张功萱《计算机组成原理》课后答案解析

"计算机组成原理课后答案，张功萱版，包含了计算机组成原理课程的课后习题解答，适用于清华大学出版社出版的相关教材。" 在计算机科学领域，计算机组成原理是一门基础且至关重要的课程，它讲解了计算机硬件系统的各个组成部分以及它们之间的交互。张功萱教授的教材是这一领域的经典之作，而提供的课后答案则为学生理解和掌握概念提供了帮助。 首先，我们来看冯·诺依曼计算机的基本思想。这一思想是现代计算机设计的基础，主要包括三个要点： 1) 计算机由五大基本部件构成，即输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器。 2) 数据和指令都以二进制的形式进行表示，因为二进制是最基础的逻辑运算单位，适合电子电路的实现。 3) 存储程序方式是冯·诺依曼体系的核心，它意味着程序和数据一起存储在内存中，控制器按照内存中的指令顺序执行，实现自动化运行。 早期计算机以运算器为中心，但随着技术的发展，运算器和控制器合并成了微处理器，并且存储器的角色变得越来越重要。现代计算机以存储器为中心，这是因为存储器容量的增加和处理信息需求的增长，使得快速访问和处理大量数据成为可能，从而提高了计算机的效率和性能。 衡量计算机性能的技术指标有多个方面： 1) 基本字长：指的是计算机一次能处理的二进制位数，通常决定了数据处理的精度和速度。 2) 主存容量：内存大小直接影响了计算机可以处理的数据量。 3) 运算速度：通常以主频（MHz或GHz）表示，表示CPU每秒能执行的指令数。 4) 外部设备：如硬盘、显示器、打印机等，其性能也会影响整体系统的效能。 5) 系统软件配置：操作系统、编程环境等软件对计算机的运行效率有很大影响。 此外，还包括可靠性、可用性、可维护性、安全性、兼容性等非技术性的评价指标。 在实际应用中，比如一台典型的个人电脑，例如Intel Core i7处理器，主频可能为3.5GHz，字长64位，主内存容量16GB，可能连接的I/O设备包括SSD硬盘（读写速度快）、NVIDIA GeForce显卡（处理图形能力强）、USB 3.0接口（高速数据传输）等。 在第二章的作业解答中，提到了二进制表示不同位数十进制数所需的最小二进制位长度。例如，4位十进制数最多可以表示16个不同的数值（2^4），因此至少需要4位二进制；5位十进制数可以表示32个不同的数值（2^5），所以至少需要5位二进制；而8位十进制数可以表示256个不同的数值（2^8），因此需要8位二进制。 这些课后答案涵盖了计算机组成原理的基本概念，对于深入理解计算机硬件的工作原理和性能评估至关重要。通过学习和练习，学生可以更好地掌握计算机的内部运作机制，为后续的计算机科学学习打下坚实的基础。