计算机组成原理1

计算机组成原理第⼀章思考题1、什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个重要？ 计算机系统：由“硬件”和“软件”两⼤部分组成。

（原书就只写了这个，完全没再解释，总觉得应该会有更详细全⾯的概念，可惜百度了很久也没找到满意的） 计算机硬件：即计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电⼦元件、各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外设等等。

计算机软件：由⼈们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成。

通常可以分为两⼤类：系统软件和应⽤软件。

系统软件⼜称为系统程序，主要⽤来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，确保⾼效运⾏。

应⽤软件⼜称应⽤程序，他是⽤户根据任务需要所编制的各种程序。

很显然缺⼀不可。

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及其联系。

机器语⾔：⽤户必须⽤⼆进制代码0/1编写程序。

难度很⼤，但可以直接在机器上执⾏。

汇编语⾔：符号式的程序设计语⾔。

⽤符号ADD、SUB、MUL、DIV等分别表⽰加减乘除等操作，并⽤符号表⽰指令或数据所在存储空间的地址，使程序员摆脱了⼆进制代码程序。

但是必须先将汇编语⾔程序翻译成机器语⾔程序后，才能被机器接受和运⾏。

这个翻译过程是由机器系统软件中的汇编程序来完成的。

由于汇编语⾔摆脱不了实际机器的指令系统，因此，汇编语⾔没有通⽤性，每台机器必须有⼀种与之相对应的汇编语⾔。

⾼级语⾔：这类⾼级语⾔对问题的描述⼗分接近⼈们的习惯，并且还具有较强的通⽤性。

程序员完全可以不必了解实际机器M1的机型、内部的具体组成及⾃⾝的指令系统，只要掌握这类⾼级语⾔本⾝所赋予的语法和语义，便可直接⽤这种语⾔编程，很⽅便。

当然在进⼊M1机器运⾏前，必须先将⾼级语⾔翻译成汇编语⾔（或其他中间语⾔程序），然后再将其翻译成机器语⾔程序。

通常，我们把⾼级语⾔程序翻译成机器语⾔程序的软件叫做翻译程序。

翻译程序有两种：⼀种叫编译程序，另⼀种叫解释程序。

第一章一、选择题1．冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是______。

A 多指令流单数据流B 按地址访问并顺序执行指令C 堆栈操作D 存贮器按内容选择地址2．完整的计算机应包括______。

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；3.计算机硬件能直接执行的只有______。

A.符号语言 B 机器语言 C 汇编语言 D 机器语言和汇编语言二、简答题1. 冯·诺依曼计算机的特点是什么？（p8）1、计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。

2、指令和数据以同等地位存放于存储器内，并按地址寻访。

3、指令和数据均用二进制表示。

4、指令有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，在特定条件下，可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间的数据传送通过运算器完成。

三、名词解释CPU、机器字长、存储容量、MIPS、FLOPSCPU（Central Processing Unit 中央处理器）：中央处理器（机），是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成。

存储容量=存储单元个数*存储字长MIPS：Million Instruction Per Second，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FLOPS：Floating Point Operation Per Second，每秒浮点运算次数，计算机运算速度计量单位之一。

第三章一、选择题1．系统总线中控制线的功能是______。

A 提供主存、I / O接口设备的控制信号和响应信号B 提供数据信息C 提供时序信号D 提供主存、I / O接口设备的响应信号2.系统总线地址线的功能是______。

A 选择主存单元地址；B 选择进行信息传输的设备；C 选择外存地址；D 指定主存和I / O设备接口电路的地址；3.同步传输之所以比异步传输具有较高的传输频率是因为同步传输______。

一、填空题1 字符信息是符号数据，属于处理（非数值 ）领域的问题，国际上采用的字符系统是七单位的（ASCLL ）码。

2 按IEEE754标准，一个32位浮点数由符号位S（1位）、阶码E（8位）、尾数M（23位）三个域组成。

其中阶码E的值等于指数的真值（ e ）加上一个固定的偏移值（ 127 ）。

3 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构，其中前者采用（ 空间 ）并行技术，后者采用（时间 ）并行技术。

4 虚拟存储器分为页式、（段 ）式、（ 段页 ）式三种。

5 安腾指令格式采用5个字段：除了操作码（OP）字段和推断字段外，还有3个7位的（ 地址码 ）字段，它们用于指定（ 寄存器 ）2个源操作数和1个目标操作数的地址。

6 CPU从内存取出一条指令并执行该指令的时间称为（指令周期 ），它常用若干个（ CPU周期 ）来表示。

7 安腾CPU中的主要寄存器除了128个通用寄存器、128个浮点寄存器、128个应用寄存器、1个指令指针寄存器（即程序计数器）外，还有64个（推断寄存器 ）和8个（ 分支寄存器）。

8 衡量总线性能的重要指标是（总线带宽 ），它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，单位是（MB/s ）。

