等课程奠定坚实的基础。

兼容性：系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而指令系统是 兼容的，即各机种上基本软件可以通用。但由于不同机种推出的时间不同，在结构 和性能上有差异，做到所有软件都完全兼容是不可能的，只能做到“向上兼容”， 即低档机上运行的软件可以在高档机上运行。
编辑版pppt
返回 6
堆栈寻址
➢寄存器堆栈（硬堆栈） ➢存储器堆栈（软堆栈）
编辑版pppt
返回 12
扩展举例 ：设某机器的指令长度为16位，有4位基本操
作码字段和两个6位地址码字段，其格式如下：
15
12 11
0
OP
A1
65 A2
扩展方法：
1.二地址指令仅有15条，由4位基本操作码的0000—— 1110组合给出，余下的组合1111用于把操作码扩展到 A1，即从4位扩展到10位。
编辑版pppt
返回 9
4.2.3指令字长度
➢ 指令字长度：一个指令字包含二进制代码的位数。 ➢ 机器字长：计算机能直接处理的二进制数据的位数。 ➢ 单字长指令 ➢ 半字长指令 ➢ 双字长指令 ➢ 多字长指令的优缺点： 优点提供足够的地址位来解决访
问内存任何单元的寻址问题； 缺点必须两次或多次访问 内存以取出一整条指令，降低了CPU的运算速度，又占用 了更多的存储空间。 ➢ 等长指令字结构：指令系统中指令采用等长指令的优点： 各种指令字长度是相等的，指令字结构简单，且指令字长 度是不变的； ➢ 变长指令字结构：采用非等长指令的的优点：各种指令字 长度随指令功能而异，结构灵活，能充分利用指令长度， 但指令的控制较复杂。
编辑版pppt
返回 38
其他指令：
除以上各类指令外，还有状态寄存器置 位、复位指令，测试指令，停机指令，以及 其他一些特殊控制用的指令。

64KB
1K×4 1K×4
1K×4 1K×4
1K×4 1K×4
1K×4 1K×4
4KB
需12位地址
寻址： A11～A0
低位地址分配给芯片，高位地址形成片选逻辑。 芯片 芯片地址 片选信号 片选逻辑
1K
A9～A0
CS0
1K
A9～A0
CS1
1K
A9～A0
CS2
1K
A9～A0
CS3
A11A10 A11A10
第４章 存 储 器
4.1 概述 4.2 主存储器 4.3 高速缓冲存储器 4.4 辅助存储器
4.1 概 述
一、存储器分类
1. 按存储介质分类
(1) 半导体存储器 TTL 、MOS
易失
(2) 磁表面存储器 (3) 磁芯存储器 (4) 光盘存储器
磁头、载磁体
非 硬磁材料、环状元件 易
失
激光、磁光材料
2. 按存取方式分类
字扩展方式
A15
3/8
译
A14 A13
码 器
A12
A0 C P WE
U D7
111
000
001
010
011
100 101 110 CS CS
8K x 8 8K x 8 8K x 8 8K x 8 8K x 8 8K x 8 8K x 8 8K x 8
D0
（3）字位扩展：既增加字数，又增加字长
给出芯片地址分配与片选逻辑,并画出M框图。
1.计算芯片数
（1）先扩展位数，再扩展字（单元）数。
2片1K×4 4组1K×8
1K×8 8片 4K×8
（2）先扩展字数，再扩展位数。
4片1K×4 2组4K×4

0 1 1 0 1 0 0000000000 "" 0 1 1 0 1 0 1111111111
用户程序区 1K×8 位
第二步，根据地址范围的容量以及该范围在计算机系统中的作用，选择存储芯片。
根据 6000H～67FFH 为系统程序区的范围，应选 1 片 2K×8 位的 ROM，若选 4K×8 位或 8K
顺序存储（高位交叉编址）和交叉存储（低位交叉编址）连续读出 4 个字的信息量是 32×4 = 128 位。
顺序存储存储器连续读出 4 个字的时间是 200ns×4 = 800ns = 8×10-7s 交叉存储存储器连续读出 4 个字的时间是 200ns＋50ns×(4-1) = 350ns = 3.5×10-7s 顺序存储器的带宽是 128/(8×10-7) = 16×107bps 交叉存储器的带宽是 128/(3.5×10-7) = 37×107bps 例 4.7 假设 CPU 执行某段程序时，共访问 Cache 2000 次，访问主存 50 次。已知 Cache 的存 取周期为 50ns，主存的存取周期为 200ns。求 Cache－主存系统的命中率、效率和平均访问时间。 解：
1 片 32K×8 位（偶）
该题的难点在于片选逻辑。由于 CPU 按字访问还是按字节访问受 BHE 和 A0 的控制，因此可
用 BHE 和 A0 分别控制 138 译码器的输入端 B 和 A，而 A15～A1 与存储芯片的地址线相连，余下
的 A16 接 138 的输入端 C。A19、A18、A17 作为与门的输入端，与门输出接至 138 译码器的 G1 端，
×8 位的 ROM，都超出了 2K×8 位的系统程序区范围。
1
计算机组成原理第 4 章习题

M0
0
M1
1
M2
2
M3
3
M4
4
M5
5
M6
6
8
9
10
11
12
13
14
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8n-8
8n-7
8n-6
8n-5
8n-4
8n-3
8n-2
M7
7 15
. . 8n-1
高位交叉编址:
M0
0
M1
n
M2
2n
M3
M4
M5
M6
M7
3n
4n
5n
6n
7n
2
n+1
2n+1
3n+1 4n+1 5n+1 6n+1 7n+1
(3)主存共需16X8=128片。CPU可用3位地址码选 择8个模板块。
精选2021版课件
16
2.13 某计算机的存储容量是64KB，若按字节寻址， 则寻址的范围为 (1) ，需要地址线 (2) 根，数据线 (3) 根；若字长为32位,按字编址,寻址的范围 (4)。
(1)A．64K B．32K C．16K D．8K
组织结构图：
精选2021版课件
11
… … … …
…
D15
数 据
D14
总 线
D3 D1
D2
D0
地 址
A0 A1
A0 A1
总
线 A9
A9
片 A10 选 A11 译