計算機(jī)組成原理課后答案

1、第一幸計算機(jī)系統(tǒng)槪論什么是計算機(jī)系統(tǒng)、計算機(jī)皺件和計算機(jī)軟件硬件和軟件哪個更重要 計算機(jī)系統(tǒng)：計算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的物理或邏輯的綜合體 計算機(jī)皺件：計算機(jī)的物理實體計算機(jī)軟件：計算機(jī)運(yùn)行所需的程序及相關(guān)資料 披件和較件在計算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要如何理解計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)實際機(jī)器 M1 向上延伸構(gòu)成了各級虛擬機(jī)器，機(jī)器 M1 內(nèi)部也可向下延伸而形成下一級的 微程序機(jī) 器 M0, 硬件研究的主要對象歸結(jié)為傳統(tǒng)機(jī)器 M1 和微程序機(jī)器 M0, 軟件研究對 象主要是操作系統(tǒng)及 以上的各級虛擬機(jī)說明高級語言 . 匯編語言和機(jī)器語言的差異及其聯(lián)系。 機(jī)器語言是可以直接在機(jī)器

2、上執(zhí)行的二進(jìn)制語言 匯編語言用符號表示指令或數(shù)據(jù)所在存儲單元的地址，使程序員可以不再使用繁雜而又 易錯的二 進(jìn)制代碼來編寫程序鬲級語言對問題的描述十分接近人們的習(xí)慣，并且還具有較強(qiáng)的通用性 如何理解計算機(jī)組成和計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是對程序員可見的計算機(jī)系統(tǒng)的屬性 計算機(jī)紐成對程序員透明，如何實現(xiàn)計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)所表達(dá)的屬性馮- 諾依曼計算機(jī)的特點(diǎn)是什么由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成 指令和數(shù)據(jù)以同一形式二進(jìn)制形式存于存儲器中指令由操作碼、地址碼兩大局部組成 指令在存儲器中順序存放，通常自動順序取出執(zhí)行 以運(yùn)算器為中心原始馮氏機(jī)畫出計算機(jī)破件組成框圖，說明各部件的

3、作用及計算機(jī)硬件的主要技術(shù)指標(biāo)。 計算機(jī)皺件各部件運(yùn)算器： ACC, MQ, ALU, X控制器： CU, IR, PC主存儲器： M, MDR, MARI/O 設(shè)備：設(shè)備，接口計算機(jī)技術(shù)指標(biāo)： 機(jī)器字長：一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)，與 CPU 的奇存器位數(shù)有關(guān) 存儲容量：主存：存儲單元個數(shù) X 存儲字長運(yùn)算速度： MIPS, CPI, FLOPS解釋槪念& 主機(jī)：計算機(jī)破件的主體局部，由 CPU+MM 主存或內(nèi)存組成 CPU: 中央處理器，是計算機(jī)硬件的核心部件，由運(yùn)算器 +控制器組成 主存：計算機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的存儲器，可隨機(jī)存取；由存儲體、各種邏 輯部件及控制電路組成存儲單

4、元：可存放一個機(jī)器字并具有特定存儲地址的存儲單位存儲元件 / 存儲基元 / 存儲元：存儲一位二進(jìn)制信息的物理元件，是存儲器中最小的存儲 單獨(dú)存取存儲字：一個存儲單元所存二進(jìn)制代碼的邏輯單位 存儲字長：一個存儲單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù) 存儲容量：存儲器中可存二進(jìn)制代碼的總量機(jī)器字長： CPU 能同時處理的數(shù)據(jù)位數(shù) 指令字長：一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)解釋英文代號CPU: Centra I Processing UnitPC: Program CounterIR: Instruction RegisterCU: Control UnitALU: Ar ithmet ic Logic UnitACC:

5、 AccumulatorMQ: Mu 11 i pIi er-Quot ient Regi sterX:操作數(shù)存放器MAR: Memory Address Regi sterMDR: Memory Data RegisterI/O: Input/OutputMIPS: MiI Iion Instructions Per SecondCPI: Cycle Per InstructionFLOPS: Floating-point Operation Per Second存數(shù)指令和加法指令的信息流程，主存容量 256MX32 位，在指令字長、存儲字長、機(jī)器字 件下，指出圖中各存放器的位數(shù)。 存數(shù)指令

