計算機組成原理習題答案 唐朔飛版本

2022-10-04 09:27:02 字數 4767 閱讀 6433

第一章1. 什麼是計算機系統、計算機硬體和計算機軟體?硬體和軟體哪個更重要?

解:p3

計算機系統——計算機硬體、軟體和資料通訊裝置的物理或邏輯的綜合體。

計算機硬體——計算機的物理實體。

計算機軟體——計算機執行所需的程式及相關資料。

硬體和軟體在計算機系統中相互依存,缺一不可,因此同樣重要。

5. 馮?諾依曼計算機的特點是什麼?

解:馮氏計算機的特點是:p9

? 由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置、輸出裝置五大部件組成;

? 指令和資料以同一形式(二進位制形式)存於儲存器中;

? 指令由操作碼、位址碼兩大部分組成;

? 指令在儲存器中順序存放,通常自動順序取出執行;

? 以運算器為中心(原始馮氏機)。

7. 解釋下列概念:

主機、cpu、主存、儲存單元、儲存元件、儲存基元、儲存元、儲存字、儲存字長、儲存容量、機器字長、指令字長。

解:p10

主機——是計算機硬體的主體部分,由cpu+mm(主存或記憶體)組成;

cpu——**處理器(機),是計算機硬體的核心部件,由運算器+控制器組成;(早期的運、控不在同一晶元上)

主存——計算機中存放正在執行的程式和資料的儲存器,為計算機的主要工作儲存器,可隨機訪問;由儲存體、各種邏輯部件及控制電路組成。

儲存單元——可存放乙個機器字並具有特定儲存位址的儲存單位;

儲存元件——儲存一位二進位制資訊的物理元件,是儲存器中最小的儲存單位,又叫儲存基元或儲存元,不能單獨訪問;

儲存字——乙個儲存單元所存二進位制**的邏輯單位;

儲存字長——乙個儲存單元所存二進位制**的位數;

儲存容量——儲存器中可存二進位制**的總量;(通常主、輔存容量分開描述)

機器字長——cpu能同時處理的資料位數;

指令字長——一條指令的二進位制**位數;

講評:一種不確切的答法:

cpu與mm合稱主機;

運算器與控制器合稱cpu。

這兩個概念應從結構角度解釋較確切。

8. 解釋下列英文縮寫的中文含義:

cpu、pc、ir、cu、alu、acc、mq、x、mar、mdr、i/o、mips、cpi、flops

解:全面的回答應分英文全稱、中文名、中文解釋三部分。

cpu——central processing unit,**處理機(器),見7題;

pc——program counter,程式計數器,存放當前欲執行指令的位址,並可自動計數形成下一條指令位址的計數器;

ir——instruction register,

指令暫存器,存放當前正在執行的指令的暫存器;

cu——control unit,控制單元(部件),控制器中產生微操作命令序列的部件,為控制器的核心部件;

alu——arithmetic logic unit,算術邏輯運算單元,運算器中完成算術邏輯運算的邏輯部件;

acc——accumulator,累加器,運算器中運算前存放運算元、運算後存放運算結果的暫存器;

mq——multiplier-quotient register,乘商暫存器,乘法運算時存放乘數、除法時存放商的暫存器。

x——此字母沒有專指的縮寫含義,可以用作任一部件名,在此表示運算元暫存器,即運算器中工作暫存器之一,用來存放運算元;

mar——memory address register,儲存器位址暫存器,記憶體中用來存放欲訪問儲存單元位址的暫存器;

mdr——memory data register,儲存器資料緩衝暫存器,主存中用來存放從某單元讀出、或寫入某儲存單元資料的暫存器;

i/o——input/output equipment,輸入/輸出裝置,為輸入裝置和輸出裝置的總稱,用於計算機內部和外界資訊的轉換與傳送;

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;

10. 指令和資料都存於儲存器中,計算機如何區分它們?

解:計算機硬體主要通過不同的時間段來區分指令和資料,即:取指週期(或取指微程式)取出的既為指令,執行週期(或相應微程式)取出的既為資料。

另外也可通過位址**區分,從pc指出的儲存單元取出的是指令,由指令位址碼部分提供運算元位址。

問題討論:

× 由控制器分析是指令還是資料;

資料進控制器?

× 指令由指令暫存器訪問;

指令暫存器有控制功能?

× 指令和資料的格式不一樣;指令由操作碼和位址碼組成)

兩者的二進位制**形式不一樣?

× 指令順序存放,而資料不是;

資料為什麼不能順序存放?

× mar放位址,mdr放資料;

取指時mdr中也是資料?

× 訪問資料和訪問指令的操作在機器中完全一樣;

無法區分?

× 指令和資料的位址不一樣;

某一儲存單元只能放資料(或指令)?

× 指令放在rom中,資料放在ram中;

使用者程式放在哪?

第三章1. 什麼是匯流排?匯流排傳輸有何特點?為了減輕匯流排負載,匯流排上的部件應具備什麼特點?

