第一章? ?

1.1? ?什么是計算機系統、計算機硬件和計算機軟件？硬件和軟件哪個更重要？

答：

計算機系統，由計算機硬件和軟件兩部分組成，計算機系統具有接收和存儲信息、按程序快速計算和判斷并輸出處理結果等功能；
計算機硬件:?所謂“硬件”，是指計算機的實體部分，它由看得見摸得著的各種電子元器件，各類光、電、機設備的實物組成，如主機，外部設備等；
計算機軟件:?所謂“軟件”，它看不見模不著，由人們事先編制的具有各類特殊功能的程序組成，包括各種程序和文檔，如系統軟件，應用軟件等；
計算機的硬件和計算機軟件是相互依賴，相互限制的，沒有重要和不重要之分。沒有軟件的計算機是沒有靈魂的，只是一堆機器；沒有硬件的計算機只是一個幻想，沒有任何作用。

1.2? ?如何讓理解計算機系統的層次結構

答:把計算機系統結構按功能劃分為多個層次，有利于正確理解計算機系統的工作；同時也有利于明確軟件、硬件和固件在計算機系統中的地位和作用；層次結構使得各個層次的分工更加明確，容易糾錯和升級；有利于理解各種語言的實現及其性質；有利于探索新的虛擬機實現方法，設計新的計算機系統。

1.3? ?說明高級語言、匯編語言和機器語言的差別和及其聯系。

答:高級語言:高級語言是面向用戶的，用高級語言編寫的程序稱做高級語言源程序，必須翻譯成機器語言目標程序才能被計算機執行；
匯編語言:能反映指令功能的助記符表達的計算機語言自稱匯編語言，它出現在機器語言之前；
機器語言:是計算機唯一能接受和執行的語言。機器語言由二進制碼組成，每一串二進制碼稱做一條指令；

其中只有高級語言是面向用戶的，匯編語言和機器語言都是面向機器的。高級語言和匯編語言要經過編譯器翻譯成機器語言才能被計算機所識別。

1.4? ?如何理解計算機組成和計算機體系結構？

答:計算機體系結構是指那些能夠被程序員所見到的計算機系統的屬性，即概念性的結構與功能特性。計算機系統的屬性通常是指用機器語言編程的程序員(也包括匯編語言程序設計者)所看到的傳統機器的屬性，包括指令集、數據類型、存儲器尋址技術。I/0機理等，大都屬于抽象的屬性。計算機組成是指如何實現計算機體系結構所體現的屬性，它包含了許多對程序員來說是透明的硬件細節。例如，指令系統體現了機器的屬性，這是屬于計算機結構的問題。但指令的實現，即如何取指令、分析指令、取操作數、運算、送結果等，這些都屬于計算機組成問題。

1.5. 馮 ? 諾依曼計算機的特點是什么？

答，馮?諾依曼在研究?EDVAC機時提出了“存儲程序”的概念。以此概含為基礎的各類計算機通稱為馮?諾依曼計算機，除了存儲程序這個最大的特點以外，它的其他主要特點是：

（1）計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大部件組成；

（2）指令和數據以同等地位存放于存儲器內，并可以按地址訪問；

（3）指令和數據均用二進制表示；

（4）指令由操作碼、地址碼兩大部分組成，操作碼用來表示操作的性質，地址碼用來表示操作數在存儲器中的位置；

（5） 指令在存儲器中順序存放，通常自動順序取出執行；

（6）機器以運算器為中心（原始馮 ? 諾依曼機）。

1.6 畫出計算機硬件組成框圖，說明各部件的作用及計算機硬件的主要技術指標。

圖中各部件的功能如下:

運算器用來完成算術運算和邏輯運算，并將運算的中間結果暫存在運算器內；

存儲器用來存放數據和程序；

控制器用來控制、指揮程序和數據的輸入、運行以及處理運算結果；

輸入設備用來將人們熟悉的信息形式轉換為機器能識別的信息形式，常見的有鍵盤、鼠標等；

輸出設備可將機器運算結果轉換為人們熟悉的信息形式，如打印機輸出、顯示器輸出等。

1.7 解釋下列概念：

主機、 CPU 、主存、存儲單元、存儲元件、存儲基元、存儲元、存儲字、存儲字長、存儲容量、機器字長、指令字長。

答：

主機：是計算機硬件的主體部分，由 CPU 和主存儲器 MM 合成為主機。

CPU ：中央處理器，是計算機硬件的核心部件，由運算器和控制器組成；（早期的運算器和控制器不在同一芯片上，現在的 CPU 內除含有運算器和控制器外還集成了 CACHE ）。

