白中英計(jì)算機(jī)組成原理課后習(xí)題答案.doc

計(jì)算機(jī)組成原理課后習(xí)題答案（第三版）白中英第一章1 模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是數(shù)值由連續(xù)量來表示，運(yùn)算過程也是連續(xù)的。數(shù)字計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是按位運(yùn)算，并且不連續(xù)地跳動(dòng)計(jì)算。模擬計(jì)算機(jī)用電壓表示數(shù)據(jù)，采用電壓組合和測(cè)量值的計(jì)算方式，盤上連線的控制方式，而數(shù)字計(jì)算機(jī)用數(shù)字0和1表示數(shù)據(jù)，采用數(shù)字計(jì)數(shù)的計(jì)算方式，程序控制的控制方式。數(shù)字計(jì)算機(jī)與模擬計(jì)算機(jī)相比，精度高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，邏輯判斷能力強(qiáng)。2 數(shù)字計(jì)算機(jī)可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)，是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的。3 科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)控制、測(cè)量和測(cè)試、信息處理、教育和衛(wèi)生、家用電器、人工智能。4 主要設(shè)計(jì)思想是：存儲(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)方案，主要組成部分有：運(yùn)算器、邏輯控制裝置、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備5 存儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的總數(shù)稱為存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。每個(gè)存儲(chǔ)單元都有編號(hào)，稱為單元地址。如果某字代表要處理的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)字。如果某字為一條指令，稱為指令字。6 每一個(gè)基本操作稱為一條指令，而解算某一問題的一串指令序列，稱為程序。7 取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，而在執(zhí)行器周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流。8 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器稱為內(nèi)存，存儲(chǔ)容量更大的磁盤存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器稱為外存，內(nèi)存和外存共同用來保存二進(jìn)制數(shù)據(jù)。運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理器，簡(jiǎn)稱CPU，它用來控制計(jì)算機(jī)及進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算。適配器是外圍設(shè)備與主機(jī)聯(lián)系的橋梁，它的作用相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)換器，使主機(jī)和外圍設(shè)備并行協(xié)調(diào)地工作。9 計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序用來簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化使用方法，提高計(jì)算機(jī)的使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能用用途；應(yīng)用程序是用戶利用計(jì)算機(jī)來解決某些問題而編制的程序。10 在早期的計(jì)算機(jī)中，人們是直接用機(jī)器語言來編寫程序的，這種程序稱為手編程序或目的程序；后來，為了編寫程序方便和提高使用效率，人們使用匯編語言來編寫程序，稱為匯編程序；為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)化和便于程序交流，使不熟悉具體計(jì)算機(jī)的人也能很方便地使用計(jì)算機(jī)，人們又創(chuàng)造了算法語言，用算法語言編寫的程序稱為源程序，源程序通過編譯系統(tǒng)產(chǎn)生編譯程序，也可通過解釋系統(tǒng)進(jìn)行解釋執(zhí)行；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，人們又創(chuàng)造出操作系統(tǒng)；隨著計(jì)算機(jī)在信息處理、情報(bào)檢索及各種管理系統(tǒng)中應(yīng)用的發(fā)展，要求大量處理某些數(shù)據(jù)，建立和檢索大量的表格，于是產(chǎn)生了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。11 從第一至五級(jí)分別為微程序設(shè)計(jì)級(jí)、一般機(jī)器級(jí)、操作系統(tǒng)級(jí)、匯編語言級(jí)、高級(jí)語言級(jí)。