計(jì)算機(jī)組成原理后附標(biāo)準(zhǔn)答案白中英主編五立體化教材

1、第六章 27第七章 31第八章 34第九章 36矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴(lài)。 聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。 謀蕎摶篋飆鐸懟類(lèi)蔣薔。 廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴(lài)。1計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第一章 1第二章 3第三章 14第四章 19第五章 21計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第一章1 模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是數(shù)值由連續(xù)量來(lái)表示，運(yùn)算過(guò)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(pán)上連線的控

2、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(zhuān)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(lái)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：采用存儲(chǔ)程序的方式，編制好的程序和數(shù)據(jù)存放在同一存儲(chǔ)器中，計(jì) 算機(jī)可以在無(wú)人干預(yù)的情況下自動(dòng)完成逐條取出指令和執(zhí)行指令的任務(wù)；在機(jī)器內(nèi)部， 指令和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制碼表示 ,指令在存儲(chǔ)器中按執(zhí)行順序存放。主要組成部分有：:運(yùn)算器、邏輯

3、器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。5 存儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的總數(shù)稱(chēng)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(chēng)為單元 地址。如果某字代表要處理的數(shù)據(jù)，稱(chēng)為數(shù)據(jù)字。如果某字為一條指令，稱(chēng)為指令字。6 計(jì)算機(jī)硬件可直接執(zhí)行的每一個(gè)基本的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算操作稱(chēng)為一條指令，而解算 某一問(wèn)題的一串指令序列，稱(chēng)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)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流。8 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器稱(chēng)為內(nèi)存，存儲(chǔ)容量更大的磁盤(pán)存儲(chǔ)器和光盤(pán)存儲(chǔ)器稱(chēng)為外存，內(nèi)存和外 存共同用來(lái)保存二進(jìn)制數(shù)據(jù)。運(yùn)算器和控制器合在一起稱(chēng)為中央處理器，簡(jiǎn)稱(chēng)CPU ，它用來(lái)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

4、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(lái)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(hù)利用計(jì) 算機(jī)來(lái)解決某些問(wèn)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(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序的，這種程序稱(chēng)為手編程序或目的程序；后來(lái)，為了編寫(xiě)程序方便和提高使用效率，人們使用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序， 稱(chēng)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(yǔ)言，用算法語(yǔ)言編寫(xiě)的程序稱(chēng)為源程序， 源程序通過(guò)編

5、譯系統(tǒng)產(chǎn)生編譯程序，也可通過(guò)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(kù)管理系統(tǒng)。11第一級(jí)是微程序設(shè)計(jì)級(jí)，這是一個(gè)實(shí)在的硬件級(jí)，它由機(jī)器硬件直接執(zhí)行微指令；第二級(jí)是一般機(jī)器級(jí)，也稱(chēng)為機(jī)器語(yǔ)言級(jí)，它由程序解釋機(jī)器指令系統(tǒng)；第三級(jí)是操作系統(tǒng)級(jí)，它由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；第四級(jí)是匯編語(yǔ)言級(jí)，它給程序人員提供一種符號(hào)形式語(yǔ)言，以減少程序編寫(xiě)的復(fù)雜性；第五級(jí)是高級(jí)語(yǔ)言級(jí)，它是面向用戶(hù)的，為方便用戶(hù)編寫(xiě)應(yīng)用程序而設(shè)置的。用一系列的級(jí)來(lái)組成計(jì)算機(jī)的接口對(duì)于掌握計(jì)算機(jī)是如

6、何組成的提供了一種好的結(jié)構(gòu)和體制，而且用這種分級(jí)的觀點(diǎn)來(lái)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。1計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案12 因?yàn)槿魏尾僮骺梢杂绍浖?lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件來(lái)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(lái)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計(jì)算機(jī)應(yīng)用和應(yīng)用計(jì)算機(jī)在概念上是不等價(jià)的。計(jì)算機(jī)應(yīng)用是計(jì)算機(jī)學(xué)科與其他學(xué)科相結(jié)合的交叉學(xué)科，是計(jì)算機(jī)學(xué)科的組成部分，分 為數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值應(yīng)用兩大領(lǐng)域。應(yīng)用計(jì)算機(jī)是借助計(jì)算機(jī)為實(shí)現(xiàn)特定的信息系統(tǒng)功能的手段。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)是多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的最終目標(biāo)，是高級(jí)語(yǔ)言級(jí)之上的服務(wù)

