第3章CPU构成习题参考解答

第1章计算机概述1：计算机的类型有哪些？简述它们的特点目前国际上比较流行的计算机分类是：巨型计算机、主机（大、中型机）、小型计算机、和个人计算机。

巨型计算机指运算速度快、存储容量大的高性能计算机，它采用了大规模并行处理的体系结构，CPU由数以百计、千计的处理器组成，有极强的运算处理能力。

计算机的运算速度平均每秒1000万次以上；存贮容量在1000万位以上。

巨型机的研制水平是一个国家计算机技术水平的重要标志。

主机（大、中型机）大型机的运算速度一般在100万次/秒至几千万次/秒，通常用每秒运行多少万次来作为运算速度单位，字长32～64位，主存容量在几百兆字节以上，。

它有比较完善的指令系统，丰富的外部设备和功能齐全的软件系统。

其特点是通用，有极强的综合处理能力。

中型机的规模介于大型机和小型机之间。

小型机的机器规模小、结构简单、设计试制周期短，便于及时采用先进工艺技术，软件开发成本低，易于操作维护。

微型计算机是以微处理器（CPU）为核心，通过系统总线（BUS）将存储器、外围控制电路、输入输出接口连接起来的系统称为微型计算机。

若配有相应的外围设备(如显示器、键盘、打印机等)和系统软件，就组成了微型计算机系统(Micro Computer System)。

微型计算机具有以下特点：◆集成度高，体积小，重量轻，价格低廉；◆部件标准化，易于组装及维修；◆高可靠性及适应性。

2：微型计算机简单分哪几类？各有什么特点？微型计算机简单可分为常见的台式微型计算机即个人计算机PC，笔记本，及掌上电脑台式机具有：集成度高、体积较小价格低廉、部件标准化、，易于组装维修、高可靠性及适应性，计算能力强等特点；笔记本具有体积小重量轻，便于携带移动性强，耗电少功能强的特点;掌上电脑具有更小的体积、更轻的重量、更少的耗电和更强的可移动性的特点，其方便的上网功能正将加速“处处计算，移动计算”的时代到来。

；Flash存储器与RAM相比具有非易失性的优势，但是寿命短，可擦写次数少，读写速度慢，且不能完成完全随机读写。

第三章存储系统(习题解答)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第三章存储系统（习题参考答案）1．有一个具有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，需要多少芯片？（3）需要多少位地址作芯片选择？解：（1）∵ 220= 1M，∴ 该存储器能存储的信息为：1M×32/8=4MB （2）（1024K/512K）×（32/8）= 8（片）（3）需要1位地址作为芯片选择。

（选择两个512K×32位的存储体）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）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？解：(1)最大主存空间为：226×64位，每个模块板容量为：1024K×64位=220×64位设：共需模块板数为m：则：m=（226×64位）/（220×64位）= 64 (块)(2). 设每个模块板内有DRAM芯片数为n:n=(/) ×(64/16)=16 (片)(3) 主存共需DRAM芯片为：m×n = 64×16=1024 (片)每个模块板有16片DRAM芯片，容量为1024K×64位，需20根地址线(A19~A0)完成模块板内存储单元寻址。

一共有64块模块板，采用6根高位地址线(A25~A20)，通过6:64译码器译码,产生片选信号对各模块板进行选择。

3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，要求：(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。

第三章练习题及参考解答3.1 第三章的“引子”中分析了，经济增长、公共服务、市场价格、交通状况、社会环境、政策因素，都会影响中国汽车拥有量。

为了研究一些主要因素与家用汽车拥有量的数量关系，选择“百户拥有家用汽车量”、“人均地区生产总值”、“城镇人口比重”、“交通工具消费价格指数”等变量，2011年全国各省市区的有关数据如下：表3.6 2011年各地区的百户拥有家用汽车量等数据资料来源:中国统计年鉴2012.中国统计出版社1）建立百户拥有家用汽车量计量经济模型,估计参数并对模型加以检验，检验结论的依据是什么?。

2)分析模型参数估计结果的经济意义,你如何解读模型估计检验的结果?3) 你认为模型还可以如何改进?【练习题3.1参考解答】:1)建立线性回归模型: 1223344t t t t t Y X X X u ββββ=++++ 回归结果如下:由F 统计量为17.87881, P 值为0.000001,可判断模型整体上显著,“人均地区生产总值”、“城镇人口比重”、“交通工具消费价格指数”等变量联合起来对百户拥有家用汽车量有显著影响。

