计算机组成原理第9章习题参考答案

9.2 控制单元的功能是什么？其输入受什么控制？答：控制单元的主要功能是发出各种不同的控制信号。

其输入受时钟信号、指令寄存器的操作码字段、标志和来自系统总线的控制信号的控制。

9.3 什么是指令周期、机器周期和时钟周期？三者有何关系？答：CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周期；机器周期是在同步控制的机器中，执行指令周期中一步相对完整的操作（指令步）所需时间，通常安排机器周期长度等于主存周期；时钟周期是指计算机主时钟的周期时间，它是计算机运行时最基本的时序单位，对应完成一个微操作所需时间，通常时钟周期等于计算机主频的倒数。

9.4 能不能说机器的主频越快，机器的速度就越快，为什么？解：不能说机器的主频越快，机器的速度就越快。

因为机器的速度不仅与主频有关，还与数据通路结构、时序分配方案、ALU运算能力、指令功能强弱等多种因素有关，要看综合效果。

9.6 设某机主频为8MHz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有4个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS？若机器主频不变，但每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有4个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？由此可得出什么结论？解：先通过主频求出时钟周期，再求出机器周期和平均指令周期，最后通过平均指令周期的倒数求出平均指令执行速度。

计算如下：时钟周期=1/8MHz=0.125×10-6s.机器周期=0.125×10-6s×2=0.25×10-6s平均指令周期=0.25×10-6s×4=10-6s平均指令执行速度=1/10-6s=1MIPS当参数改变后：机器周期= 0.125×10-6s×4=0.5×10-6s平均指令周期=0.5×10-6s×4=2×10-6s平均指令执行速度=1/（2×10-6s） =0.5MIPS结论：两个主频相同的机器，执行速度不一定一样。

《计算机组成原理》各章练习题参考答案第一章思考练习题一.填空1.电子数字计算机可以分为专用计算机和通用计算机两类。

2.硬件采用LSI或VLSI的电子计算机属于计算机发展过程中的第四代。

3.存储器中存放数据和程序。

4.一台计算机包括运算、存储、控制、输入及输出五个单元。

5.完成算术运算和逻辑运算的部件是运算器(或ALU)；运算器的核心是加法器；控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果的部件是控制器。

6.CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线是内部总线；CPU同存储器、通道等互相连接的总线是系统总线；中、低速I/O设备之间互相连接的总线是I/O总线。

7.在多总路线结构中，CPU总线、系统总线和高速总线相连通过桥实现。

8.计算机软件一般分为系统软件和应用软件。

9.完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成。

10.机器字长是指一台计算机一次所能够处理的二进制位数量。

11.数据分类、统计、分析属于计算机在数据处理方面的应用。

12.计算机是一种信息处理机，它最能准确地反映计算机的主要功能。

13.个人台式商用机属于微型机。

14.对计算机软硬件进行管理，是操作系统的功能。

15.用于科学技术的计算机中，标志系统性能的主要参数是MFLOPS。

16.通用计算机又可以分为超级机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机六类。

17.“存储程序控制”原理是冯.诺依曼提出的。

18.运算器和控制器构成CPU，CPU和主存构成主机。

19.取指令所用的时间叫取指周期，执行指令所用的时间叫执行周期。

20.每个存储单元都有一个编号，该编号称为地址。

21.现代计算机存储系统一般由高速缓存、主存和辅存构成。

22.计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制原理。

二.单选1.存储器用来存放( C )。

A.数据B.程序C.数据和程序D.正在被执行的数据和程序2.下面的描述中，正确的是( B )A.控制器能够理解、解释并执行所有的指令及存储结果。

计算机组成原理习题——4+8+9章带答案第四章1．⼀个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选⽤下列不同规格的存储芯⽚时，各需要多少⽚？1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位地址线和数据线的总和= 14 + 32 = 46根；选择不同的芯⽚时，各需要的⽚数为：1K×4：（16K×32）/ （1K×4）= 16×8 = 128⽚2K×8：（16K×32）/ （2K×8）= 8× 4 = 32⽚4K×4：（16K×32）/ （4K×4）= 4×8 = 32⽚16K×1：（16K×32）/（16K×1）= 1×32 = 32⽚4K×8：（16K×32）/ （4K×8）= 4× 4 = 16⽚8K×8：（16K×32） / （8K×8） = 2×4 = 8⽚2．现有1024×1的存储芯⽚，若⽤它组成容量为16K×8的存储器。