主存：計算機中存放正在運行的程序和數據的存儲器，為計算機的主要工作存儲器，可隨機存取；由存儲體、各種邏輯部件及控制電路組成。

存儲單元：可存放一個機器字并具有特定存儲地址的存儲單位。

存儲元件：存儲一位二進制信息的物理元件，是存儲器中最小的存儲單位，又叫存儲基元或存儲元，不能單獨存取。

存儲字：一個存儲單元所存二進制代碼的邏輯單位。

存儲字長：一個存儲單元所存二進制代碼的位數。

存儲容量：存儲器中可存二進制代碼的總量；（通常主、輔存容量分開描述）。

機器字長：指 CPU 一次能處理的二進制數據的位數，通常與 CPU 的寄存器位數有關。

指令字長 ： 一條指令的二進制代碼位數。

1.8 解釋英文代號：

CPU 、 PC 、 IR 、 CU 、 ALU 、 ACC 、 MQ 、 X 、 MAR 、 MDR 、 I/O 、 MIPS 、 CPI 、 FLOPS。

解：。

CPU ： Central Processing Unit ，中央處理機（器），是計算機硬件的核心部件，主要由運算器和控制器組成。

PC ： Program Counter ，程序計數器，其功能是存放當前欲執行指令的地址，并可自動計數 形成下一條指令地址。

IR ： Instruction Register ，指令寄存器，其功能是存放當前正在執行的指令。

CU ： Control Unit ，控制單元（部件），為控制器的核心部件，其功能是產生微操作命令序列。

ALU ： Arithmetic Logic Unit ，算術邏輯運算單元，為運算器的核心部件，其功能是進行算術、邏輯運算。

ACC ： Accumulator ，累加器，是運算器中既能存放運算前的操作數，又能存放運算結果的寄存器。

MQ ： Multiplier-Quotient Register ，乘商寄存器，乘法運算時存放乘數、除法時存放商的寄存器。

X ：此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數寄存器，即運算器中工作寄存器之一，用來存放操作數；

MAR ： Memory Address Register ，存儲器地址寄存器，在主存中用來存放欲訪問的存儲單元的地址。

MDR ： Memory Data Register ，存儲器數據緩沖寄存器，在主存中用來存放從某單元讀出、或要寫入某存儲單元的數據。

I/O ： Input/Output equipment ，輸入 / 輸出設備，為輸入設備和輸出設備的總稱，用于計算機內部和外界信息的轉換與傳送。

MIPS ： Million Instruction Per Second ，每秒執行百萬條指令數，為計算機運算速度指標的一種計量單位。

CPI：Clock Cycle Per Instruction,表示執行某個程序的指令平均時鐘周期數。

FLOPS:Floating-point Operations Per Second,每秒所執行的浮點運算次數。

1.9? ?畫出主機框圖，分別以存數指令“ STA M ”和加法指令“ ADD M ”（ M 均為主存地址）為例，在圖中按序標出完成該指令（包括取指令階段）的信息流程（如→①）。假設主存容量為 256M×32 位，在指令字長、存儲字長、機器字長相等的條件下，指出圖中各寄存器的位數。

答：

（ 1 ） STA M 指令： PC → MAR ， MAR → MM ， MM → MDR ， MDR → IR ，

OP(IR) → CU ， Ad(IR) → MAR ， ACC → MDR ， MAR → MM ， WR

（ 2 ） ADD M 指令： PC → MAR ， MAR → MM ， MM → MDR ， MDR → IR ，

OP(IR) → CU ， Ad(IR) → MAR ， RD ， MM → MDR ， MDR → X ， ADD ， ALU → ACC ， ACC → MDR ， WR

假設主存容量 256M×32 位，在指令字長、存儲字長、機器字長相等的條件下， ACC 、 X 、 IR 、 MDR 寄存器均為 32 位， PC 和 MAR 寄存器均為 28 位。

1.10? ?根據迭代公式，設初態=1，要求精度為?ε，試編制求的解題程序（指令系統自定），并結合所編程序簡述計算機的解題過程。

答:主要有以下步驟:
(1)取x到ACC;
(2)加1存于AC:
(3)除2存于MQ，又[MQ]→主存單元m;
(4)取x到ACC；
(5)將y1從m中取出，執行[m]→x,?[ACC]÷[x]→MQ,?得x/ys;
(6)?[MQ]→ACC,?執行Yn+x/Yn即[ACC]+[x]→ACC;
(7)除2得結果于MQ，又[MQ]→ACC,?[MQ]→m;
(8)?[ACC]-[X]-ACC,?然后判斷[ACC]與E的大小，若|[ACC]|≤?t則到(9)，否則返回:(9)打印[m];
(10)停機。