解释变量参数的t 统计量的绝对值均大于临界值0.025(27) 2.052t =,或P 值均明显小于0.05α=，表明在其他变量不变的情况下,“人均地区生产总值”、“城镇人口比重”、“交通工具消费价格指数”分别对百户拥有家用汽车量都有显著影响。

2）X2的参数估计值为5.9911,表明随着经济的增长,人均地区生产总值每增加1万元,平均说来百户拥有家用汽车量将增加近6辆。

由于城镇公共交通的大力发展,有减少家用汽车的必要性,X3的参数估计值为-0.5231,表明随着城镇化的推进,“城镇人口比重”每增加1%,平均说来百户拥有家用汽车量将减少0.5231辆。

汽车价格和使用费用的提高将抑制家用汽车的使用, X4的参数估计值为-2.2677,表明随着家用汽车使用成本的提高,“交通工具消费价格指数”每增加1个百分点,平均说来百户拥有家用汽车量将减少2.2677辆。

微机原理习题解答（供参考）第1章习题和解答15. 将下列⼗进制数分别转化为⼆进制数、⼗六进制数和BCD码。

(1)15.32=(0000 1111.0101 0001)2=(0F.51)16=(0001 0101.0011 0010)BCD(2)325.16=(0001 0100 0101.0010 1000)2=(145.28)16=(0011 0010 0101.0001 0110)BCD(3)68.31=(0100 0100.0100 1111)2=(44.4F)16=(0110 1000.0011 0001)BCD(4)214.126=(1101 0110.0010 0000)2=(0D6.20)16=(0010 0001 0100.0001 0010 0110)BCD16. 将下列⼆进制数分别转化为⼗进制数和⼗六进制数。

(1)10110101= 181=0B5H(2)11001011= 203=0CBH(3)10101.1001= 21.5625=15.9 H(4) 101101.0101= 45.3125=2D.5H17. 将下列⼗六进制数分别转化为⼆进制数、⼗进制数。

(1)FAH=1111 1010B=250(2)12B8H=0001 0010 1011 1000B=4792(3)5A8.62H=0101 1010 1000.0110 0010B=1448.3828125(4)2DF.2H=0010 1101 1111.0010B=735.12518. 若X＝-107，Y＝+74按8位⼆进制可写出：。

[X]补＝95H ,[Y]补=4AH , [X +Y]补=0DFH,[X-Y]补=4BH。

19.X＝34AH，Y＝8CH。

问：有三位和两位⼗六进制数X和Y，(1)若X，Y是纯数(⽆符号数)，则：X+Y＝3D6H；X-Y＝2BEH。

(2)若X，Y是有符号数，则：X+Y＝2D6 H；X-Y=3BEH。

第三章习题参考解答3.1 构造自动机A，使得①②③当从左至右读入二进制数时，它能识别出读入的奇数；④它识别字母表{a, b}上的符号串，但符号串不能含两个相邻的a，也不含两个相邻的b；⑤它能接受字母表{0, 1}上的符号串，这些符号串由任意的1、0和随后的任意的11、00对组成。

⑥它能识别形式如±dd*⋅ d*E ±dd的实数，其中，d∈{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}。

3.2 构造下列正规表达式的DFSA：① xy*∣yx*y∣xyx；② 00∣(01)*∣11；③ 01((10∣01)*(11∣00))*01；④ a(ab*∣ba*)*b。

3.3 消除图3.24所示自动机的空移。

bεq1q2q3aba,bqaq6q4q5abεεε图3.24 含空移的自动机3.4 将图3.25所示NDFSA确定化和最小化。

xyqq1q2q4q3xyxyx,yx图3.25 待确定化的NDFSA3.5 设e、e1、e2是字母表∑上的正规表达式，试证明① e∣e=e；② {{e}}={e}；③ {e}=ε∣e{e}；④ {e1 e2} e1= e1{e2 e1};⑤ {e1∣e2}={{e1}{e2}}={{e1}∣{e2}}。

3.6 构造下面文法G[Z]的自动机，指明该自动机是不是确定的，并写出它相应的语言： G[Z]:Z→A0A→A0∣Z1∣03.7 设NDFSA M=({x, y},{a, b},f, x, {y}), 其中，f(x, a)={x, y}, f(x, b)={y}, f(y, a)=∅, f(y, b)={x, y}。