6、的信息流程：取指令： PCTMARTMTMDRT |R 分析指令： Ad(IR )TMAR 執(zhí)行指令： ACCTMDRTM 加法指令的信息流程：取指令： PCTMARTMTMDRT IR ；分析指令： 0P(IR )TCU;執(zhí)行指令： Ad(IR ) TMARTMTMDRTXACCT ALU, 同時 XT ALUALUTACC主存容量是 256MX32 位，得2的28次方=256M 故MAR二28, PC=28,單位，不能長相等的條MDR 二 32;又指令字長二存儲字長二機(jī)器字長，則 IR 二 ACC 二 MQ 二 X=32 根據(jù)迭代公式Jx =1/2(yn +x/yn),設(shè)初態(tài)yO=1,要求

7、箱度為£。試編制求Jx的 解題程序，并結(jié)合所編程序 簡述解題過程。牛頓迭代法開根號：精度是| e-wIWe指令系統(tǒng)可以自行定義，下面給出一個例子操作碼操作性質(zhì)0001111除一將ACC中的數(shù)與指令地址碼指示的存儲單兀中的數(shù)相除，結(jié)果存于ACC中0010001減一將ACC中的數(shù)與指令地址碼指示的存儲單兀中的數(shù)相減，結(jié)果存于ACC中?001001取絕對值一將ACC中的數(shù)取絕對值，結(jié)果存于 ACC中001010將ACC中的數(shù)與0做比擬，小于則繼續(xù)執(zhí)行下一條指令，大于則跳轉(zhuǎn)到地址碼指示的存儲單元上的指令題中yo事先存入單元中主存地址指令注釋操作碼地址碼000000117取數(shù)y 至ACC?10

8、0001016存數(shù)，將y. 存于y.單元中200000113取數(shù)X至ACC?300011116除*得X/*存于ACC中400010016力口 y?得yn+x/yn存于ACC中1500011115除2得(yn+x/yn)/2存于ACC中600001017存數(shù),將yn+x/yn/2存于E單元中(700100016減*得ynH-yn存于ACC中8001001ynH-yn| 存于 ACC 中)900100014|ynH-yn|-存于 ACC 中100010100比擬1100010117打印12000110一停機(jī)?13X14£15216yn17yn<1指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中，計算機(jī)如何

9、區(qū)分它們計算機(jī)碇件主要通過不同的時間段來區(qū)分指令和數(shù)搖，即：取指周期或取指微程序取出的既為指令，執(zhí)行周期或相應(yīng)微程序取出的既為數(shù)據(jù)。另外也可通過地址來源區(qū)分，從 PC 指出的存儲單元取出的是指令，由指令地址碼局部 提供操作數(shù) 地址。什么是指令什么是程序 指令：人為輸入計算機(jī)，由計算機(jī)識別并執(zhí)行一步步操作的命令的形式稱為指令。 程序：一系列 指令的有序集合稱為程序。第二幸 計算機(jī)的開展及應(yīng)用通常. 計算機(jī)的更新?lián)Q代以什么為依據(jù)主要以組成計算機(jī)根本電路的元器件為依據(jù)，如電子管、晶體管、集成電略等。 舉例說明專用計 算機(jī)和通用計算機(jī)的區(qū)別按照計算機(jī)的效率、速度、價格和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和實用性可以將計算機(jī)

10、劃分為通用計算 機(jī)和專用 計算機(jī)。通用計算機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，但犧牲了效率、速廈和經(jīng)濟(jì)性，而專用計算機(jī) 是最有效、最經(jīng)濟(jì)和 最快的計算機(jī)，但適應(yīng)性很差。例如個人電腦和計算器。什么事摩爾定律該定律是否永遠(yuǎn)生效為什么 微芯片上集成的晶體管數(shù)目每 3 年翻兩番的規(guī)律，不是永遠(yuǎn)生效，因為每代芯片的本錢 大約為前 一代芯片本錢的兩倍舉三個實例，說明網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 . 網(wǎng)絡(luò)教育，網(wǎng)絡(luò)共享，遠(yuǎn)程協(xié)助舉例說明人工智能方面的應(yīng)用有哪些I 自然語言處理：機(jī)器翻譯，自然語言理解 模式識別：指紋識別，臉部識別，語音識別 人機(jī)對弈：舉例說明那些計算機(jī)的應(yīng)用需釆用多媒體技術(shù) 數(shù)據(jù)壓縮，圖像處理，音頻處理，數(shù)據(jù)庫內(nèi)容檢索，著作工具