1.11 指令和數據都存于存儲器中，計算機如何區分它們？

解：計算機區分指令和數據有以下 2 種方法：

● 通過不同的時間段來區分指令和數據，即在取指令階段（或取指微程序）取出的為指令，在執行指令階段（或相應微程序）取出的即為數據。

● 通過地址來源區分，由 PC 提供存儲單元地址的取出的是指令，由指令地址碼部分提供存儲單元地址的取出的是操作數。

1.12? ?什么是指令？什么是程序？

答:指令:指令是機器完成某種操作的命令，典型的指令通常包括操作碼和地址碼兩部分。操作碼用來指出執行什么操作(如加、傳送)，地址碼用來指出操作數在什么地方:
程序:程序是軟件開發人員根據用戶需求開發的，用程序設計譖言描述的，適合計算機執行的指令(語句)序列。所以說程序是眾多指令的集合。

?------------------------------------------------------------------------------------第三章

3.1? ?什么是總線？總線傳輸有何特點？為了減輕總線的負載，總線上的部件都應具備什么特點？
答，計算機系統的五大部件之間的互連方式有兩種，一種是各部件之間使用單獨的連線，稱為分散連接；另一種是將各部件連到一組公共信息傳輸線上，稱為總線連接。總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各部的傳輸介質；
總線的特點是當多個部件與總線相連時，如果出現兩個或兩個以上部件同時向總線發送信息，勢必導沖突，傳輸無效。因此，在某一時刻，只允許有一個部件向總線發送信息，而多個部件可以同時從總線上、
為了減少總線的負載，可以采用多條總線或者總線上的部件應通過三態驅動緩沖電路與總線連通。
3.2? ?總線如何分類？什么是系統總線？系統總線又分為幾類，它們各有何作用，是單向的，還是雙向的，它
們與機器字長、存儲字長、存儲單元有何關系？
答：總線的應用很廣泛，從不同角度可以有不同的分類方法：按數據傳送方式可分為并行傳輸總線和串行傳
輸總線。在并行傳輸總線中，又可按傳輸數據寬度分為8位、16位、32位、64位等傳輸總線：著按總線的使用范圍劃分，則又有計算機（包括外設）總線、測控總線、網絡通信總等；按連接部件不同，分為片內總線，系統總線和通信總線：按系統總線傳輸信息的不同，又可分為三類：
數據總線：數據總線用來傳輸各功能部件之間的數據信息，它是雙向傳輸總線，其位數與機器字長、存儲字長有關，一般為8位、16位或32位。
地址總線：地址總線主要用來指出數據總線上的源數據或目的數據在主存單元的地址或?I?/0設備的地址，它是單向傳輸，地址線的位數與存儲單元的個數有關
控制總線：由于數據總線、地址總線都是被掛在總線上的所有部件共享的，如何使各部件能在不同時刻占有總線使用權，需依靠控制總線來完成，因此控制總線是用來發出各種控制信號的傳輸線。通常對任一控制線而言，它的傳輸是單向的。
3.3? ?常用的總線結構有幾種？不同的總線結構對計算機的性能有什么影響？舉例說明。
答：總線結構通常可分為單總線結構和多總線結構兩種（包括雙、三、四總線結構）。
(1）單總線結構：將?CPU?、主存、?I?/0設備都掛在一組總線上，允許?I?/0之間或?I?/0與主存之間直接交換信
息。因為所有
圖3-20(?d?）多層?PCI?總線結構
3.4? ?為什么要設置總線判優控制？常見的集中式總線控制有幾種，各有何特點，哪種方式響應時間最快，更種方式對電路故障最敏感？
答：總線上信息的傳送是由主設備啟動的，如某個主設備欲與另一個設備（從設備）進行通信時，首先（
10設備發出總線請求信號，著多個主設備同時要使用總線時，就由總線控制器的判優、仲裁邏輯按一定的優先
順序確定哪個主設備能使用總線。只有獲得總線使用權的主設備才能開始傳送數據。
常見的集中控制優先權仲裁方式有以下三種：
(1）鏈式查詢：只需很少幾根線就能按一定優先次序實現總線控制，并且很容易擴充設備，但對電路故障很敏感，且優先級別低的設備可能很難獲得請求。(2）計數器定時查詢：這種方式對電路故障不如鏈式查詢方式敏感，但增加了控制線（設備地址）數，控制也較復雜。
(3）獨立請求：響應遠度快，優先次序控制靈活（通過程序改變），但控制線數量多，總線控制更復雜。所以綜上所述，獨立請求響應時間最快，鏈式查詢對電路故障最敏感。
3.5? ?解釋概念：總線寬度、總線帶寬、總線復用、總線的主設備（或主模塊）、總線的從設備（或從模塊）、總線的傳輸周期、總線的通信控制。
訓超級答案
?級答案
答；總線寬度：通常指數據總線的根數：
總線帶寬：總線的數據傳輸率，指單位時間內總線上傳輸數據的位數：總線復用；指同一條信號線可以分時傳輸不同的信號：
總線的主設備（主模塊》：指一次總線傳輸期間，擁有總線控制權的設備（模塊》
總線的從設備（從模塊》：指一次總線傳輸期間，配合主設備完成數據傳輸的設備（模塊），它只能被動接受
主設備發來的命令
總線的傳輸周期：指總線完成一次完整而可靠的傳輸所
(3）各模塊在準備數據的過程中都不占用總線，使總線可接受其它模塊的請求：
(4）總線被占用時都在做有效工作，或者通過它發送命令，或者通過它傳送數據，不存在空閑等待時間，充分利用了總線的占用，從而實現了總線在多個主、從模塊間進行信息交叉重疊并行傳送。
分離式通訊主要用于大型計算機系統。
3.10? ?什么是總線標準？為什么要設置總線標準？目前流行的總線標準有哪些？什么是即插即用，哪些
1
這一特點？
答：所謂總線標準，可視為系統與各模塊、模塊與模塊之間的一個互連的標準界面。這個界而對它兩端的談塊都是透明的，即界而的任一方只需根據總線標準的要求究成自身一方接口的功能要求，而無須了解對方接口與
總線的連接要求。因此，按總線標準設計的接口可視為通用接口。
采用總線標準可以為計算機接口的軟硬件設計提供方便。對硬件設計而言，使各個模塊的接口芯片設計相對
獨立；對軟件設計而言，更有利于接口軟件的模塊化設計。
目前流行的總線標準有以下幾種：
(1)?ISA?總線：(2)?EISA?總線；
(3)?VESA?(?VL?-?BU?）總線：
(4)?PCI?總線：
(5)?AGP?總線；
(6)?RS?-232C總線：
(7)?USB?總線。
即捕即用（?Plug?and?Play?)：即任何擴展卡只嬰插入系統便可工作。?PCI?設備中配有存放設備具體信息的寄存器，這些信息可供?BIos?（基本輸入輸出系統）和操作系統層的軟件自動配置?PCI?總線部件和插件，使系統使
用方便，無須進行復雜的手動配置。?PCI?,?USB?等總線有即插即用的特點。
3.11? ?畫一個具有雙向傳送功能的總線邏輯圖。
答：在總線的兩端分別配置三態門，就可以使總線具有雙向傳輸功能，如下圖3-22所示。