试对此NDFSA确定化。

3.8 设文法G[〈单词〉]：〈单词〉→〈标识符〉∣〈无符号整数〉〈标识符〉→〈字母〉∣〈标识符〉〈字母〉∣〈标识符〉〈数字〉〈无符号整数〉→〈数字〉∣〈无符号整数〉〈数字〉〈字母〉→a∣b〈数字〉→1∣2试写出相应的有限自动机和状态图。

计算机组成与结构课后习题及部分答案第1章计算机系统概述1.概述计算机发展经过了哪几代？2.计算机由那些部分组成？3.计算机有哪些分类方法4.计算机硬件系统的性能指标有哪些？5.冯诺依曼计算机的主要设计思想是什么？6.什么是机器字长？它对计算机性能有何影响？7.计算机的工作过程是怎样的？8.计算机的应用领域有哪些？9.从第三代计算机开始，C技术出现并得到发展A.电子管B.晶体管C.集成电路D. CPU10.冯诺依曼计算机中指令和数据都采用D表示。

A.十进制B.八进制C.十六进制D.二进制11.冯·诺依曼计算机工作的基本方式的特点是B。

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.存储器按内容选择地址12.对于一个给定的程序，I N表示执行程序中的指令总数，t CPU表示执行该程序所需CPU时间，T为时钟周期，f为时钟频率(T的倒数)，Nc为CPU时钟周期数。

设CPI表示每条指令的平均时钟周期数，MIPS表示CPU每秒钟执行的百万条指令数，请写出如下四种参数的表达式：(1) t CPU(2) CPI (3) MIPS (4) Nc答：(1) t CPU=Nc×T(2) CPI=Nc/I N(3) MIPS=I N/ (t CPU×106) = I N/ (Nc×T×106)第2章数据的表示和运算1.在定点二进制运算器中，减法运算一般是通过D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.原码运算的十进制加法器D.补码运算的二进制加法器2.假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是DA .11001011B .11010110 C.11000001 D.110010013.已知X为整数，且[X]补=10011011，则X的十进制数值是B。

A. +155B.-101C.-155D. +1014.在机器数 B C 中，零的表示是唯一的。

第2章部分习题参考解答1、试述MCS-51单片机内部有哪些主要逻辑部件并说出其功能，画出片内结构图。

MCS-51单片机的内部除包含CPU外，还包含程序存储器、数据存储器、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口、总线控制逻辑和中断控制逻辑等逻辑部件，其结构框图如图所示：其中，CPU是单片机的最核心部分,它是整个单片机的控制和指挥中心，完成所有的计算和控制任务。

振荡器和时序逻辑，产生CPU工作所需要的内部时钟。

中断控制逻辑用来应付一些临时到达的突发事件，并能保证当有多个突发事件发生时，CPU能够有序地为这些事件进行服务，所有突发事件服务完成后CPU 还能继续以前的工作。

并行I/O接口和串行I/O接口作为CPU与外部设备通信的信息传输通道。

程序存储器用于存放单片机的程序。

数据存储器用于存放内部待处理的数据和处理后的结果。

定时器/计数器主要是完成对外部输入脉冲的计数或者根据内部的时钟及定时设置，周期性的产生定时信号。

64K总线控制逻辑，用于产生外部64KB存储空间的有关读写控制信号。

2、MCS-51单片机有4个8位并行口(P0、P1、P2、P3)，哪个口可作为地址/数据利用总线？P0口可作为地址/数据复用总线口。

3、P0口作为通用I/O口使用时，在输出状态下应注意什么？在输入状态下应注意什么？P0口作为通用I/O口使用时，输出级是漏极开路的，因此在输出状态下外部应加上拉电阻。

在输入状态下应先向端口锁存器写入1，这样引脚便处于悬浮状态，可作高阻抗输入。

5、MCS-51单片机的最大寻址空间是多少？为什么？MCS-51单片机，程序存储器空间采用片内、片外统一编址的方式，共有64KB，地址范围为000OH～FFFFH。

片内有256字节数据存储器地址空间，地址范围为00H～FFH。

片外数据存储器空间有64KB，其地址范围也是000OH～FFFFH。

7、MCS-51单片机片内低128字节的RAM中，分了几个基本区域？说出这些区域的名称。

第１章参考答案1．冯·诺依曼型计算机有哪些特点？【解答】冯·诺依曼型计算机的设计方案是“存储程序”和“程序控制”，有以下5方面特点：（1）用二进制数表示数据和指令；（2）指令和数据存储在内部存储器中，按顺序自动依次执行指令；（3）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成基本硬件系统；（4）由控制器来控制程序和数据的存取及程序的执行；（5）以运算器为核心。