9 DMA控制器按其结构，分为（选择型 ）DMA控制器和（ 多路型 ）DMA控制器。

前者适用于高速设备，后者适用于慢速设备。

10 64位处理机的两种典型体系结构是（英特尔64体系结构）和（安腾体系结构 ）。

前者保持了与IA-32的完全兼容，后者则是一种全新的体系结构。

1 在计算机术语中，将ALU控制器和（ 内 ）存储器合在一起称为（主机 ）。

2 数的真值变成机器码可采用原码表示法，反码表示法，（ 补码 ）表示法，（ 移码 ）表示法。

3 广泛使用的（ SRAM ）和（ DRAM ）都是半导体随机读写存储器。

前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。

4 反映主存速度指标的三个术语是存取时间、（存储器带宽 ）和（ 存储周期 ）。

第一章计算机系统概述1.电子（电子线路）数字（电子线路是数学式）通用（计算机本身功能多样）计算机系统。

2.计算机系统由计算机硬件（构成计算机的所有实体部件的组合）和计算机软件（一系列按照待定顺序组织的计算机数据和指令的集合）组成。

3.硬件指由中央处理器，存储器以及外围设备等组成的实际装置，硬件的作用是完成每条指令规定的功能。

指令是计算机运行的最小的功能单位，指令是指示计算机硬件执行某种运算，处理功能的命令。

4.软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。

指令是用于设计的一种计算机语言。

5.计算机系统的层次结构：数字逻辑层，微体系结构层（这两层是硬件部分），指令系统层（处在硬件和软件系统），操作系统层，汇编语言层，高级语言层（这三层是软件部分）。

6.运算器（ALU，算术逻辑单元）（1）算术运算和逻辑运算（2）在计算机中参与运算的数是二进制的（3）运算器的长度一般是8，16，32或64位。

7.存储器（1）存储单元：在存储器中保存一个n位二进制数的n个触发器，组成一个存储单元。

（2）存储器地址：存储器是由许多存储单元组成，每个存储单元的编号称为地址。

（3）内存储器（ROM,RAM）8.信息单位（1）位（bit，简写b）数字计算机信息单位；包含1位二进制（0或1）（2）字节（Byte,简写B）由8位二进制信息组成（3）字（Word）计算机一次所能处理的二进制位数，至少一个字节，通常把组成一个字的二进制位数称为字长9.存储器的分类（1）按照在计算机中的作用（主存储器，寄存器，闪速存储器，高速缓冲存储器，辅助存储器等）10.主存储器（主存）通常采用半导体存储器（1）随机存取存储器（RAM）CPU可读写，断电时内容被消除（2）只读存储器（ROM）CPU只能读写，断电后可保留其数据，存储在ROM中的软件常被称为固件。

11.寄存器（CPU内部的一组特殊存储单元）（1）读写速度比主存快的多，通常被用于使用最为频繁的数据项，以避免多次访问主存，减少主存访问可大大加快计算机速度。

微处理器与接口技术实验指导实验一监控程序与汇编语言程序设计实验一、实验要求1、实验之前认真预习，明确实验的目的和具体实验内容，设计好主要的待实验的程序，做好实验之前的必要准备。

2、想好实验的操作步骤，明确通过实验到底可以学习哪些知识，想一想怎么样有意识地提高教学实验的真正效果。

3、在教学实验过程中，要爱护教学实验设备，认真记录和仔细分析遇到的现象与问题，找出解决问题的办法，有意识地提高自己创新思维能力。

4、实验之后认真写出实验报告，重点在于预习时准备的内容，实验数据，实验过程、遇到的现象和解决问题的办法，自己的收获体会，对改进教学实验安排的建议等。

善于总结和发现问题，写好实验报告是培养实际工作能力非常重要的一个环节，应给以足够的重视。

二、实验目的【1】学习和了解TEC-XP16教学实验系统监控命令的用法；【2】学习和了解TEC-XP16教学实验系统的指令系统；【3】学习简单的TEC-XP16教学实验系统汇编程序设计。

三、实验注意事项（一）实验箱检查【1】连接电源线和通讯线前TEC-XP16实验系统的电源开关一定要处于断开状态，否则可能会对TEC-XP16实验系统上的芯片和PC机的串口造成损害。

【2】五位控制开关的功能示意图如下：【3】几种常用的工作方式【开关拨到上方表示为1，拨到下方为0】（二）软件操作注意事项【1】用户在选择串口时，选定的是PC机的串口1或串口2，而不是TEC-XP16实验系统上的串口。

即选定的是用户实验时通讯线接的PC机的端口；【2】如果在运行到第五步时没有出现应该出现的界面，用户需要检查是不是打开了两个软件界面，若是，关掉其中一个再试；【3】有时若TEC-XP16实验系统不通讯，也可以重新启动软件或是重新启动PC再试；【4】在打开该应用软件时，其它的同样会用到该串口的应用软件要先关掉。

（三）联机通讯失败自检如果上述的硬件和软件的操作都正确，联机却依旧失败，可以进行如下测试：【1】测试PC机的串口是否能正常工作，或是换一台PC或换同一台PC的另一个串口再试，在换串口时要将TEC-XP16实验系统断电，换完后重新启动实验系统和软件；【2】检查机器上的元器件插接是否正确(建议用户对照能够正常通讯的实验系统进行详细检查)，有没有被学生动过，尤其是扩展内存和扩展I/O接口时，芯片方向是否插对，片选信号有没有连接；【3】检查相应的短路子是否连接正确；【4】建议教师预留一台运行正常的TEC-XP16实验系统备用，机器出问题后可以对照检查。