1、计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 白中英 戴志涛 李贞 等 第一章 .2 第二章 .4 第三章 .15 第四章 .20 第五章 .22 第六章 .28 第七章 .32 第八章 .35 第九章 .37 第十章 .39 1 计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 第一章第一章 1 模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。数字计算机的主要特 点是按位运算，并且不连续地跳动计算。模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和 测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字 0 和 1 表示数据，采用 数字计数的计算方式，程序控制
2、的控制方式。数字计算机与模拟计算机相比，精度高， 数据存储量大，逻辑判断能力强。 2 数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，是根据计算机的效率、速度、价格、运行 的经济性和适应性来划分的。 3 科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。 4 主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计 算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部， 指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。主要组成部分有：:运 算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。 5 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储
3、容量。每个存储单元都有编号，称为单元 地址。如果某字代表要处理的数据，称为数据字。如果某字为一条指令，称为指令字。 6 计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算 某一问题的一串指令序列，称为程序。 7 取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是数 据流。 8 半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外 存共同用来保存二进制数据。运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称 CPU，它 用来控制计算机及进行算术逻辑运算。适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用 相当于一个转换器，使主机和外围设备
4、并行协调地工作。 9 计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计，简化使用方 法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用用途；应用程序是用户利用计 算机来解决某些问题而编制的程序。 10 在早期的计算机中， 人们是直接用机器语言来编写程序的， 这种程序称为手编程序 或目的程序； 后来， 为了编写程序方便和提高使用效率， 人们使用汇编语言来编写程序， 称为汇编程序；为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人 也能很方便地使用计算机， 人们又创造了算法语言， 用算法语言编写的程序称为源程序， 源程序通过编译系统产生编译程序，也可通过解释系统进行解释
5、执行；随着计算机技术 的日益发展，人们又创造出操作系统；随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系 统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库 管理系统。 11 第一级是微程序设计级，这是一个实在的硬件级，它由机器硬件直接执行微指令； 第二级是一般机器级，也称为机器语言级，它由程序解释机器指令系统；第三级是操作 系统级，它由操作系统实现；第四级是汇编语言级，它给程序人员提供一种符号形式语 言，以减少程序编写的复杂性；第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编 写应用程序而设置的。用一系列的级来组成计算机的接口对于掌握计算机是如何组成的 提供了一种好的结构
6、和体制，而且用这种分级的观点来设计计算机对保证产生一个良好 的系统结构也是很有帮助的。 2 计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 12 因为任何操作可以由软件来实现， 也可以由硬件来实现； 任何指令的执行可以由硬 件完成，也可以由软件来完成。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。 13 计算机应用和应用计算机在概念上是不等价的。 计算机应用是计算机学科与其他学科相结合的交叉学科， 是计算机学科的组成部分， 分 为数值计算和非数值应用两大领域。 应用计算机是借助计算机为实现特定的信息系统功能的手段。 在计算机系统的层次结构 中， 应用计算机是多级计算机系统层次结构的最终目标， 是高级语
7、言级之上的服务层次。 3 计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 第二章第二章 1 （1） 35 2 （-100011） 3510100011原 3511011100补 3511011101反 （2） 127原01111111 127反01111111 127补01111111 （3） 127 2 （-1111111） 12711111111原 12710000001补 12710000000反 （4） 2x补 = a0. a1a2a6 解法一、 （1） 若a0 = 0, 则x 0, 也满足x -0.5 此时a1a6可任意 （2） 若a0 = 1, 则x -0.5, 需a1 = 1 即a0
8、= 1, a1 = 1, a2a6有一个不为 0 解法二、 -0.5 = -0.1(2) = -0.100000 = 1, 100000 （1） 若x = 0, 则a0 = 0, a1a6任意即可 10000000 2 （-1） 110000001原 111111111补 111111110反 4 计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 x补 = x = a0. a1a2a6 （2） 若 x -0.5 只需-x 0 x补 = -x, 0.5补 = 01000000 即-x补 AR M-DR DR-IR R2-AR R1-DR DR-M PC-AR M-DR DR-IR R30, G, ARi
9、 R -AR 3 M-DR R/W=R DR0, G, R0i DR-R0 22 计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 Q Q SET CLR D C5 脉冲 时钟源 CLR S 32 +5V R Q Q SET CLR D C2 Q Q SET CLR D C1 Q Q SET CLR D C4 Q Q SET CLR D C3 T1T2T5T4T3 5.节拍脉冲T1， T2， T3的宽度实际上等于时钟脉冲的周期或是它的倍数。 此处T1 = T2 = 200ns, T3 = 400ns，所以主脉冲源的频率应为MHz T f5 1 。 为了消除节拍脉冲上的毛刺， 环形脉冲发生器采用移位寄存
10、器形式。 图中画出了题目要求 的逻辑电路图与时序信号关系图。根据时序信号关系，T1，T2，T3三个节拍脉冲的逻辑 表达式如下： 211 *CCT 22 CT 13 TT T1用与门实现，T2和T3则用C2的Q和C端 1的Q端加非门实现，其目的在于保持信号输出 时延时间的一致性并与环形脉冲发生器隔离。 Q Q SET CLR D C1 Q Q SET CLR D C2 Q Q SET CLR D C3 Q Q SET CLR D C4 脉冲 时钟源 CLR S 32 +5V T3 T2 T1 R 23 计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 1 2 3 4 5 6 C4 C1 C2 C3 T1
11、 T2 T3 6. 字节964 8 32 *) 13*80( 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+G 8. 经分析， （d, i, j）和（e, f, h）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六 个微命令信号，剩下的 a, b, c, g 四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如 下： a b c g 01d 01e 10 i 10 f 11 j 11 h * * * * * * * * 9. P1 = 1，按 IR6、IR5 转移 P2 = 1，按进位 C 转移 微地址转移逻
12、辑图： T2 AR8 AR7 AR6 S IR6 IR5IR4 P(1) T4 Q Q C1 D Q Q C2 D Q Q C3 D A AA6 78 P(2) 24 计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 10. (1)将 C，D 两个暂存器直接接到 ALU 的 A，B 两个输入端上。与此同时，除 C，D 外， 其余 7 个寄存器都双向接到单总线上。 移位器 R3MAR MDR R2 R1 R0 D C IR M PCALU +1 +1 AB (2) M-MDR-IR,PC+1 R1-MDR M-MDR-C R2-MDR M-MDR-D C+D-MDR MDR-M,R2-D D+1-R2
13、PC-MAR 测试 取指 取源操作数 取目的操作数 加 存回 修改 送回继指令地址 11. (1)假设判别测试字段中每一位作为一个判别标志，那么由于有 4 个转移条件，故该字段 为 4 位。下地址字段为 9 位，因为控存容量为 512 单元。微命令字段则是（48-4-9） =35 位。 (2)对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图如图所示。其中微地址寄存器对应下地 址字，P 字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令字段，后两部分组成微指令寄 存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器的 OP 码、各种状态条件以及判别测试字段 所给的判别标志（某一位为 1） ，其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微 程序的分支转移。就是说，此处微指令的后继地址采用断定方式。 25 计算机组成原理（第四版）课后习题参考答案 OP 微地址寄存器 地址转移 逻辑 控制存储器 地址译码 P字段控制字段 指令寄存器IR状态条件 微命令信号 12. (1)流水线的操作周期应按各步操作的最大时间来考虑，
