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计算机组成原理答案

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第一章计算机系统概论5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：冯•诺依曼计算机的特点是：P8●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；●指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；●指令和数据均用二进制表示；●指令由操作码、地址码两大部分组成，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；●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；●机器以运算器为中心（原始冯•诺依曼机）。

第3章系统总线1. 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？答：P41.总线是多个部件共享的传输部件。

总线传输的特点是：某一时刻只能有一路信息在总线上传输，即分时使用。

为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。

2. 2．总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分几类？它们各有何作用？是单向的还是双向的？它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？①分类：按数据传输方式，可分为并行传输总线和串行传输总线。

按使用范围，可分为计算机总线，控制总线，网络通信总线。

按连接部件，可分为片内总线，系统总线，通信总线。

②系统总线指CPU，主存，I/O 各大部件之间的信息传输线。

按系统总线传输信息的不同，分为数据总线，地址总线，控制总线。

数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，其位数与机器字长，存储字长有关，一般为8 位，16 位或32 位。

地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在贮存单元的地址，是单向传输的，其位数与存储单元的个数有关4. 为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？答：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求；特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。

7．画图说明异步通信中请求与回答有那几种互锁关系？不互锁、半互锁、全互锁14. 设总线的时钟频率为8MHz，一个总线周期等于一个时钟周期。

如果一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线的带宽是多少？解：总线宽度= 16位/8 =2B总线带宽= 8MHz×2B =16MB/s15. 在一个32位的总线系统中，总线的时钟频率为66MHz，假设总线最短传输周期为4个时钟周期，试计算总线的最大数据传输率。

若想提高数据传输率，可采取什么措施？解答：总线工作频率= 66MHz/4 =16.5MHz总线最大数据传输率=16.5MHz×4B =66MB/s若想提高总线的数据传输率，可提高总线的时钟频率，或减少总线周期中的时钟个数，或增加总线宽度第四章4. 说明存取周期和存取时间的区别。

解：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。

即：存取周期 = 存取时间 + 恢复时间5. 什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？解：存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。

存储器带宽 = 1/200ns ×32位 = 160M位/秒 = 20MB/秒 = 5M字/秒注意：字长32位，不是16位。

（注：1ns=10-9s）9. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。

解：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。

集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在CPU访存死时间。

分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间。

异步式：是集中式和分散式的折衷。

17. 写出1100、1101、1110、1111对应的汉明码。

解：有效信息均为n=4位，假设有效信息用b4b3b2b1表示校验位位数k=3位，（2k>=n+k+1）设校验位分别为c1、c2、c3，则汉明码共4+3=7位，即：c1c2b4c3b3b2b1校验位在汉明码中分别处于第1、2、4位c1=b4⊕b3⊕b1c2=b4⊕b2⊕b1c3=b3⊕b2⊕b1当有效信息为1100时，c3c2c1=011,汉明码为1110100。

当有效信息为1101时，c3c2c1=100,汉明码为0011101。

当有效信息为1110时，c3c2c1=101,汉明码为1011110。

当有效信息为1111时，c3c2c1=010,汉明码为0110111。

18. 已知收到的汉明码（按配偶原则配置）为1100100、1100111、1100000、1100001，检查上述代码是否出错？第几位出错？解：假设接收到的汉明码为：c1’c2’b4’c3’b3’b2’b1’纠错过程如下：P1=c1’⊕b4’⊕b3’⊕b1’P2=c2’⊕b4’⊕b2’⊕b1’P3=c3’⊕b3’⊕b2’⊕b1’如果收到的汉明码为1100100，则p3p2p1=011，说明代码有错，第3位（b4’）出错，有效信息为：1100如果收到的汉明码为1100111，则p3p2p1=111，说明代码有错，第7位（b1’）出错，有效信息为：0110如果收到的汉明码为1100000，则p3p2p1=110，说明代码有错，第6位（b2’）出错，有效信息为：0010如果收到的汉明码为1100001，则p3p2p1=001，说明代码有错，第1位（c1’）出错，有效信息为：000128. 设主存容量为256K字，Cache容量为2K字，块长为4。

（1）设计Cache地址格式，Cache中可装入多少块数据？（2）在直接映射方式下，设计主存地址格式。

（3）在四路组相联映射方式下，设计主存地址格式。

（4）在全相联映射方式下，设计主存地址格式。

（5）若存储字长为32位，存储器按字节寻址，写出上述三种映射方式下主存的地址格式解：（1）cache地址长度为11位，块内地址长度为2位。

主存地址位数为18位（2）直接映射方式（3）四路组相连（4）全相连直接映射方式四路组相连全相连32. . 设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映象（即Cache每组内共有4个字块）的Cache组织，要求：（1）画出主存地址字段中各段的位数；（2）设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0、1、2……99号单元读出100个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次，问命中率是多少？（3）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍？答：（1）由于容量是按字节表示的，则主存地址字段格式划分如下：8 7 2 3 2（2）由于题意中给出的字地址是连续的，故（1）中地址格式的最低2位不参加字的读出操作。