试求：（1）实现该存储器所需的芯⽚数量？（2）若将这些芯⽚分装在若⼲块板上，每块板的容量为4K×8位，该存储器所需的地址线总位数是多少？其中⼏位⽤于选板？⼏位⽤于选⽚？⼏位⽤做⽚内地址？16K×8=2^14×8,地址线为14根.4K×8容量的板,共需要4块板⼦.则14根地址线的最⾼2位⽤于板选（00～11,第1块板⼦～第4块板⼦）,4K*8位＝2^12*8位＝12*1K*8位,也就是在每块板⼦内需要4*8个芯⽚,⽽每8个芯⽚组成8位,也就是位扩展.也就是说需要4组,则除了最⾼2位,剩余的12位中,有2位⽤于⽚选（00～11,第⼀组～第4组）.也就是：2位⽤于板选,2位⽤于⽚选,剩余的10位⽤于⽚内地址选择.3．已知某计算机字长8位，现采⽤半导体存储器作主存，其地址线为16位，若使⽤1K×4的SRAM芯⽚组成该机所允许的最⼤主存空间，并采⽤存储模块结构形式。

第9章习题(有关虚拟存储器的题目)参考答案3. 下述有关存储器的描述中，正确的是( B、D )A. 多级存储体系由Cache、主存和虚拟存储器构成B. 存储保护的目的是：在多用户环境中，既要防止一个用户程序出错而破坏系统软件或其它用户程序，又要防止用户访问不是分配给他的主存区，以达到数据安全与保密的要求。

C. 在虚拟存储器中，外存和主存以相同的方式工作，因此允许程序员用比主存空间大得多的外存空间编程。

D. Cache和虚拟存储器这两种存储器管理策略都利用了程序的局部性原理。

5．虚拟段页式存储管理方案的特性为( D )A.空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、不能动态连接。

B.空间浪费小、存储共享容易、存储保护不易、不能动态连接。

C.空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、能动态连接。

D.空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接。

6. 某虚拟存储器采用页式存储管理，使用LRU页面替换算法，若每次访问在一个时间单位内完成，页面访问序列如下：1、8、1、7、8、2、7、2、1、8、3、8、2、1、3、1、7、1、3、7。

已知主存只允许放4个页面，初始状态时4个页面是全空的，则页面失效次数是___6____。

解答过程：LRU算法的思想：每页设置一个计数器，每次命中一页，该页对应的计数器清零，其他各页的计数器加1；需要替换时，将计数值最大的页换出，所以，对应的访问过程及相应的计数器的内容、替换结果如下：访问序列1 8 1 7 82 7 2 1 83 8 2 1 3 1 7 1 3 7调入的页号a 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1b 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 7 7 7 7c 7 7 7 7 7 7 7 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3d 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2各计数器的值a 0 1 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 0 1 0 1 0 1 2b 0 1 2 0 1 2 3 4 0 1 0 1 2 3 4 0 1 2 0c 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1d 0 1 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7注：红色标注的页是未命中的访问——共6次7. 主存容量为4MB，虚存容量为1GB，则虚拟地址和物理地址各为多少位?如页面大小为4KB，则页表长度是多少?解：主存容量为4MB，物理地址22位虚存容量为1GB，虚拟地址30位页表长度，即页面数=1GB/ 4KB=218=256K8. 设某系统采用页式虚拟存储管理，页表存放在内存中。

计算机组成原理课后答案《计算机组成原理》课后习题参考答案第一章计算机系统概论1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。

答：模拟计算机的特点是数值用连续量表示，运算过程也是连续的。

数字计算机的主要特点是逐位运算和间断跳跃计算。

模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方法，车载接线的控制方法，而数字计算机用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方法和程序控制的控制方法。