2．微处理器，微型计算机，微型计算机系统有什么联系与区别？【解答】微处理器指由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理器；微型计算机指以微处理器为基础，配以内存储器以及输入输出接口电路和相应的辅助电路构成的裸机；微型计算机系统指由微处理器配以相应的外围设备及其它专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件而构成的系统。

微处理器，微型计算机，微型计算机系统关系如图所示：3. 说明数据总线、地址总线、控制总线各自的作用。

【解答】系统总线是CPU与其它部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。

（1）数据总线：用来传送数据，主要实现CPU与内存储器或I/O设备之间、内存储器与I/O设备或外存储器之间的数据传送。

（2）地址总线：用来传送地址。

主要实现从CPU送地址至内存储器和I/O设备，或从外存储器传送地址至内存储器等。

（3）控制总线：用于传送控制信号、时序信号和状态信息等。

4. 计算机中有哪些常用的数制和码制？如何进行数制之间的转换？【解答】数值数据经常用二进制、十进制、八进制和十六进制；字符数据使用ASCII码；表示十进制数字用BCD码。

（1）十进制到二进制：整数部分连续除以2后“倒取余”，小数部分连续乘以2后“正取整”；（2）二进制到十进制：将二进制数按权展开即可。

（3）二进制到八进制：将3位二进制一组对应1位八进制数码。

（4）八进制到二进制：将1位八进制数码对应3位二进制数码。

十六进制与二进制间转换与八进制与二进制间转换类似，只是比例关系为1位十六进制数码对应4位二进制数码。

认识CPU-能力提升案（3）-1一、选择题1、“Intel Core i7 8700K”中CPU标识“K”的含义是（）A.代表该处理器的编号B.代表定位标识C.代表低功耗版D.代表可超频2、关于“Intel Core i7 2920X M”,以下说法正确的是（）A.“i7”代表CPU品牌B.第一个“2”代表第二代C.“X”代表四核D.“M”代表至尊版3、下列关于CPU的主频的说法不正确的是（）A.CPU的主频,也叫时钟频率,用来表示CPU的运算速度B.CPU的主频高,CPU的运算能力就一定强C.CPU的主频表示的是数字脉冲信号震荡的速度D.CPU的主频、外频、倍频系数的关系是:主频=外频×倍频系数4、(2018年高考题)CPU指令集中,可有效提高浮点运算速度的是（）A.SSE系列指令集B.EM64T指令集C.MMX指令集D.CISC指令集5、(2018年高考题)CPU性能指标中,用于表示CPU与外界数据传输速度的是（）A.主频B.外频C.倍频D.前端总线频率6、某型号的CPU,外频200MHz,前端总线频率800MHz,倍频系数15,其主频为( )A.12GHZB.3GHZC.800MHzD.200MHz7、CPU与北桥芯片间的数据通道是指（）A.主频B.外频C.FSB（前端总线）D.Cache8、关于CPU的相关内容,说法错误的是（）A.按照处理信息的字长可以分为六位、十六位、三十二位和六十四位B.可以分为控制单元、算术逻辑单元和存储单元C.相当于人的大脑D.控制整个计算机的主要是算术逻辑单元9、CPU的主要功能是（）A.所有部件都在其基础上运行B.对系统操作指令进行算术和逻辑运算C.同步传送数据D.缓存正在使用的数据10、CPU运作的4个阶段不包括（）A.提取B.解码C.执行D.存储11、关于倍频,以下说法错误的是（）A.提高倍频可以使主频上升B.可以在1.5~23倍范围之间,不能更高了C.主频与外频之间的比值D.数值以0.5为一个间隔单位12、CPU的基准频率是（）A.主频B.时钟频率C.外频D.倍频13、关于FSB频率,说法错误的是（）A.CPU和内存之间数据总线传输时钟频率B.又称为CPU的外部时钟频率C.与单位时间内传输的数据量有很大关系D.范围在400~1066MHZ14、关于缓存,说法错误的是（）A.缓存均由静态RAM组成B.内部二级缓存运行速度只有主频的一半C.二级缓存容量会影响CPU的性能D.用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据15、决定CPU能够使用多大容量的内存或者说决定CPU可以访问的物理地址空间大小的参数是（）A.主频B.前端总线频率C.总线宽度D.缓存16、当前32位地址总线的CPU理论上可以访问的存储空间是（）A.2 GBB.4 GBC.8 GBD.16 GB17、关于现阶段CPU的封装形式,说法错误的是（）A.