11、，通信及分布式多媒體 應(yīng)用設(shè)想一下計算機(jī)的未來 體型小，價格低廉，使用方便 .總線是連接各個第三幸系統(tǒng)總線什么是總線 總線傳輸有何特點(diǎn)為了減輕總線的負(fù)載，總線上的不見都應(yīng)具備什么特點(diǎn)部件的信息傳輸線，是各個部件共享的傳輸介質(zhì) 特點(diǎn)：某一時刻只允許有一個部件向總線發(fā)送信息，多個部件可以同時從總線接收相 同信息 為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)通過三態(tài)驅(qū)動緩沖電路與總線連通總線如何分類什么是系統(tǒng)總線系統(tǒng)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(jī)器字長、存儲字長、存儲單元有何關(guān)系按照連接部件的不同，總線可以分為片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線和通信總線系統(tǒng)總線是CPU,主存，1/0,設(shè)備通

12、過I/O接口各大部件之間的信息傳輸線系統(tǒng)總線按照傳輸信息不同分為數(shù)搖總線，地址總線 , 控制總線 數(shù)據(jù)總線是雙向的，根數(shù)與存儲子 長相同，是機(jī)器字長的整數(shù)倍地址總線是單向的，根數(shù)越多，尋址空間越大，即 CPU 能訪問的存儲單元的個數(shù)越 多常用的總線結(jié)構(gòu)有幾種不同的總線結(jié)構(gòu)對計算機(jī)的性能有什么影響舉例說明單總線結(jié)構(gòu)：將 CPU, 主存， I/O 設(shè)備都掛在一組總線上，極易形成計算機(jī)系統(tǒng)瓶頸 雙總線結(jié)構(gòu)：將速度較低 I/O 設(shè)備從單總線上別離出來，形成主存總線與 I/O 總線分開 的結(jié)構(gòu). CPU 將一局部功能下放給通道，使其對 I/O 設(shè)備具有統(tǒng)一管理三總線結(jié)構(gòu)： I/O 總線， DMA 總線，

13、主存總線，任何時刻只能使用一種總線 三總線結(jié)構(gòu)：局部總線，擴(kuò)展總線，系統(tǒng)總線為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制常見的集中式總線控制有幾種各有何特點(diǎn)哪種方式響應(yīng)時間最 快哪種方式對 電路故障最敏感解決多個部件同時申請總線時的使用權(quán)分配問題 鏈?zhǔn)綎嗽儯哼B線簡單，已與擴(kuò)充，對電路故障最敏感 計數(shù)器定時查詢：優(yōu)先級設(shè)置較靈活，對故障不敏感，連線機(jī)控制過程較復(fù)雜 獨(dú)立請求方式：速度最快，但理件器件用童大，連線多，本錢較高 解釋以下概念：總線寬度、總線帶寬、總線復(fù)用、總線的主設(shè)備或主模塊、總線的從設(shè) 備或從模 塊、總線的傳輸周期和總線的通信控制。總線寬度：通常只數(shù)據(jù)總線的根數(shù) 總線帶寬：總線的數(shù)據(jù)傳輸率，直單位時間

14、內(nèi)總線上傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)總線復(fù)用：指同一條信號線可以分是傳輸不同的信號 總線的主設(shè)備：指一次總線傳輸期間，擁有總線控制權(quán)的設(shè)備 總線的從設(shè)備：指一次總線傳輸期間，配合主設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備，只能被動接受 主設(shè)備發(fā)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需時間 總線的通信控制：指總線傳送過程中雙方的時間配合方式試比擬同步通信和異步通信同步通信：指由統(tǒng)一時鐘控制的通信，控制方式簡單，靈活性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作 速度差異較 大時，總線工作效率明顯下降。適合于速度差異不大的場合異步通信：指沒有統(tǒng)一時鐘控制的通信，部件間釆用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，控制方式較同 步復(fù)雜，靈活性鬲，當(dāng)系統(tǒng)中各