采用這種用一系列的級(jí)來組成計(jì)算機(jī)的概念和技術(shù)，對(duì)了解計(jì)算機(jī)如何組成提供了一種好的結(jié)構(gòu)和體制。而且用這種分級(jí)的觀點(diǎn)來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)，對(duì)保證產(chǎn)生一個(gè)良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也是很有幫助的。12 因?yàn)槿魏尾僮骺梢杂绍浖韺?shí)現(xiàn)，也可以由硬件來實(shí)現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行可以由硬件完成，也可以由軟件來完成。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的媒介是軟件與硬件的邏輯等價(jià)性。13 （ 略 ）第二章1（1）（2） （3）-127 -127 = -7F = -1111111 -127原 = 11111111 -127補(bǔ) = 10000001 -127反 = 10000000 -127移 = 00000001（4）-1原 = 1000 0000 -1補(bǔ) = 1000 0000 -1反 = 1111 1111 -1移 = 0000 0000 （5）-1 = -00000001 -1原 = 1000 0001 -1補(bǔ) = 1111 1111 -1反 = 1111 1110-1移 = 0111 11112x補(bǔ) = a0. a1a2a6解法一、（1） 若a0 = 0, 則x 0, 也滿足x -0.5此時(shí)a1a6可任意（2） 若a0 = 1, 則x -0.5, 需a1 = 1即a0 = 1, a1 = 1, a2a6有一個(gè)不為0解法二、 -0.5 = -0.1(2) = -0.100000 = 1, 100000（1） 若x = 0, 則a0 = 0, a1a6任意即可x補(bǔ) = x = a0. a1a2a6（2） 若x -0.5只需-x 0x補(bǔ) = -x, 0.5補(bǔ) = 01000000即-x補(bǔ) ARM-DRDR-IRR2-ARR1-DRDR-M3. LDA (R3), R0R30, G, ARiR/=RDR0, G, R0iPC-ARM-DRDR-IRR3-ARM-DRDR-R0 4. 5.節(jié)拍脈沖T1，T2，T3的寬度實(shí)際上等于時(shí)鐘脈沖的周期或是它的倍數(shù)。此處T1 = T2 = 200ns, T3 = 400ns，所以主脈沖源的頻率應(yīng)為。 為了消除節(jié)拍脈沖上的毛刺，環(huán)形脈沖發(fā)生器采用移位寄存器形式。圖中畫出了題目要求的邏輯電路圖與時(shí)序信號(hào)關(guān)系圖。根據(jù)時(shí)序信號(hào)關(guān)系，T1，T2，T3三個(gè)節(jié)拍脈沖的邏輯表達(dá)式如下： T1用與門實(shí)現(xiàn)，T2和T3則用C2的端和C1的Q端加非門實(shí)現(xiàn)，其目的在于保持信號(hào)輸出時(shí)延時(shí)間的一致性并與環(huán)形脈沖發(fā)生器隔離。 6. 7. M = G S3 = H+D+F S2 = A+B+H+D+E+F+G S1 = A+B+F+G C = H+D+Ey+Fy+G8. 經(jīng)分析，（d, i, j）和（e, f, h）可分別組成兩個(gè)小組或兩個(gè)字段，然后進(jìn)行譯碼，可得六個(gè)微命令信號(hào)，剩下的a, b, c, g四個(gè)微命令信號(hào)可進(jìn)行直接控制，其整個(gè)控制字段組成如下： 9. P1 = 1，按IR6、IR5轉(zhuǎn)移 P2 = 1，按進(jìn)位C轉(zhuǎn)移10. (1)將C，D兩個(gè)暫存器直接接到ALU的A，B兩個(gè)輸入端上。與此同時(shí)，除C，D外，其余7個(gè)寄存器都雙向接到單總線上。 (2) 11. (1)假設(shè)判別測(cè)試字段中每一位作為一個(gè)判別標(biāo)志，那么由于有4個(gè)轉(zhuǎn)移條件，故該字段為4位。下地址字段為9位，因?yàn)榭卮嫒萘繛?12單元。微命令字段則是（48-4-9）=35位。 (2)對(duì)應(yīng)上述微指令格式的微程序控制器邏輯框圖如圖所示。其中微地址寄存器對(duì)應(yīng)下地址字，P字段即為判別測(cè)試字段，控制字段即為微命令字段，后兩部分組成微指令寄存器。地址轉(zhuǎn)移邏輯的輸入是指令寄存器的OP碼、各種狀態(tài)條件以及判別測(cè)試字段所給的判別標(biāo)志（某一位為1），其輸出修改微地址寄存器的適當(dāng)位數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)微程序的分支轉(zhuǎn)移。就是說，此處微指令的后繼地址采用斷定方式。 12. (1)流水線的操作周期應(yīng)按各步操作的最大時(shí)間來考慮，即流水線時(shí)鐘周期性 (2)遇到數(shù)據(jù)相關(guān)時(shí)，就停頓第2條指令的執(zhí)行，直到前面指令的結(jié)果已經(jīng)產(chǎn)生，因此至少需要延遲2個(gè)時(shí)鐘周期。 (3)如果在硬件設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，如采用專用通路技術(shù)，就可使流水線不發(fā)生停頓。13. (1) (2) (3)14. 如上兩圖所示，執(zhí)行相同的指令，在8個(gè)單位時(shí)間內(nèi)，流水計(jì)算機(jī)完成5條指令，而非流水計(jì)算機(jī)只完成2條，顯然，流水計(jì)算機(jī)比非流水計(jì)算