7、層次。2計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第二章1（1） 35 - 100011） 35原 10100011 35 補(bǔ) 11011100 35反 11011101（ 2）（ 2127原01111111127反01111111127補(bǔ)01111111（3） 127 - 1111111） 127 原 11111111 127 補(bǔ) 10000001 127 反 10000000（4） 1 - 00000001） 1 原 10000001（2 1 補(bǔ) 11111111 1 反 111111102x補(bǔ) = a0. a1a2a6解法一、（1）若 a0 = 0, 則 x 0, 也滿(mǎn)足 x -0.5（2此時(shí) a1

8、a6 可任意（2）若 a0 = 1, 則 x -0.5, 需 a1 = 1即 a0 = 1, a1 = 1, a2 a6 有一個(gè)不為 0解法二、-0.5 = -0.1 （2） = -0.100000 = 1, 1000001）若 x = 0, 則 a0 = 0, a1 a6 任意即可計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案x 補(bǔ) = x = a 0. a1a2 a62) 若 x -0.5只需 -x 0x 補(bǔ) = -x, 0.5 補(bǔ) = 01000000即-x 補(bǔ) ARPC0, G, AR iM-DRR/W =RDR-IRDR0, G, AR iR2-ARR20, G, AR iR1-DRR0R10, G,

9、 DR iR/W =WDR-R04.21R30, G, AR iR/W =RDR0, G, R0i+5VCLR計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案T1C1T2T3C3T4RT5C45.節(jié)拍脈Q沖 TQ1，T2，T3的Q寬度實(shí)際Q上LRCLRCT3 = D400ns，所以主脈沖源D的頻率應(yīng)為脈沖等于時(shí)鐘LRC時(shí)鐘源D T 5MHz期或是它的倍數(shù)Q。此處QT1 = T2 = 200ns,氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。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(huà)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，達(dá)式如下QQTSELRCT3 T1T1， T2， T3 三個(gè)節(jié)拍脈沖的邏輯

10、表T1C1 * C 2T2 C 2釷鵒資贏車(chē)贖孫滅獅T1 用與門(mén)實(shí)現(xiàn)， T2 和 T3 則用 C2 的 Q 端和 C1 的 Q 端加非門(mén)實(shí)現(xiàn)，其目的在于保持信號(hào)贅。22慫闡譜鯪逕 導(dǎo)嘯畫(huà)長(zhǎng)涼。出時(shí)延時(shí)間的一致性并與環(huán)形脈沖發(fā)生器隔離。T3T2T1C1C2C3R+5V23CLRC4脈沖S時(shí)鐘源計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案324 6C4C1C2C3T16. (80 * 3 1) * 8 964字節(jié)7. M = GS3 = H+D+FS2 = A+B+H+D+E+F+GS1 = A+B+F+GC = H+D+Ey+Fy+G 諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類(lèi)。8. 經(jīng)分析，（ d, i, j）和（ e, f, h

11、）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01d10 i10 fabcg11 j11 h*01eP1 = 1 ，按IR6 、 IR5轉(zhuǎn)移下：P2 = 1 ，按進(jìn)位 C 轉(zhuǎn)移9.微地址轉(zhuǎn)移邏輯圖：C1QA8QQC2C3T2IR6DIR4Q S QT4DP(1)23AR 6AR 8AR7IR510. (1) 將 C，D 兩個(gè)暫存器直接接到 ALU其余 7 個(gè)寄存器都雙向接到單總線上。計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案的 A，B 兩個(gè)輸入端上。與此同時(shí)，除C，D 外， 嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。移位器R0M

12、DRIRALU(2)取指取源操作數(shù)取目的操作數(shù)加A B PC R1 +1 +1 M存回M-MDR-IR,PC+1 測(cè)試 每一位作為一個(gè)判別送-回繼1RM-MD DRMDR-M,R 2-DMDM-MDR-DD+1-R 2PC- MARR3MAR修改11. (1)假設(shè)判別測(cè)試字段C+D-M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?512 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

13、。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(shuō)，此處微指令的后繼地址采用斷定方式。24計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案指令寄存器 IR 狀態(tài)條件OP微地址寄存器P字段地址譯碼 地址轉(zhuǎn)移 微命令信號(hào)邏輯控制存儲(chǔ)器 控制字段12. (1) 流 水 線 的 操 作 周 期 應(yīng) 按 各 步 操 作 的 最 大 時(shí) 間 來(lái) 考 慮 ， 即 流 水 線 時(shí) 鐘 周 期 性熒 紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫(kù)。max i 100ns(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

14、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(zhuān)用通路技術(shù)，就可使流水線不發(fā)生停頓。13. (1)nTs(2) H(3) SWB1 23 4 5MEM1 2 3 4 51 2 320間TEX4 5201 2 3 4 5ID1 2 3 4 520IF20時(shí)空間S1 2 3 4 515 16 17 18 19 200 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9t19 t20(KTpn 1)(Kn nK(591)2020 021 ) *100 *10 *10 6 條 / 秒 0 8.550202時(shí)間 T 間14.非空間SWB I1I2水I線EXI1 I