当主存读0号字单元时，将主存0号字块（0~7）调入Cache（0组x号块），主存读8号字单元时，将1号块（8~15）调入Cache（1组x号块）…… 主存读96号单元时，将12号块（96~103）调入Cache（12组x号块）。

» 共需调100/8 13次，就把主存中的100个数调入Cache。

除读第1遍时CPU需访问主存13次外，以后重复读时不需再访问主存。

则在800个读操作中：访Cache次数=（100-13）+700=787次» 0.98 » Cache命中率=787/800 98%（3）设无Cache时访主存需时800T（T为主存周期），加入Cache后需时：（131.167+13）T»T/6+13T´787144.167T»5.55倍»则：800T/144.167T有Cache和无Cache相比，速度提高4.55倍左右。

38. 磁盘组有六片磁盘，每片有两个记录面，存储区域内径22厘米，外径33厘米，道密度为40道/厘米，内层密度为400位/厘米，转速2400转/分，问：（1）共有多少存储面可用？（2）共有多少柱面？（3）盘组总存储容量是多少？（4）数据传输率是多少？解：（1）若去掉两个保护面，则共有：6 × 2 - 2 = 10个存储面可用；（2）有效存储区域=（33-22）/ 2 = 5.5cm柱面数= 40道/cm × 5.5= 220道=p （3）内层道周长=22 69.08cm道容量=400位/cm×69.08cm= 3454B面容量=3454B × 220道= 759，880B盘组总容量= 759，880B × 10面= 7，598，800B（4）转速= 2400转/ 60秒= 40转/秒数据传输率= 3454B × 40转/秒= 138，160 B/S注意：1）计算盘组容量时一般应去掉上、下保护面；的精度选取不同将引起答案不同，一般取两位小数；p2）盘组总磁道数（=一个盘面上的磁道数）¹3）柱面数4）数据传输率与盘面数无关；5）数据传输率的单位时间是秒，不是分。

39. 某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录盘面，每毫米5道，每道记录信息12 288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道，求：（1）磁盘存储器的存储容量；（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度；（3）磁盘数据传输率；（4）平均等待时间。

解：（1）存储容量= 275道×12 288B/道×4面= 13 516 800B（2）最高位密度= p12 288B/230= 17B/mm = 136位/mm（向下取整）最大磁道直径=230mm+275道/5道×2= 230mm + 110mm = 340mmp 最低位密度= 12 288B / 340= 11B/mm = 92位/ mm （向下取整）（3）磁盘数据传输率= 12 288B × 3000转/分=12 288B × 50转/秒=614 400B/S（4）平均等待时间= 1/50 / 2 = 10ms讨论：1、本题给出的道容量单位为字节，因此算出的存储容量单位也是字节，而不是位；2、由此算出的位密度单位最终应转换成bpm(位/毫米）；3、平均等待时间是磁盘转半圈的时间，与容量无关。

第五章1. I/O有哪些编址方式？各有何特点？解：常用的I/O编址方式有两种：I/O与内存统一编址和I/O独立编址；特点：I/O与内存统一编址方式的I/O地址采用与主存单元地址完全一样的格式，I/O设备和主存占用同一个地址空间，CPU可像访问主存一样访问I/O设备，不需要安排专门的I/O指令。

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4901061《计算机组成原理》(周建敏)414-9答案

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第1章计算机系统概论1．简答题（1）计算机硬件包括哪些基本功能部件？为什么要有这些部件？答：计算机的最基本的功能部件是运算器、存储器、控制器、输入单元和输出单元。

计算机的基本功能就是存储和处理外部世界的信息并在需要的时候向外界提供这些信息。

为了完成这些基本功能，要求计算机能够自动地输入信息、输出信息、存储信息以及处理信息。

计算机的基本部件就是根据这些要求设置的，分别用一个部件完成上述个功能，完后用一个控制器实现上述功能的自动化。

（2）简述现代计算机常用的三级存储体系。

答：CPU能按存储单元地址直接访问主存（内存）；增加高速缓存（Cache）的目的是为了提高速度，解决CPU与主存之间速度不匹配的矛盾；增加辅存（外存）的目的是弥补主存容量的不足。