仅仅是一个外壳B.包含散热机制C.CPU和主板连接的平台D.可以最大限度地发挥CPU的最佳性能18、关于CPU内核,说法错误的是（）A.由单晶硅制造B.双核CPU的性能不如两个单核的CPUC.CPU所有的计算、存储命令、处理数据都由内核执行D.多核处理器的主要优势是处理多线程、多任务上19、在命名方式上,第一代Intel core i系列采用的形式是（）A.字母加4位数字B.4位数字加字母C.字母加3位数字D.三位数字加字母20、在 Intel酷睿i系列CPU命名中,字母Q表示（）A.四核B.至尊版C.低压版D.低频21、下列关于前端总线的说法不正确的是（）A.前端总线是连接CPU与内存之间的总线B.前端总线频率直接影响着CPU与外界的数据传输速度C.虽同属于频率,前端总线频率与外频实质上是不一样的D.前端总线频率越高,越能充分发挥CPU的性能22、(2006年高考题)在P4计算机中,CPU与主板之间同步运行的速率是（）A.前端总线频率B.外频C.主频D.倍频23、(2007年高考题)下列关于CPU叙述中,错误的是（）A.高速缓存是一种速率比内存条更快的动态RAM芯片B.主频=外频*倍频系数C.CPU的工作电压分为内核电压和I/O工作电压D.CPU扩展指令集著名的有MMX、SSE、3D NOW!24、要提高CPU的性能,CPU厂商通常采用的方法是（）A.提高CPU的时钟频率B.增加 Cache的容量C.采用超线程技术D.以上均是25、(2017年高考题)已知CPU的主频是3.0GHz,倍频系数是15,那么CPU的外频是（）A.200MHZB.200KHZC.45GHZD.4.5GHZ26、(2020年高考题)关于Intel(i)Core(TM)i系列CPU的命名规则,以下说法正确的是（）A.X表示四核B.S表示低功耗版C.K表示至尊版D.U表示低电压版27、平时我们把CPU的时钟率称为（）A.主频B.外频C.前端总线频率D.倍频28、为解决CPU与内存速度不匹配的问题而配置的存储设备是（）A.BIOS B.CMOS C.CACHE D. FSB29、下列关于CPU的说法错误的是（）A.CPU的主频是指CPU的时钟频率,用来表示CPU的运算速度B.CPU的主频越高,CPU的运算能力就一定强C.CPU的主频等于外频与倍频系统的乘积D.CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系30、关于CPU封装技术,以下说法错误的是（）A.CPU封装的意义在于最大限度地发挥它的最佳性能和提供一个与主板的连接平台B.传统意义上的封装形式对于芯片来说仅仅是一个外壳,是机械结构性的保护C.CPU的封装除了结构特性外,还包含了散热机制D.现阶段的CPU的封装还不能提供CPU与主板的连接平台31、以下有关CPU内核的说法中,不正确的是（）A.CPU所有的计算,存储命令、处理数据都由内核执行B.双核实际上可以简单理解为是将两个单核的CPU封装在一个芯片里面C.多核处理器是在一颗CPU上集成了多个完整的执行内核,相当于多个CPUD.多核处理器的主要优势是在处理多线程、多任务上,集成的多个物理内核还能提高处理器的整体性能32、下列有关高速缓存的说法中错误的是（）A.内部缓存是封闭在CPU芯片内部的高速缓存B.CPU二级高速缓存分内部和外部两种模块C.CPU二级高速缓存速度只有主频的一半D.高速缓存均由静态RAM组成,结构复杂33、以下有关超线程技术的说法中错误的是（）A.超线程技术是利用特殊的硬件指令,把单个物理核心模拟成两个核心B.超线程的性能等价于双核心CPU的性能C.超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源D.采用超线程技术,当两个线程都同时需要一个资源时,其中一个要暂时停止34、决定了CPU可以访问的物理地址空间的性能指标是（）A.主频B.外频C.总线宽度D.FSB频率认识CPU-能力提升案（3）-235、CPU可直接访问的存储器是（）A.高度缓存B.SRAMC.内存D.硬盘二、简答题1、CPU的性能指标主要有哪些?2、简述CPU的工作原理?3、简述CPU的高速缓存的工作原理?4、比较双核心CPU与超线程技术?5、计算机的其他配置不变,增大CPU的高速缓存,就能大幅度提高CPU的性能,这种说法是否正确?为什么?6、有人说CPU的主频越高,计算机的运算速度越快,CPU的整体性能也越好,这种说法正确吗?为什么?7、采用超线程技术后,计算机的性能就能达到两个CPU的性能,这种说法是否正确? 为什么?8、(2016年高考题)CPU内部高速缓存分为哪几级?请写出它的工作原理?9、前端总线频率。