与模拟计算机相比，数字计算机具有精度高、数据存储量大、逻辑判断能力强等优点。

2.数字计算机是如何分类的？分类的依据是什么？答：数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。

3．数字计算机有哪些主要应用？答：数字计算机的主要应用是：科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器和人工智能。

4．冯.诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它由哪些主要组成部分？答：诺依曼计算机的主要设计思想是存储程序并按地址顺序执行。

它由运算单元、控制器、存储器、接口和I/O设备组成。

5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字，什么是地址字？答：存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。

每个存储单元都有编号，称为单元地址。

如果某字代表要处理的数据，称为数据字。

如果某字为一条指令，称为指令字。

6.什么是指令？什么是程序？答：每个基本操作都称为指令，解决问题的一系列指令称为程序。

7.指令和数据存储在内存中。

计算机如何将它们与指令或数据区分开来？答：计算机可以从时间和空间两方面来区分指令和数据，在时间上，取指周期从内存中取出的是指令，而执行周期从内存取出或往内存中写入的是数据，在空间上，从内存中取出指令送控制器，而执行周期从内存从取的数据送运算器、往内存写入的数据也是来自于运算器。

8.什么是记忆？什么是外部存储？什么是CPU？什么是适配器？简要描述其功能。

答：存储器是指计算机中的半导体存储器，包括ROM和ram。

问题 12分保存Which unit is responsible for decode ( ).A. controllerB. calculatorC. memoryD. ALU问题22 分保存In micro programmed controller, control unit send control signals toexecute unit, the control signals are called ( ).A. micro commandsB. micro operationsC. micro programD. micro instructions问题32 分 保存Each machine instruction is interpreted and executed by a microcode consisting of a sequence of microinstructions.对错问题 42 分 保存The function(s) of control unit is(are) ( ).A. to fetch an instruction from memoryB. to decode the OPcode of an instructionC. to generate sequential signalsD. to fetch instruction from memory and decode and generatecorresponding control signals and execute问题52 分保存The instruction cycle for all the operations is the same.对错问题62 分保存Mutually exclusive micro-operations are the operations that cannotexecute parallel in a CPU cycle.对错问题72 分保存In micro programmed controller, the relationship betweenmachine instruction and micro instruction is:A. each machine instruction is interpreted and executed by micro-program which constitutes of some micro instructionsB. a micro instruction is composed of some machine instructionC. each machine instruction is executed by one micro instructionD. a program constitutes of some machine instructions can beimplemented by a micro instruction.问题8 2 分保存CPU cycle is also called clock cycle. A CPU cycle consists of some machinecycles.对错问题 92 分保存The mirco-commands of a micro-instruction is mutually exclusive, then ( ).A. they are fault-toleranceB. they can replace each otherC. they can appear in the same timeD. they cannot appear in the same time问题 102 分保存Processer adopts micro programmed controller is called micro processer.对错问题112 分 保存Instruction cycle is the time that CPU fetches an instruction from memory andexecutes it.对错问题 122 分 保存Every instruction cycle needs at least 2 CPU cycles.对错问题 132分保存Micro-program utilizes software method to design the control operations.对错问题142 分保存Instruction cycle is （ ）.A. the time for reading and executing an instructionB. the time for executing an instructionC. the time for reading an instruction from memoryD. clock cycle问题 152 分保存The basic idea of multiple transfer for fetch the address of the next micro-instruction is （ ）.A. using PCB. using μPCC. using judge field(控制字段) of μP CD. using a specific field in instruction问题162 分保存Machine cycle is defined by （ ）.A. the minimal time for reading an instruction word from memoryB. the average time for writing a data word to memoryC. the maximal time for reading a data word from memoryD. the average time for reading a data word to memory问题 172 分保存Comparing to micro-program controller, hardwired controller are:A. low in execution, hard for modify and extend of instruction function.B. fast in execution, easy for modify and extend of instruction function.C. fast in execution, hard for modify and extend of instruction function.D. low in execution, easy for modify and extend of instruction function.问题 182 分 保存Instruction cycle is also called CPU cycle.对错问题 192 分保存Micro-programs are stored in （ ）.A. control memoryB. main memoryC. RAMD. IR问题 202 分 保存The hardwired controller run low and it is hard to modify and extend.对错。

