计算机组成原理哈工大习题集

第一章 思考题与习题

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？ 2．如何理解计算机系统的层次结构？

3．说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别和联系。 4．如何理解计算机组成和计算机体系结构？ 5．冯·诺依曼计算机的特点是什么？

6．画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。 7．解释下列概念：

主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 8．解释下列英文代号：

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

x?9．根据迭代公式

1x(yn?)2yn，设初态y0=1，要求精度为ε，试编制求x的解题程序（指令系统自

定），并结合所编程序简述计算机的解题过程。 10．指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？

第一章 计算机系统概论习题答案

1、答：

计算机系统由硬件和软件两大部分组成。

硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸的着的各种电子元器件，各类光电、机设备的实物组成，如主机、外设等。

软件时看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序集合。 软件和硬件都很重要。

2、答：

从计算机系统的层次结构来看，它通常可有五个以上的不同级组成，每一个上都能进行程序设计。由下至上可排序为：第一级微程序机器级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持合执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持合执行，还可以有第六级应用语言机器级，采用各种面向问题的应用语言。

3、答：

机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令，高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于数学的语言，直观，通用，与具体机器无关。

4、答：

计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。

计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机理等等，大都属于抽象的属性。

5、答：

特点是：

(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成 (2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访 (3) 指令和数据均可以用二进制代码表示

(4) 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中

的位置

(5) 指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定情况下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序

(6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器。

6、答：

见下图

ACC MQ CU控 制单元 IR 存储体 ALUX ACC MAR I/O PC MDR CPU 主存储器 运算器用来完成算术和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存再运算器内，它内部各部分用途如下： ACC：累加器，用于存放操作数，如被加数及和，被减数及差，乘积高位、被除数及系数等。 MQ：乘商寄存器，用于存放乘数及乘积地位、商。

X：操作数寄存器，用于存放加数、减数、被乘数、除数。 ALU：算逻部件，用来完成算术逻辑运算。

控制器用来控制，指挥程序和数据的输入，运行以及处理运算结果。它内部各部分用途如下：

CU：控制但愿，用来分析当前指令所需完成的操作，并发出各种微操作命令序列，用以控制所有被控对象。

PC：程序计数器，用来存放当前欲执行指令的地址，而且具有计数功能。 IR：指令寄存器，存放当前指令。

存储器：用来存放数据和程序。它内部各部分用途如下： MAR：存放欲访问的存储但愿和地址。

MDR：存放从存储体某但愿取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码。 硬件的主要技术指标：

(1) 机器字长：指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关

(2) 存储容量：包括主存容量和辅存容量，存放二进制代码的总数＝存储单元个数×存储字长 (3) 运算速度：主频、Gibson法、MIPS每秒执行百万条指令、CPI执行一条指令所需时钟周期数、FLOPS每秒浮点运算次数

7、答：

主机：中央处理器，CPU与主存储器合起来称为主机。 CPU：运算器合控制器合起来称为中央处理器。

主存：是存储器子系统的一类，用来存放程序合数据，可直接与CPU交换信息。 存储单元：由若干个连续的存储元件构成，是组成存储体的单位

存储(基)元：即存储元件，是构成存储单元的单位，每个存储(基)元只能寄存一位二进制代码0或1。 存储字：一个存储单元可存储一串二进制代码，称这串二进制代码为一个存储字。 存储字长：存储字所对应的二进制代码的个数称为存储字长。

存储容量：存储单元个数×存储字长，存储容量包括主存容量合辅存容量。 机器字长：指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU寄存器位数有关。

指令字长：一条指令在计算机中用一串二进制代码表示，此二进制代码的个数称为指令字长。

8、答：

CPU: central processing unit 中央处理器 PC: program counter 程序计数器

IR: instruction register 指令寄存器 CU: control unit 控制单元

ALU: arithmetic logic unit 算术逻辑运算单元

ACC: accumulator 累加器

MQ: multiplier-quotient register 乘商寄存器 X: 操作数寄存器

MAR: memory address register 存储器地址寄存器 MDR: memory data register 存储器数据寄存器 I/O: input/output equipment 输入与输出设备

MIPS: million instruction per second 每秒执行百万条指令 CPI: cycle per instruction 执行一条指令所需的时钟周期数

FLDPS: floating point operation per second 每秒浮点运算次数来衡量运算速度。

9、答：

主要有以下步骤： (1) 取X到ACC (2) 加1存于ACC

(3) 除2存于MQ，又[MQ]→主存单元m (4) 取X到ACC

(5) 将y1从m中取出，执行[m]→X，[ACC]÷[X]→MQ，得x/yn (6) [MQ]→ACC，执行yn＋x/yn，即[ACC]＋[X]→ACC (7) 除2得结果于MQ，又[MQ]→ACC，[MQ]→m

(8) [ACC]－[X]→ACC，然后判断[ACC]与ε的大小，若|[ACC]|≦ε则到(9)，否则返回(5) (9) 打印[m] (10) 停机

10、答：

在取指阶段从存储器取出的信息即为指令，在执行阶段从存储器取出的信息为数据。

第三章 思考题与习题

1．什么是总线？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？

2．总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分几类？它们各有何作用？是单向的还是双向的？它们与

机器字长、存储字长、存储单元有何关系？

3．常 …… 此处隐藏：4110字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……