15、I21時(shí)IDI2I時(shí)間 T 間IF1 2 3 4 5 6 7 82圖空間SI1 I2 I3 I4 I5I流WB1流水EXI1 I2 I3 I4 I5線ID 時(shí)IF I1 I2 I3 I 4 I5圖1 2 3 4 5 6 7 8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25計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案流水計(jì)算機(jī)只完成 2 條，顯然，流水計(jì)算機(jī)比非流水計(jì)算機(jī)有更高的吞吐量。15. 證：設(shè) n 條指令， K 級(jí)流水，每次流水時(shí)間 則用流水實(shí)現(xiàn) Tp = K +(n-1) Hp TpnnTpHpHp非流水實(shí)現(xiàn)Ts = K nHsTsHpHsn TpTsTsn-

16、時(shí)，n=1 時(shí)，KK(Kn1n)KnHsHs 1 ，則可見(jiàn)n1 時(shí) TsTp ，故流水線有更高吞吐量執(zhí)行段III IIIIIII取 /存 加法I6 器 乘法器EWE E W寫(xiě)回段III 3II5I26鶼漬螻偉閱 劍鯫腎邏蘞。紂憂(yōu)蔣氳頑薟 驅(qū)藥憫騖。計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案第六章1. 單總線結(jié)構(gòu)：它是一組總線連接整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各大功能部件，各大部件之間的所有 的信息傳送都通過(guò)這組總線。其結(jié)構(gòu)如圖所示。單總線的優(yōu)點(diǎn)是允許 I/O 設(shè)備之間或 I/O 設(shè)備與內(nèi)存之間直接交換信息，只需 CPU 分配總線使用權(quán)，不需要 CPU 干預(yù)信息的交換。 所以總線資源是由各大功能部件分時(shí)共享的。單總線的缺點(diǎn)

17、是由于全部系統(tǒng)部件都連接在 一組總線上，所以總線的負(fù)載很重，可能使其吞量達(dá)到飽和甚至不能勝任的程度。故多為 小型機(jī)和微型機(jī)采用。系統(tǒng)總線CPU內(nèi)存設(shè)備接設(shè)備接多總線結(jié)構(gòu)： 多總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是通過(guò)橋， CPU 總線，系統(tǒng)總線和高速總線彼此相連，大部件的信息傳送不是只通過(guò)系統(tǒng)總線；體現(xiàn)了高速，中速，低速設(shè)備連接到不同的總線上同時(shí)進(jìn)行工作，以提高總線的效率和吞吐量，而且處理器結(jié)構(gòu)的變化不影響高速總線。2. (1)簡(jiǎn)化了硬件的設(shè)計(jì)。從硬件的角度看，面向總線是由總線接口代替了專(zhuān)門(mén)的I/O接口，由總線規(guī)范給出了傳輸線和信號(hào)的規(guī)定，并對(duì)存儲(chǔ)器、I/O 設(shè)備和 CPU 如何掛在總線上都作了具體的規(guī)定，所CPU

18、插以，面向總線的微型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)只要按照這些規(guī)定制作件、存儲(chǔ)器插件以及 I/O 插件等，將它們連入總線即可工作，而不必考慮總線的詳細(xì)操作。2)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(3) 系統(tǒng)擴(kuò)充性好。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，連線少，底板連線可以印刷化。一是規(guī)模擴(kuò)充，二是功能擴(kuò)充。規(guī)模擴(kuò)充僅僅需要多插一些同類(lèi)型的插件；功能擴(kuò)充僅僅需要按總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)一些新插件。插件插入機(jī)器的位置往往沒(méi)有嚴(yán)格的限制。這就使系統(tǒng)擴(kuò)充既簡(jiǎn)單又快速可靠，而且也便于查錯(cuò)。(4) 系統(tǒng)更新性能好。因?yàn)?CPU、存儲(chǔ)器、 I/O 接口等都是按總線規(guī)約掛到總線上的，因而只要總線設(shè)計(jì)恰當(dāng)，可以隨時(shí)隨著處理器芯片以及其他有關(guān)芯片的進(jìn)展設(shè)計(jì)新的插件，新的插件插到底板上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新，而這種更新只需更新需要更新的插件，其他插件27計(jì)算機(jī)組成原理第五版習(xí)題答案和底板連線一般不需更改。1。3. “A”的 ASCII 碼為 41H = 01000001B ，1 的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，故校驗(yàn)位為0；“8”的