第一章计算机体系结构的基本概念名词解释：1 名词解释：1．11.层次结构——计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构，每一层以不同的语言为特征。

征。

第6级：应用语言虚拟机第5级：高级语言虚拟机第4级：汇编语言虚拟机第3级：操作系统虚拟机第2级：机器语言(传统机器级)第1级：微程序机器级2.翻译——（基于层次结构）先把N+1级程序全部变换成N级程序之后，再去执行N级程序，级程序不再被访问。

在执行过程中，N+1级程序不再被访问。

3.解释——每当一条N+1级指令被译码后，就直接去执行一串等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级指令，依此重复执行。

级指令，依此重复执行。

4.体系结构——程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。

体系结构——程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。

5.透明性——在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，从某一角度来看又好像不存在的概念称为透明性。

念称为透明性。

6.系列机——在一个厂家生产的具有相同的体系结构，但具有不同的组成和实现的一系列不同型号的机器。

型号的机器。

7.软件兼容——同一个软件可以不加修改地运行于体系结构相同的各档机器上，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行的时间不同。

得的结果一样，差别只在于运行的时间不同。

8.兼容机——不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。

兼容机——不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。

9.计算机组成——计算机体系结构的逻辑实现。

计算机组成——计算机体系结构的逻辑实现。

10.计算机实现——计算机组成的物理实现。

计算机实现——计算机组成的物理实现。

11.存储程序计算机（冯·诺依曼结构）——采用存储程序原理，将程序和数据存放在同一存储器中。

指令在存储器中按其执行顺序存储，由指令计数器指明每条指令所在的单元地址。

器中。

指令在存储器中按其执行顺序存储，由指令计数器指明每条指令所在的单元地址。

12.并行性——在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作。

第3章思考题及习题3参考答案一、填空1.访问SFR，只能使用寻址方式。

答：直接。

2.指令格式是由和组成，也可仅由组成。

答：操作码，操作数，操作码。

3.在基址加变址寻址方式中，以作为变址寄存器，以或作为基址寄存器。

答：A，PC，DPTR4.假定累加器A中的内容为30H，执行指令1000H：MOVC A，@A+PC后，把程序存储器单元的内容送入累加器A中。

答：1031H5.在AT89S52中，PC和DPTR都用于提供地址，但PC是为访问存储器提供地址，而DPTR是为访问存储器提供地址。

答：程序，数据6.在寄存器间接寻址方式中，其“间接”体现在指令中寄存器的内容不是操作数，而是操作数的。

答：地址7.下列程序段的功能是。

答：A的内容与B的内容互换。

PUSH AccPUSH BPOP AccPOP B8.已知程序执行前有(A)=02H，(SP)=52H，(51H)=FFH，(52H)=FFH。

下述程序执行后，(A)= ，(SP)= ，(51H)= ，(52H)= ，(PC)＝。

POP DPHPOP DPLMOV DPTR，#4000HRL AMOV B，AMOVC A，@A+DPTRPUSH AccMOV A，BINC AMOVC A，@A+DPTRPUSH AccRETORG 4000HDB 10H，80H，30H，50H，30H，50H答：（A）=50H，（SP）=50H，（51H）=30H，（52H）=50H，（PC）＝5030H9.假定(A)=83H，(R0)=17H，(17H)=34H，执行以下指令后，(A)= 。

ANL A，#17HORL 17H，AXRL A，@R0CPL A答：（A）=0CBH。

10.假设(A)=55H，(R3)=0AAH，在执行指令“ANL A，R3”后，(A)= ，(R3)= 。

答：（A）=00H，（R3）=0AAH。

11.如果(DPTR)=507BH，(SP)=32H，(30H)=50H，(31H)=5FH，(32H)=3CH，则执行下列指令后，（DPH）= ，(DPL)= ，(SP)= 。