（3）运算器中有哪些寄存器？答：运算器中有存放操作数和运算结果的寄存器，包括移位寄存器和若干通用寄存器。

（4）计算机软件有哪些类型？答：计算机软件一般可分为系统软件和应用软件两类。

系统软件是整个计算机系统的一部分，为用户操作计算机以及应用软件的运行提供一个方便的界面。

主要的系统软件有两类，一类是操作系统软件，负责计算机系统的运行控制；另一类是对程序设计语音进行处理的软件，包括编译程序解释程序、汇编程序等。

应用软件是完成用户所需功能的软件，专门为解决某文字处理软件、游戏软件等都属于应用软件。

（5）为什么说计算机的硬件和软件在功能上是等价的？答：因为计算机系统绝大部分硬件的功能可以用软件实现，软件的功能也可以用硬件来实现。

例如，浮点运算功能，早期的计算机中没有浮点运算部件，在这些计管机中实现浮点数据的运算是靠软件进行，现在计算机中都采用了硬件浮点运算部件。

可见计算机功能的这两种实现在逻辑上是等效的，其区别在于速度、成本、可靠性、存储容量、变更周期等因素。

2．改错题（1）现在的数字计算机系统的硬件都是由超大规模集成电路以及机电一体的外围设备构成的。

（2）运算器可以对数据进行算术运算和逻辑运算。

《计算机组成原理》各章练习参考答案

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《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。

计算机组成原理复习考试题及答案

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计算机组成原理复习题及答案（一）一、选择题1．若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是______ A）阶符与数符相同为规格化数B）阶符与数符相异为规格化数C）数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数D）数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数2．某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。

若用定点小数表示，则最大正小数为______。

A）+（1 – 2-32）B）+（1 – 2-31）C）2-32D）2-313．算术/逻辑运算单元74181ALU可完成______。

A）16种算术运算功能B）16种逻辑运算功能C）16种算术运算功能和16种逻辑运算功能D）4位乘法运算和除法运算功能4．某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为______。

A）64，16 B）16，64 C）64，8 D）16，165．多体并行系统实质上是一种______存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。

A）模块式，并行，多个B）模块式串行，多个C）整体式，并行，一个D）整体式，串行，多个6．变址寻址方式中，操作数的有效地址等于______。

A）基值寄存器内容加上形式地址（位移量）B）堆栈指示器内容加上形式地址（位移量）C）变址寄存器内容加上形式地址（位移量）D）程序记数器内容加上形式地址（位移量）7．以下叙述中正确描述的句子是：______。

A）微程序控制方式和组合逻辑控制相比，可以使指令的执行速度更快。

B）只有直接编码的微指令是水平型微指令。

C）同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫互斥性微操作D）同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫互斥性微操作8．计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时______。

A）减少了信息传输量B）提高了信息传输的速度C）减少了信息传输线的条数D）加重了CPU的工作量9．计算机的外围设备是指______。

《计算机组成原理》课后习题答案

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第1章计算机组成原理考试大纲第一章计算机体系结构和计算机组成冯。

诺伊曼体系的特点Amdahl定律第二章数制和数制转换各种码制的表示和转换浮点数的表示补码加减法布思算法浮点数的加减法海明码的计算练习：5，6，7，8，101、已知X=19，Y=35，用布思算法计算X×Y和X×(-Y)。

2、使用IEEE 754标准格式表示下列浮点数：-5，-1.5，1/16，-6，384，-1/32。

3、已知X=-0.1000101×2-111，Y=0.0001010×2-100。

试计算X+Y，X-Y，X×Y和X/Y。

4、某浮点数字长12位，其中阶符1位，阶码数值3位，尾符1位，尾数数值7位，阶码和尾数均用补码表示。

它所能表示的最大正数是多少？最小规格化正数是多少？绝对值最大的负数是多少？5、求有效信息位为01101110的海明码校验码。

第三章练习：5解释下列概念：PROM，EPROM，E2PROM，Flash memory，FPGA，SRAM和DRAM。

第四章总线的分类总线操作周期的四个传输阶段总线仲裁的概念及其分类异步通信方式的种类总线的最大传输率第五章存储器的分类存储容量的扩展RAID的概念、特点以及分类Cache的地址映射Cache的写策略Cache的性能分析3C练习：4，5，71．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少?用下列存储芯片时，各需要多少片?1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×l位，4K×8位，8K×8位2．现有1024×l的存储芯片，若用它组成容量为16K×8的存储器。

(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，该存储器所需的地址线总数是多少?几位用于选片?几位用作片内地址?(3)画出各芯片的连接逻辑图。