15、部件工作速度差異較大時，有利于提離總線工作效率 畫圖說明異步通信中請求與答復(fù)有哪幾種互鎖關(guān)系不互鎖，半互鎖，全互殞 為什么說半同步通信同時保存了同步通信和異步通信的特點(diǎn)半同步通信既能像同步通信那樣由統(tǒng)一時鐘控制， 又能像異步通信那樣允許傳輸時間不 一致，因此 工作效率介于兩者之間別離式通訊有何特點(diǎn)，主要用于什么系統(tǒng)1. 各模塊欲占用總線使用權(quán)都必須提出申請2. 在得到總線使用權(quán)后，主模塊在先定的時間內(nèi)向?qū)Ψ絺魉托畔ⅲ娪猛椒绞絺魉?, 不再等待 對方的答復(fù)信號3. 各模塊在準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的過程中都不占用總線，使總線可接受其它模塊的請求4 ?總線被占用時椰在做有效工作，或者通過它發(fā)送命令，或者通過它

16、傳送數(shù)據(jù)，不存在空閑等待時間，充分利用了總線的占用，從而實現(xiàn)了總線在多個主、從模塊間進(jìn)行信息交叉重亞并行傳送主要用于大型計算機(jī)系統(tǒng)什么是總線標(biāo)準(zhǔn) 為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)你知道目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有哪些什么叫plug and play哪些總線有這一特點(diǎn)總線標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)與各模塊，模塊與模塊之間的一個互連的標(biāo)準(zhǔn)界面為了使系統(tǒng)設(shè)計簡化，模塊生產(chǎn)批量化，確保其性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，實現(xiàn)可移化ISA, EISA, PCI,AGP, USBplug and play:即任何擴(kuò)展卡只要插入系統(tǒng)便可工作，PCI, USB畫一個具有雙向傳輸功能的總線邏輯a<)圖b(>aibiUnbna 至 bbAa設(shè)數(shù)據(jù)總線

17、上接有A、B、C、D四個存放器，要求選用適宜的74系列芯片，完成以下邏輯設(shè) 計:(1) 設(shè)計一個電路，在同一吋間實現(xiàn) DTA、DTB和DTC奇存器間的傳送：(2) 設(shè)計一個電路，實現(xiàn)以下操作：TO時刻完成DT總線：T1時刻完成總線TA;T2時刻完成AT總線：T3時刻完成總線TB。(1)由T翻開三態(tài)門將D存放器中的內(nèi)容送至總線bus,由cp脈沖同時將總線上的數(shù) 據(jù)打入到A、B.總線tnis;1丁一心1 JT_|C命存器中。T和cp的吋間關(guān)系如圖所示三態(tài)門1受TO + T1控制，以確保TO時刻DT總線，以及T1時刻總線T接收門1TA。三態(tài)門2受T2+T3控制，以確保T2時刻AT總線，以及T3吋刻總

18、線T接收門2BUS(prLrLTLTLTLiI I I 1 I I* - f r-_illD接收'12BTB。 TO、T1> T2、T3波形圖如圖所示什么是總線的數(shù)據(jù)傳輸率.它與哪些因素有關(guān)總線數(shù)據(jù)傳輸率即總線帶寬，指單位吋間內(nèi)總線上傳輸數(shù)損的位數(shù)，通常用毎秒傳輸信息的字節(jié)數(shù)來衡量。它與總線寬度和總線頻率有關(guān)，總線寬度越寬，頻率越快，數(shù)據(jù)傳輸率越離設(shè)總線的吋鐘頻率為8MH乙一個總線周期等于一個吋鐘周期。如果一個總線周期中并行傳送16位數(shù)據(jù)，試問總線的帶寬是多少解：由于：仁8MHz. Th/仁1/8M秒，一個總線周期等于一個吋鐘周期所以：總線帶寬=16/(1/8M) = 128Mbps在一個32位的總線系統(tǒng)中，總線的時鐘頻率為6