《计算机组成原理》课后习题问题详解

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第1章计算机系统概论
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
第2章运算方法和运算器
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
第3章多层次的存储器
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
第4章指令系统
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
第5章中央处理器
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
第6章总线系统
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
第7章外存与I/O设备
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
第8章输入输出系统
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
第9章并行组织与结构
9.1复习笔记
9.2课后习题详解
第10章课程教学实验设计
第11章课程综合设计。

计算机组成原理，白中英，科学出版社 第一章1． 模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。

数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。

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式，盘上连线的控制方式，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式，程序控制的控制方式。

数字计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。

2． 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． 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、人工智能。

4． 主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5． 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． 每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。

7． 取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是指令流。

8． 半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外存共同用来保存二进制数据。

运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU ，它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。

适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。

9． 计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。

系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。

10．在早期的计算机中，人们是直接用机器语言来编写程序的，这种程序称为手编程序或目的程序；后来，为了编写程序方便和提高使用效率，人们使用汇编语言来编写程序，称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了算法语言，用算法语言编写的程序称为源程序，源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释执行；随着计算机技术的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。

计算机组成原理第二版课后习题答案全唐朔飞计算机组成原理第二版课后习题答案计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它主要讲述了计算机系统的基本组成和工作原理。

理解和掌握计算机组成原理对学习和实践计算机领域都至关重要。

为了帮助读者更好地巩固和应用所学知识，本文将提供《计算机组成原理第二版》课后习题的答案。

第一章：计算机系统概述1. 详细解释计算机的五大组成部分。

答：计算机由五大部分组成，分别是中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和外部设备。

CPU负责执行指令和处理数据，存储器用于存储程序和数据，输入设备用于输入数据和指令，输出设备用于输出结果，外部设备用于与计算机系统进行交互。

2. 描述冯·诺依曼计算机结构模型的主要特点。

答：冯·诺依曼计算机结构模型的特点主要包括存储程序控制、数据和指令以二进制表示、按顺序执行指令、以及以存储器为中心。

3. 解释指令的含义，指出指令的两个基本组成部分。

答：指令是计算机中最基本的操作单位，用于定义计算机的操作和处理数据的方式。

指令由操作码和地址码两个基本部分组成。

操作码指明要执行的操作，地址码指明所需操作数或结果存放的地址。

4. 什么是指令周期？什么是时钟周期？答：指令周期是指计算机处理一条指令所需的全部时间，包括取指令、执行指令、访存和写回结果。

时钟周期是指计算机中使用的基本时钟信号的时间间隔，决定了计算机的运行速度。

第二章：计算机的发展与应用1. 简述冯·诺依曼结构的计算机和哈佛结构的计算机有什么区别？答：冯·诺依曼结构的计算机将存储器用于存放程序和数据，指令和数据共享同一存储空间；而哈佛结构的计算机将指令和数据存放在不同的存储空间，可以同时取指令和访问数据，提高了运行效率。

2. 解释并举例说明并行计算和串行计算的区别。

答：并行计算是指多个处理器同时进行计算任务，各个处理器独立运行，可以加快计算速度。

《计算机组成原理》课后题答案_清华⼤学出版_秦磊华_吴⾮··１、l 解释下列名词摩尔定律：对集成电路上可容纳得晶体管数⽬、性能与价格等发展趋势得预测,其主要内容就是：成集电路上可容纳得晶体管数量每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得程序与数据得存储器,为计算机得主要⼯作存储器,可随机存取。

控制器：计算机得指挥中⼼，它使计算机各部件⾃动协调地⼯作。

时钟周期:时钟周期就是时钟频率得倒数，也称为节拍周期或Ｔ周期,就是处理操作最基本得时间单位.多核处理器:多核处理器就是指在⼀枚处理器中集成两个或多个完整得计算引擎(内核）。

字长:运算器⼀次运算处理得⼆进制位数。

存储容量：存储器中可存⼆进制信息得总量。

CPI:指执⾏每条指令所需要得平均时钟周期数.ＭIＰS：⽤每秒钟执⾏完成得指令数量作为衡量计算机性能得⼀个指标，该指标以每秒钟完成得百万指令数作为单位。

CPU时间：计算某个任务时CPU实际消耗得时间，也即CPＵ真正花费在某程序上得时间。

计算机系统得层次结构:计算机系统得层次结构由多级构成，⼀般分成5级,由低到⾼分别就是：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得那那些核⼼程序作为评价计算机性能得标准程序.软/硬件功能得等价性:从逻辑功能得⾓度来瞧,硬件与软件在完成某项功能上就是相同得,称为软/硬件功能就是等价得，如浮点运算既可以由软件实现,也可以由专门得硬件实现.固件：就是⼀种软件得固化,其⽬得就是为了加快软件得执⾏速度.可靠性:可靠性就是指系统或产品在规定得条件与规定得时间内,完成规定功能得能⼒。

