计算机组成原理习题及答案(第二版)_唐朔飞答案

2018-12-03 19:46

1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件?硬件和软件哪个更重要?

计算机系统——计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。

计算机硬件——计算机的物理实体。

计算机软件——计算机运行所需的程序及相关资料。 硬件和软件在计算机系统中相互依存,缺一不可,因此

同样重要。

2. 冯·诺依曼计算机的特点是什么?

由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成; · 指令和数据以同一形式(二进制形式)存于存储器中; · 指令由操作码、地址码两大部分组成;

· 指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行; · 以运算器为中心(原始冯氏机)。

3. 主机——是计算机硬件的主体部分,由CPU+MM(主存或内存)组成;

4. CPU——中央处理器(机),是计算机硬件的核心部件,由运算器+控制器组成;(早期的运、控不在同一芯片上)

5. 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;(由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成)

6. 存储单元——可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位;

7. 存储元件——存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位,又叫存储基元或存储元,不能单独存取; 8. 存储字——一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位; 9. 存储字长——一个存储单元所存二进制代码的位数; 10. 存储容量——存储器中可存二进制代码的总量; 11. 机器字长——CPU能同时处理的数据位数; 12. 指令字长——一条指令的二进制代码位数;

13. CPU——Central Processing Unit,中央处理机(器)

14. PC——Program Counter,程序计数器,存放当前欲执行指令的地址,并可自动计数形成下一条指令地址的计数器; 15. IR——Instruction Register,

指令寄存器,存放当前正在执行的指令的寄存器;

16. CU——Control Unit,控制单元(部件),控制器中产生微操作命令序列的部件,为控制器的核心部件;

17. ALU——Arithmetic Logic Unit,算术逻辑运算单元,运算器中完成算术逻辑运算的逻辑部件;

18. ACC——Accumulator,累加器,运算器中运算前存放操作数、运算后存放运算结果的寄存器;

19. MQ——Multiplier-Quotient Register,乘商寄存器,乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。

20. X——此字母没有专指的缩写含义,可以用作任一部件名,在此表示操作数寄存器,即运算器中工作寄存器之一,用来存放操作数;

21. MAR——Memory Address Register,存储器地址寄存器,内存中用来存放欲访问存储单元地址的寄存器

22. MDR——Memory Data Register,存储器数据缓冲寄存器,主存中用来存放从某单元读出、或写入某存储单元数据的寄存器; 23. I/O——Input/Output equipment,输入/输出设备,为输入设备和输出设备的总称,用于计算机内部和外界信息的转换与传送;

24. MIPS——Million Instruction Per Second,每秒执行百万条指令数,为计算机运算速度指标的一种计量单位;

25. CPI——Cycle Per Instruction,执行一条指令所需时钟周期数,计算机运算速度指标计量单位之一; FLOPS——Floating Point Operation Per Second,每秒浮点运算次数,计算机运算速度计量单位之一。

26. 指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们?

解:计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据,即:取指周期(或取指微程序)取出的既为指令,执行周期(或相应微程序)取出的既为数据。

另外也可通过地址来源区分,从PC指出的存储单元取出的是指令,由指令地址码部分提供操作数地址。

27. 什么是总线?总线传输有何特点?为了减轻总线的负载,总线上的部件都应具备什么特点?

解: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。

28. 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? 解: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;独立请求方式判优速度最快,但硬件器件用量大,连线多,成本较高。

29. 总线宽度——指数据总线的位(根)数,用bit(位)作单位。 30. 总线带宽——指总线在单位时间内可以传输的数据总量,相当于总线的数据传输率,等于总线工作频率与总线宽度(字节数)的乘积。

31. 总线复用——指两种不同性质且不同时出现的信号分时使用同一组总线,称为总线的“多路分时复用”。

32. 总线的主设备(主模块)——指一次总线传输期间,拥有总线控制权的设备(模块);

33. 总线的从设备(从模块)——指一次总线传输期间,配合主设备完成传输的设备(模块),它只能被动接受主设备发来的命令; 34. 总线的传输周期——总线完成一次完整而可靠的传输所需时间; 35. 总线的通信控制——指总线传送过程中双方的时间配合方式。 36. 试比较同步通信和异步通信。 解:

同步通信——由统一时钟控制的通信,控制方式简单,灵活性差,当系统中各部件工作速度差异较大时,总线工作效率明显下降。适合于速度差别不大的场合;

异步通信——不由统一时钟控制的通信,部件间采用应答方式进行联系,控制方式较同步复杂,灵活性高,当系统中各部件工作速度差异较大时,有利于提高总线工作效率。 37. 为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点? 解:

半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制,又能像异步通信那样允许传输时间不一致,因此工作效率介于两者之间。

38. 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


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