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。

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？1.31)2)3)1.41.5以保证总①可以减少各个部件之间的连线数量，降低成本；②便于系统构建、扩充系统性能、便于产品更新换代。

1.6按其任务分，总线有哪几种类型？它们的主要作用是什么？答：按总线完成的任务，可把总线分为：CPU内部总线、部件内总线、系统总线、外总线。

1.7计算机的主要特点是什么？答：计算机的主要特点有：①能自动连续地工作；②运算速度快；③运算精度高；④具有很强的存储能力和逻辑判断能力；⑤通用性强。

1.8衡量计算机性能有哪些基本的技术指标？以你所熟悉的计算机系统为例，说明它的型号、主频、字长、主存容量、所接的I/O设备的名称及主要规格。

答：衡量计算机性能的基本的技术指标有：①基本字长；②主存容量；③运算速度；④所配置的外部设备及其性能指标；⑤系统软件的配置。

1.9单选题（1）1946年，美国推出了世界上第一台电子数字计算机，名为__A__。

A.ENIACB.UNIVAC-IC.ILLIAC-IVD.EDVAC（2）在计算机系统中，硬件在功能实现上比软件强的是__C__。

A.灵活性强B.实现容易C.速度快D.成本低（3）完整的计算机系统包括两大部分，它们是__C____。

A.运算器与控制器B.主机与外设C.硬件与软件D.硬件与操作系统（4）在下列的描述中，最能准确反映计算机主要功能的是___D___。

A.计算机可以代替人的脑力劳动B.计算机可以存储大量的信息（5（6（71.10（1（2（3（4（5（6答：①应用领域（7）银河I（YH-I）巨型计算机是我国研制的①。

１．外部设备有哪些主要功能？可以分为哪些大类？各类中有哪些典型设备？解：外部设备的主要功能有数据的输入、输出、成批存储以及对信息的加工处理等。

外部设备可以分为五大类：输入输出设备、辅助存储器、终端设备、过程控制设备和脱机设备。

其典型设备有键盘、打印机、磁盘、智能终端、数／模转换器和键盘－软盘数据站等。

2．键盘属于什么设备？它有哪些类型？如何消除键开关的抖动？简述非编码键盘查询键位置码的过程。

解：键盘是计算机系统不可缺少的输入设备。

键盘可分为两大类型：编码键盘和非编码键盘。

非编码键盘用较为简单的硬件和专门的键盘扫描程序来识别按键的位置。

消除键开关抖动的方法分硬件和软件两种。

硬件的方法是增设去抖电路；软件的方法是在键盘程序中加入延时子程序，以避开抖动时间。

键盘扫描程序查询键位置码的过程为：①查询是否有键按下。

②查询已按下键的位置。

③按行号和列号求键的位置码。

3 ．说明针式打印和字模式打印有何不同？各有什么优缺点？解：针式打印机利用若干根打印针组成的点阵来构成字符；字模式打印机将各种字符塑压或刻制在印字机构的表面上，印字机构如同印章一样，可将其上的字符在打印纸上印出。

针式打印机以点阵图拼出所需字形，不需要固定字模，它组字非常灵活，可打印各种字符和图形、表格和汉字等，字形轮廓一般不如字模式清晰；字模式打印机打印的字迹清晰，但字模数量有限，组字不灵活，不能打印汉字和图形。

4 ．什么是随机扫描？什么是光栅扫描？各有什么优缺点？解：扫描方式有两种：光栅扫描和随机扫描。

在光栅扫描方式中，电子束在水平和垂直同步信号的控制下有规律的扫描整个屏幕。

这种方式的控制比较简单，画面质量较好且稳定，但对行扫描频率要求较高。

在随机扫描方式中，电子束能在屏幕上进行随机运动，其轨迹随显示内容变化而变化，只在需要显示字符和图形的地方扫描，而不必扫描全屏。

这种方式显示速度快、画面清晰，尤其是线条的轮廓十分光滑，一般用于高清晰度的专用图形显示器中，但这种方式的控制比较复杂，而且只能用于字符和图形显示，不适于显示随机图像。

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。