产品可靠性定义得要素就是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”与“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得时间间隔得期望值。

ＭTＴR:系统得平均修复时间.MTBF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间得平均⼯作时间。

第一章1．模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。

2．分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。

通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。

分类依据：专用和通用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。

通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。

3．（略）4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。

存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。

主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。

5．存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。

单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。

数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。

指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。

6．指令：计算机所执行的每一个基本的操作。

程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。

7．一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。

8．内存：一般由半导体存储器构成，装在底版上，可直接和CPU交换信息的存储器称为内存储器，简称内存。

用来存放经常使用的程序和数据。

外存：为了扩大存储容量，又不使成本有很大的提高，在计算机中还配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器，称为外存储器，简称外存。

外存可存储大量的信息，计算机需要使用时，再调入内存。

CPU：包括运算器和控制器。

基本功能为：指令控制、操作控制、时间控制、数据加工。

6.2课后习题详解1．最少用几位二进制数即可表示任一5位长的十进制正整数？答：216<99999<217，所以至少用17位表示任一5位长的十进制正整数。

2．已知X=0.a1a2a3a4a5a6（a i为0或1），讨论下列几种情况时a i各取何值。

（1）12 X>（2）18 X≥（3）11 416X ≥>答：（1）如果要X>1/2，a1=1，a2～a6不全为0。

（2）如果要X≥1/8，a1～a3不全为零，a4～a6可任取0或1；（3）如果要1/4≥X>1/16，只要a1=0，a2可任取0或1；当a2=0时，若a3=0，则必须a4=1，且a5、a6不全为0；若a3=1，则a4～a6可任取0或1；当a2=1时，a3～a6可任取0或1。

3．设x为整数，[x]补=1，x1x2x3x4x5，若要求x<-16，试问x1～x5应取何值？答：当x<0时，[x]补=2n+1+x，x=-10000，[x]补=1000000-10000=110000，若x<-10000（十进制为16），则[x]补<110000，则x1=0，x2～x5任意。

4．设机器数字长为8位（含1位符号位在内），写出对应下列各真值的原码、补码和反码。

1329- -,,100,8764128答：（1）x=-13/64转为二进制位：x=-0.0011010；[x]原=1-x=1.0011010；[x]补=2+x=10.0000000-0.001101=1.1100110；[x]反=(2-2-n)+x=1.1111111-0.001101=1.1100101。

（2）x=29/128转为二进制位：x=0.0011101；[x]原=0.0011101；[x]补=0.0011101；[x]反=0.0011101。

（3）x=100转为二进制位：x=01100100；[x]原=01100100；[x]补=01100100；[x]反=01100100。

10.2课后习题详解1．假设响应中断时，要求将程序断点存在堆栈内，并且采用软件方法寻找中断服务程序的入口地址，试写出中断隐指令的微操作及节拍安排。

答：设软件查询程序的首址为0号内存单元，则中断隐指令的微操作及节拍安排如表10-1所示。

表10-12．写出完成下列指令的微操作及节拍安排（包括取指操作）。

（1）指令“ADD R1,X”完成将R1寄存器的内容和主存X单元的内容相加结果存于R1的操作。

（2）指令“ISZ X”完成将主存X单元的内容增1，并根据其结果若为0，则跳过下一条指令执行。

答：（1）指令“ADD R1,X”的微操作及节拍安排如表10-2所示。

取指周期：表10-2（a）执行周期：表10-2（b）（2）指令“ISZ X”的微操作及节拍安排如表10-3所示。

取指周期：表10-3（a）执行周期1：表10-3（b）执行周期2：表10-3（c）3．按序写出如表10-4所示程序所需的全部微操作命令及节拍安排。

表10-4答：（1）LDA 306指令所需全部微操作命令及节拍安排如表10-5所示。

取指周期：表10-5（a）执行周期：表10-5（b）（2）ADD 307指令所需全部微操作命令及节拍安排如表10-6所示。

取指周期：表10-6（a）执行周期：表10-6（b）（3）BAN 304指令所需全部微操作命令及节拍安排如表10-7所示。

取指周期：表10-7（a）执行周期：（设N为结果为负标志）表10-7（b）（4）STA 305指令所需全部微操作命令及节拍安排如表10-8所示。

取指周期：表10-8（a）执行周期：表10-8（b）（5）STP指令所需全部微操作命令及节拍安排如表10-9所示。

取指周期：表10-9（a）执行周期：表10-9（b）4．在单总线结构的计算机中，用该总线连接了指令寄存器IR、程序计数器PC、存储器地址寄存器MAR、存储器数据寄存器MDR、通用寄存器R0～R7的输入和输出端。

ALU 的两个输入端分别与总线和寄存器Y的输出端相连，ALU的输出端与寄存器2的输入端相连。