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计算机组成原理课后习题答案（⼀到九章）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。
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。
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。
计算机组成课后答案第十一章和第十二章部分答案11.1简要定义立即寻址答：寻址的最简单的方式，操作数实际出现在指令中：操作数=A。
这种方式用于定义和使用设置变量的常数或者是设置变量的初始值，数乘以2的补码形式存储，最左位是符号位，当操作数装入数据寄存器时，符号位向左扩展来填充数据字的字长。
11.2简要定义直接寻址答：地址字段含有操作数的有效地址：EA=A，只要要求一次存储器的访问，并且不要求为生成地址的专门计算。
只提供有限的地址空间。
10.3简要定义间接寻址答：让地址字段指示一个存储器字地址，而此地址处容有操作数的全长度地址。
EA=(A)。
11.4简要定义寄存器寻址答：与直接寻址类似，唯一不同的是地址字段指的是寄存器而不是一个主存地址：EA=R。
11.5简要定义寄存器间接寻址答：类似于间接寻址。
两种情况唯一不同的是，地址字段指的是存储位置还是寄存器。
于是，对于一个寄存器间接寻址：EA=(R)。
11.6简要定义偏移寻址答：直接寻址和寄存器寻址的方式相结合:EA=A+(R).要求指令有两个地址字段，至少其中一个是显示的。
容纳在一个地址字段中值（值=A）被直接引用，另一地址段，或基于操作码的一个隐含引用，指的是寄存器，此寄存器的内容加上A的有效地址。
一种强有力的寻址方式是直接寻址和寄存器间接寻址能力的结合。
它的几种名称，取决于它使用的上下文，但基本的机制是相同的。
我们将它称为偏移寻址。
11.7简要定义相对寻址答：隐含引用的寄存器是程序计数器（PC）即：当前指令的PC值（此指令后续的下一条指令的地址）加上地址字段的值（A）,产生有效地址。
11.8、自动变址的优点是？答：由于经常需要在每次对存放在变址寄存器中的下标访问后，增加或减少下标值。
自动变址能自动完成增量，减量操作并将其作为统一指令周期的一部分，能隐式应用变址寄存器并自动完成EA=A+（R），R->(R)+imm(立即数)。
这样加速这些程序的运行速度。
计算机组成课后答案第一章和二章部分答案1.1计算机组成与计算机体系结构在概念上有何区别?答：计算机体系结构是指那些对程序员可见的系统属性即概念性结构与功能特性，还包括设计思想与体系结构。
计算机组成指的是系统结构的逻辑实现，包括机器机内的数据流和控制流的组成及逻辑设计等。
1.2计算机结构与计算机功能在概念上有何区别?答：计算机结构是指计算机的组件是以何种方式相互关联的。
计算机功能是指每个单独的操作组分作为结构的一部分。
1.3计算机的四个主要功能是什么”答：数据处理、数据存储、数据移动、控制。
1.4列出并概要定义计算机的主要结构部件。
答：中央处理单元（CPU ）：控制电脑的操作，执行它的数据处理功能;常简称为处理器。
主存储器：存储数据。
I / O ：输入输出，计算机及其外部环境之间数据移动。
系统总线：它提供了一些沟通机制，连接其他部分的结构。
1.5列出并概要定义处理器的主要结构部件答：控制单元:控制CPU,因此计算机的操作。
算术和逻辑单元(ALU):执行计算机的数据处理功能。
寄存器:提供存储内部CPU。
CPU内部总线:一些之间提供了沟通的机制。
控制器：控制cpu的关系。
第二章2.1什么是存储程序式计算机?答：存储程序计算机最早是由著名数学家冯·诺依曼等人在1946年总结并明确提出来的，因此又被称为冯·诺依曼计算机。
其要点为：1.计算机完成任务是由事先编号的程序完成的；2.计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果，也被存放在存储器中。
3.计算机能自动连续地完成程序。
4.程序运行的所需要的信息和结果可以通输入\输出设备完成。
5.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成。
2.2任何通用计算机的4个主要部件是什么？答：运算器、控制器、存储器、输入输出设备。
2.3对集成电路级别而言.计算机系统的3个基本组成部分是什么答：中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片。
2.4解释摩尔定律答：：集成电路上可容纳的电晶体数目，约每隔24个月便会增加一倍。