?a?至?b?b?至?a?
圖3-2具有雙向傳送功能的總線邏輯圖
12．設數據總線上接有?A?、?B?、?C?、D4
?

13.什么是總線的數據傳送速率，它與哪些因素有關?

答:總線的數據傳送速率是單位時間內總線傳送數據的字節數。它與總線的寬度和總線的時鐘頻率有關。總線的寬度越大，總線的時鐘頻率越高，總線的數據傳送速率越大。

14.設總線的時鐘頻率為8MHz,一個總線周期等于一個時鐘周期。如果-一個總線周期中并行傳送16位數據，試問總線的帶寬是多少?

答:根據總線時鐘頻率為8MHz,得1個時鐘周期為1/8MHz=0.125μs,則一個總線周期也為0.125μs。由于總線的寬度為16位=2B?(字節)，故總線的數據傳輸率為2B+?(0.125?μs)?=16MBps。

15.在一個32位的總線系統中，總線的時鐘頻率為66MHz,?假設總線最短傳輸周期為4個時鐘周期，試計算總線的最大數據傳輸率。若想提高數據傳輸率，可采取什么措施?

答:根據總線時鐘頻率為66MHz，?得1個時鐘周期為1/66MHz,?則一個總線周期包含四個時鐘周期4X1/66MHz。由于總線的寬度為32位=4B?(字節)，故總線的數據傳輸率為4B+?(4X?1/66MHz)?=66MBps.

如果想提高數據傳輸率，可以提高總線時鐘頻率或者增加數據線的寬度。

16.在異步串行傳送系統中，字符格式為:?1?個起始位、8個數據位、1個校驗位、2個終止位。若要求每秒傳送120個字符，試求傳送的波特率和比特率。

答:根據題目給出的字符格式，-一個字符包含1+8+1+2=12位。

故波特率為120X?12=1440波特。

每字符的有效數據為為8，故比特率為8X?120=960bps.
?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机组成原理（第3版）思考题与习题答案----唐朔风 编著的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。