解:匯流排是多個部件共享的傳輸部件。

匯流排傳輸的特點是:某一時刻只能有一路資訊在匯流排上傳輸,即分時使用。

為了減輕匯流排負載,匯流排上的部件應通過三態驅動緩衝電路與匯流排連通。

講評:圍繞「為減輕匯流排負載」的幾種說法:

× 應對裝置按速率進行分類,各類裝置掛在與自身速率相匹配的匯流排上;

× 應採用多匯流排結構;

× 匯流排上只連線計算機的五大部件;

× 匯流排上的部件應為低功耗部件。

上述措施都無法從根上(工程上)解決問題,且增加了許多不必要(或不可能)的限制。

× 匯流排上的部件應具備機械特性、電器特性、功能特性、時間特性;

這是不言而喻的。

4. 為什麼要設定匯流排判優控制?常見的集中式匯流排控制有幾種?各有何特點?哪種方式響應時間最快?哪種方式對電路故障最敏感?

解:匯流排判優控制解決多個部件同時申請匯流排時的使用權分配問題;

常見的集中式匯流排控制有三種:

鏈式查詢、計數器查詢、獨立請求;

特點:鏈式查詢方式連線簡單,易於擴充,對電路故障最敏感;計數器查詢方式優先順序設定較靈活,對故障不敏感,連線及控制過程較複雜;獨立請求方式判優速度最快,但硬體器件用量大,連線多,成本較高。

5. 解釋下列概念:匯流排的主裝置(或主模組)、匯流排的從裝置(或從模組)、匯流排的傳輸週期和匯流排的通訊控制。

解:匯流排的主裝置(主模組)——指一次匯流排傳輸期間,擁有匯流排控制權的裝置(模組);

匯流排的從裝置(從模組)——指一次匯流排傳輸期間,配合主裝置完成傳輸的裝置(模組),它只能被動接受主裝置發來的命令;

匯流排的傳輸週期——匯流排完成一次完整而可靠的傳輸所需時間;

匯流排的通訊控制——指匯流排傳送過程中雙方的時間配合方式。

6. 試比較同步通訊和非同步通訊。

解:同步通訊——由統一時鐘控制的通訊,控制方式簡單,靈活性差,當系統中各部件工作速度差異較大時,匯流排工作效率明顯下降。適合於速度差別不大的場合;

非同步通訊——不由統一時鐘控制的通訊,部件間採用應答方式進行聯絡,控制方式較同步複雜,靈活性高,當系統中各部件工作速度差異較大時,有利於提高匯流排工作效率。

8. 為什麼說半同步通訊同時保留了同步通訊和非同步通訊的特點?

解:半同步通訊既能像同步通訊那樣由統一時鐘控制,又能像非同步通訊那樣允許傳輸時間不一致,因此工作效率介於兩者之間。

10. 為什麼要設定匯流排標準?你知道目前流行的匯流排標準有哪些?什麼叫plug and play?哪些匯流排有這一特點?

解:匯流排標準的設定主要解決不同廠家各類模組化產品的相容問題;

目前流行的匯流排標準有:isa、eisa、pci等;

plug and play——即插即用,eisa、pci等具有此功能。

11. 畫乙個具有雙向傳輸功能的匯流排邏輯圖。

解:此題實際上是要求設計乙個雙向匯流排收發器,設計要素為三態、雙向、使能等控制功能的實現,可參考74ls245等匯流排收發器晶元內部電路。 邏輯圖如下:(n位)

幾種錯誤的設計:

幾種錯誤的設計:

12. 設資料匯流排上接有a、b、c、d四個暫存器,要求選用合適的74系列晶元,完成下列邏輯設計:

(1) 設計乙個電路,在同一時間實現d→a、d→b和d→c暫存器間的傳送;

(2) 設計乙個電路,實現下列操作:

t0時刻完成d→匯流排;

t1時刻完成匯流排→a;

t2時刻完成a→匯流排;

t3時刻完成匯流排→b。

解:(1)採用三態輸出的d型暫存器74ls374做a、b、c、d四個暫存器,其輸出可直接掛匯流排。a、b、c三個暫存器的輸入採用同一脈衝打入。注意-oe為電平控制,與打入脈衝間的時間配合關係為:

現以8位匯流排為例,設計此電路,如下圖示:

(2)暫存器設定同(1),由於本題中傳送、接收不在同一節拍,因此匯流排需設鎖存器緩衝,鎖存器採用74ls373(電平使能輸入)。節拍、脈衝配合關係如下:

節拍、脈衝分配邏輯如下:

節拍、脈衝時序圖如下:

以8位匯流排為例,電路設計如下:

(圖中,a、b、c、d四個暫存器與資料匯流排的連線方法同上。)

幾種錯誤的設計:

(1) 幾種錯誤的設計:

(1) 幾種錯誤的設計:

(2) 幾種錯誤的設計:

(2) 幾種錯誤的設計:

第四章3. 儲存器的層次結構主要體現在什麼地方?為什麼要分這些層次?計算機如何管理這些層次?

答:儲存器的層次結構主要體現在cache—主存和主存—輔存這兩個儲存層次上。

cache—主存層次在儲存系統中主要對cpu訪存起加速作用,即從整體執行的效果分析,cpu訪存速度加快,接近於cache的速度,而定址空間和位價卻接近於主存。

計算機組成原理作業1 10章答案 唐朔飛

第1章計算機系統概論 1.什麼是計算機系統 計算機硬體和計算機軟體?硬體和軟體哪個更重要?解 p3 計算機系統 由計算機硬體系統和軟體系統組成的綜合體。計算機硬體 指計算機中的電子線路和物理裝置。計算機軟體 計算機執行所需的程式及相關資料。硬體和軟體在計算機系統中相互依存,缺一不可,因此同樣重要。2...

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《計算機組成原理》部分習題答案

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