《计算机组成原理》
（第二版）
唐朔飞 编著
第 一 章
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？
解：P3
计算机系统——计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。
计算机硬件——计算机的物理实体。
计算机软件——计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？
解：冯氏计算机的特点是：P9
• 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；
• 指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器中；
• 指令由操作码、地址码两大部分组成；
• 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；
• 以运算器为中心（原始冯氏机）。
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。
解：P10
主机——是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成；
CPU——中央处理器（机），是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；（早期的运、控不在同一芯片上）
主存——计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
存储单元——可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位；
存储元件——存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取；
存储字——一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位；
存储字长——一个存储单元所存二进制代码的位数；
存储容量——存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）
机器字长——CPU能同时处理的数据位数；
指令字长——一条指令的二进制代码位数；
讲评：一种不确切的答法：
CPU与MM合称主机；
运算器与控制器合称CPU。
这两个概念应从结构角度解释较确切。
8. 解释下列英文缩写的中文含义：
CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS
解：全面的回答应分英文全称、中文名、中文解释三部分。
CPU——Central Processing Unit，中央处理机（器），见7题；
PC——Program Counter，程序计数器，存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址的计数器；
IR——Instruction Register，
指令寄存器，存放当前正在执行的指令的寄存器；
CU——Control Unit，控制单元（部件），控制器中产生微操作命令序列的部件，为控制器的核心部件；
ALU——Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，运算器中完成算术逻辑运算的逻辑部件；
ACC——Accumulator，累加器，运算器中运算前存放操作数、运算后存放运算结果的寄存器；
MQ——Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。
X——此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作寄存器之一，用来存放操作数；
MAR——Memory Address Register，存储器地址寄存器，内存中用来存放欲访问存储单元地址的寄存器；
MDR——Memory Data Register，存储器数据缓冲寄存器，主存中用来存放从某单元读出、或写入某存储单元数据的寄存器；
I/O——Input/Output equipment，输入/输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送；
MIPS——Million Instruction Per Second，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位；
10. 指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们？
解：计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出的既为指令，执行周期（或相应微程序）取出的既为数据。
另外也可通过地址来源区分，从PC指出的存储单元取出的是指令，由指令地址码部分提供操作数地址。
问题讨论：
× 由控制器分析是指令还是数据；
数据进控制器？
× 指令由指令寄存器存取；
指令寄存器有控制功能？
× 指令和数据的格式不一样；指令由操作码和地址码组成）
两者的二进制代码形式不一样？
× 指令顺序存放，而数据不是；
数据为什么不能顺序存放？
× MAR放地址，MDR放数据；
取指时MDR中也是数据？
× 存取数据和存取指令的操作在机器中完全一样；
无法区分？
× 指令和数据的地址不一样；
某一存储单元只能放数据（或指令）?
× 指令放在ROM中，数据放在RAM中；
用户程序放在哪？
第 三 章
1. 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？
解：总线是多个部件共享的传输部件。
总线传输的特点是：某一时刻只能有一路信息在总线上传输，即分时使用。
为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。
讲评：
围绕“为减轻总线负载”的几种说法：
× 应对设备按速率进行分类，各类设备挂在与自身速率相匹配的总线上；
× 应采用多总线结构；
× 总线上只连接计算机的五大部件；
× 总线上的部件应为低功耗部件。
上述措施都无法从根上（工程上）解决问题，且增加了许多不必要（或不可能）的限制。
× 总线上的部件应具备机械特性、电器特性、功能特性、时间特性；
这是不言而喻的。
4. 为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？
解：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；
常见的集中式总线控制有三种：
链式查询、计数器查询、独立请求；
特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式判优速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。
5. 解释下列概念：总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期和总线的通信控制。
解：
总线的主设备（主模块）——指一次总线传输期间，拥有总线控制权的设备（模块）；
总线的从设备（从模块）——指一次总线传输期间，配合主设备完成传输的设备（模块），它只能被动接受主设备发来的命令；
总线的传输周期——总线完成一次完整而可靠的传输所需时间；
总线的通信控制——指总线传送过程中双方的时间配合方式。
6. 试比较同步通信和异步通信。
解：
同步通信——由统一时钟控制的通信，控制方式简单，灵活性差，当系统中各部件工作速度差异较大时，总线工作效率明显下降。适合于速度差别不大的场合；
异步通信——不由统一时钟控制的通信，部件间采用应答方式进行联系，控制方式较同步复杂，灵活性高，当系统中各部件工作速度差异较大时，有利于提高总线工作效率。
8. 为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点？
解：
半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制，又能像异步通信那样允许传输时间不一致，因此工作效率介于两者之间。
10. 为什么要设置总线标准？你知道目前流行的总线标准有哪些？什么叫plug and play？哪些总线有这一特点？
解：
总线标准的设置主要解决不同厂家各类模块化产品的兼容问题；
目前流行的总线标准有：ISA、EISA、PCI等；
plug and play——即插即用，EISA、PCI等具有此功能。
11. 画一个具有双向传输功能的总线逻辑图。
解：此题实际上是要求设计一个双向总线收发器，设计要素为三态、双向、使能等控制功能的实现，可参考74LS245等总线收发器芯片内部电路。 逻辑图如下：（n位）
计算机软件的组成几种错误的设计：
几种错误的设计：
12. 设数据总线上接有A、B、C、D四个寄存器，要求选用合适的74系列芯片，完成下列逻辑设计：
（1） 设计一个电路，在同一时间实现D→A、D→B和D→C寄存器间的传送；
（2） 设计一个电路，实现下列操作：
T0时刻完成D→总线；
T1时刻完成总线→A；
T2时刻完成A→总线；
T3时刻完成总线→B。
解：
（1）采用三态输出的D型寄存器74LS374做A、B、C、D四个寄存器，其输出可直接挂总
线。A、B、C三个寄存器的输入采用同一脉冲打入。注意-OE为电平控制，与打入脉冲间的时间配合关系为：
现以8位总线为例，设计此电路，如下图示：
（2）寄存器设置同（1），由于本题中发送、接收不在同一节拍，因此总线需设锁存器缓冲，锁存器采用74LS373（电平使能输入）。节拍、脉冲配合关系如下：
节拍、脉冲分配逻辑如下：
节拍、脉冲时序图如下：
以8位总线为例，电路设计如下：
（图中，A、B、C、D四个寄存器与数据总线的连接方法同上。）
几种错误的设计：
（1）
几种错误的设计：
（1）
几种错误的设计：
（2）
几种错误的设计：
（2）
几种错误的设计：
第 四 章
3. 存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？
答：存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。
版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。
发表评论