第3章习题及参考解答1．指出下列各指令中源操作数和目的操作数的寻址方式。

(1)MOV DI，100(2)MOV CX．100[SI](3)MOV [SI]，AX(4)ADD AX，[BX+DI](5)AND AX，BX(6)MOV DX，[1000](7)MOV BX，[BP+DI+100](8)PUSHF(9)SUB [1050]，CX(10)AND DH，[BP+4]解源操作数目的操作数(1)立即寻址寄存器寻址(2)变址寻址寄存器寻址(3)寄存器寻址寄存器间接寻址(4)基址加变址寻址寄存器寻址(5)寄存器寻址寄存器寻址(6)直接寻址寄存器寻址(7)基址加变址寻址寄存器寻址(8)寄存器寻址寄存器间接寻址(9)寄存器寻址直接寻址(10)变址寻址寄存器寻址2．试述指令MOV AX，2000H和MOV AX，DS：[2000H]的区别?解区别有三条：(1)MOV AX，2000H对源操作数是立即寻址，而MOV AX．[2000H]对源操作数是直接寻址；(2)前者功能是把立即数2000H送入AX中，而后者是把内存2000H单元与2001H单元的内容取出送入AX 中；(3)两者的机器代码不同，执行速度也不同，前者执行时间快，后者执行时间慢。

4．若DS＝4000H，BX＝0800H，[40800H]＝05AOH，[40802H]＝2000H，求执行指令LDS SI，[BX]后，DS与SI中的内容。

若上题中的DS换成ES，其他条件不变，求执行指令LES DI，[BX]后，ES与DI 中的内容。

解SI=05AOH，DS=2000HDI=05AOH，ES=2000H5．若AX＝98ABH，BX=A8BCH。

求执行指令ADD AX，BX后，AX与BX中的内容，并指出SF，ZF，AF，PF，CF和OF的状态。

解AX=4167H，BX=A8BCH，SFZFAFPFCFOF＝001011B。

6．若CX=6700H，DX=78FFH，CF=1。

附录部分习题参考答案第1章习题1. 解释下列术语。

翻译程序，编译程序，解释程序，源程序，目标程序，遍，前端，后端解答：略！2. 高级语言程序有哪两种执行方式?阐述其主要异同点。

描述编译方式执行程序的过程。

解答：略！3. 在你所使用的C语言编译器中，观察程序1.1经过预处理、编译、汇编、链接四个过程生成的中间结果。

解答：略！4. 编译程序有哪些主要构成成分？各自的主要功能是什么？解答：略！5. 编译程序的构造需要掌握哪些原理和技术？编译程序构造工具的作用是什么？解答：略！6. 复习C语言，其字母表中有哪些符号？有哪些关键字、运算符和界符？标识符、整数和实数的构成规则是怎样的？各种语句和表达式的结构是什么样的？解答：略！7.编译技术可应用在哪些领域？解答：略！8. 你能解释在Java编译器中，输入某个符号后会提示一些单词、某些单词会变为不同的颜色是如何实现的吗？你能解释在Code Blocks中在输入{后，会自动添加}，输入do 会自动添加while()是为什么吗？解答：略！第2章习题1. 判断题，对下面的陈述，正确的在陈述后的括号内画√，否则画×。

(1) 有穷自动机识别的语言是正规语言。

（）(2) 若r1和r2是Σ上的正则表达式，则r1|r2也是。

（）(3) 设M是一个NFA，并且L(M)＝{x,y,z}，则M的状态数至少为4个。

（）(4) 令Σ＝{a,b}，则所有以b开头的字构成的正规集的正则表达式为b*(a|b)*。

（）(5) 对任何一个NFA M，都存在一个DFA M'，使得L(M')=L(M)。

（）1解答：略！2.从供选择的答案中，选出应填入下面叙述中？内的最确切的解答。

有穷自动机可用五元组（Q，V T，δ，q0，Q f）来描述，设有一有穷自动机M定义如下：V T={0,1}，Q={q0,q1,q2}，Q f={q2}，δ的定义为：δ (q0，0)=q1δ (q1，0)=q2δ (q2，1)=q2δ (q2，0)=q2M是一个 A 有穷状态自动机，它所对应的状态转换图为 B ,它所能接受的语言可以用正则表达式表示为 C 。

1.l 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3章习题参考答案1、设有一个具有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？ 解：(1) 该存储器能存储：字节4M 832220=⨯ (2) 需要片8823228512322192020=⨯⨯=⨯⨯K (3) 用512K ⨯8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。

所以只需一位最高位地址进行芯片选择。

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4M ×8位的DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问； (1) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条? (2) 每个内存条内共有多少DRAM 芯片?(3) 主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条? 解：(1) 共需条4641664226=⨯⨯M 内存条 (2) 每个内存条内共有32846416=⨯⨯M M 个芯片(3) 主存共需多少1288464648464226=⨯⨯=⨯⨯M M M 个RAM 芯片， 共有4个内存条，故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。

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框图。

(2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。

试问采用哪种刷新方式比较合理?两次刷新的最大时间间隔是多少?对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少? 解：(1) 用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，需要用16448163264=⨯=⨯⨯K K 个芯片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D 0~D 7、D 8~D 15、D 16~D 23和D 24~D 31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A 0~A 13)作为模块内各个芯片的内部单元地址——分成行、列地址两次由A 0~A 6引脚输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A 14、A 15通过2：4译码器实现4组中选择一组。

第 1 章计算机系统概论什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件硬件和软件哪个更重要解：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。

硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外设等。

软件是看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序、资料、数据集合。

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。

如何理解计算机系统的层次结构解：（1）第一级：实际机器 M1 ( 机器语言机器)，机器语言程序直接在M1 上执行；（ 2）第二级：虚拟机器M2（汇编语言机器），将汇编语言程序先翻译成机器语言程序，再在M1 -上执行；（3 ）第三级：虚拟机器M3( 高级语言机器)，将高级语言程序先翻译成汇编语言程序，再在M2 、 M1（或直接到M1 ）上执行；（ 4）第零级：微程序机器M0（微指令系统），由硬件直接执行微指令。

（5）实际上，实际机器M1 和虚拟机器M2 之间还有一级虚拟机，它是由操作系统软件构成，该级虚拟机用机器语言解释操作系统。

（ 6）虚拟机器M3 还可以向上延伸，构成应用语言虚拟系统。

说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及联系。

解：机器语言由0、1 代码组成，是机器能识别的一种语言。

用机器语言编写程序时要求程序员对他们所使用的计算机硬件及其指令系统十分熟悉，编写程序难度很大，操作过程也极易出错。

汇编语言是符号式的程序设计语言，汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令。

用汇编语言编写的汇编语言程序必须先被翻译成机器语言程序，才能被机器接受并自动运行。

汇编语言的每一条语句都与机器语言的某一条语句（0、1 代码）一一对应。

高级语言是面向用户的语言，与具体的计算机指令系统无关、对问题的描述更接近于人们习惯，且易于掌握和书写。

它具有较强的通用性，程序员完全不必了解、掌握实际机器M1 的机型、内部的具体组成及其指令系统，只要掌握这类高级语言的语法和语义，便可直接用这种高级语言来编程，给程序员带来了极大的方便。

计算机第三章习题答案计算机科学是一个不断发展的领域，涵盖了广泛的主题和概念。

本章习题答案将帮助学生更好地理解计算机的基本原理和应用。

以下是第三章习题的答案，供参考：# 第三章习题答案一、选择题1. C2. B3. A4. D5. E二、填空题1. 计算机的硬件包括中央处理器、存储器、输入设备和输出设备。

2. 程序设计语言分为机器语言、汇编语言和高级语言。

3. 计算机的存储系统通常分为主存储器和辅助存储器。

4. 操作系统的主要功能包括进程管理、存储管理、设备管理和文件管理。

5. 计算机网络的拓扑结构主要有星型、环型、总线型和网状型。

三、简答题1. 计算机的工作原理是基于冯·诺依曼体系结构，该体系结构包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分。

计算机通过执行程序指令来完成各种任务。

2. 程序设计语言的分类主要基于其与机器语言的接近程度。

机器语言是最接近机器的指令集，汇编语言使用助记符来表示机器指令，而高级语言则提供了更抽象的编程方式，便于人类理解和使用。

3. 计算机的存储系统分为快速访问的随机存取存储器（RAM）和较慢访问的辅助存储器，如硬盘驱动器。

主存储器用于存储当前正在运行的程序和数据，而辅助存储器用于长期存储大量数据。

4. 操作系统是计算机系统的核心软件，它管理计算机硬件资源，提供用户界面，并控制其他软件的执行。

操作系统的主要功能包括进程管理（调度和同步）、存储管理（内存分配和保护）、设备管理（设备分配和缓冲）和文件管理（文件存储和访问）。

5. 计算机网络的拓扑结构决定了网络中设备如何连接和通信。

星型拓扑以一个中心节点连接所有其他节点，环型拓扑中的每个设备都连接到两个相邻设备，总线型拓扑使用单一通信线路连接所有设备，而网状型拓扑则允许设备之间有多个连接路径。

四、计算题1. 假设一个计算机系统使用32位地址，计算该系统的最大内存容量。

- 32位地址意味着地址空间为 \( 2^{32} \) 个地址。