计算机组成原理第二版（唐朔飞）部分课后习题答案

第 1 章 计算机系统概论

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：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。

计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。

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。

2. 如何理解计算机的层次结构？

3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。

答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法

的语言。高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语

言（目标程序）之后才能被执行。

4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？

答：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，如指令系统、数据类型、寻址技

术组成及 I/O 机理等。计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件

细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。

5. 冯 诺依曼计算机的特点是什么？•

解：冯 诺依曼计算机的特点是：• P8

 机器以运算器为中心（原始冯 诺依曼机）。•

6. 画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。

答：计算机硬件组成框图如下：

各部件的作用如下：

控制器：整机的指挥中心，它使计算机的各个部件自动协调工作。

运算器：对数据信息进行处理的部件，用来进行算术运算和逻辑运算。

存储器：存放程序和数据，是计算机实现“存储程序控制”的基础。

输入设备：将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信息形式的设备。

输出设备：将计算机处理的结果（二进制信息）转换成人类或其它设备可以接收和识别的信息形式的

设备。

指令所需的时钟周期数）来衡量。CPU 执行时间是指 CPU 对特定程序的执行时间。

主频：机器内部主时钟的运行频率，是衡量机器速度的重要参数。

吞吐量：指流入、处理和流出系统的信息速率。它主要取决于主存的存取周期。

响应时间：计算机系统对特定事件的响应时间，如实时响应外部中断的时间等。

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：P9-10

主机：是计算机硬件的主体部分，由 CPU 和主存储器 MM 合成为主机。

CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器

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：一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。

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：指 CPU 一次能处理的二进制数据的位数，通常与 CPU 的寄存器位数有关。

指令字长：机器指令中二进制代码的总位数。

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、功能三部分。

CPU：Central Processing Unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和

控制器组成。

CU：Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。

ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻

辑运算。

ACC：Accumulator，累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能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；

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。

9. 画出主机框图，分别以存数指令“STA M”和加法指令“ADD M”（M 均为主存地址）为例，在图中按序

存储字长、机器字长相等的条件下，指出图中各寄存器的位数。

解：主机框图如 P13 图 1.11 所示。

（1）STA M 指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR，MDR→IR，

OP(IR)→CU，Ad(IR)→MAR，ACC→MDR，MAR→MM，WR

（2）ADD M 指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→MDR，MDR→IR，

OP(IR)→CU，Ad(IR)→MAR，RD，MM→MDR，MDR→X，ADD，ALU→ACC，ACC

 通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执

行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。

 通过地址来源区分，由 PC 提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元

地址的取出的是操作数。

1. 通常计算机的更新换代以什么为依据？

答：P22

主要以组成计算机基本电路的元器件为依据，如电子管、晶体管、集成电路等。

2. 举例说明专用计算机和通用计算机的区别。

答：按照计算机的效率、速度、价格和运行的经济性和实用性可以将计算机划分为通用计算机和专用计算

机，但适应性很差。例如个人电脑和计算器。

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？

答：P41.总线是一种能由多个部件分时共享的公共信息传送线路。

总线传输的特点是：某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，但多个部件可以同时从总线上接收

相同的信息。

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。

它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？

答：略。见 P52-55。

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？

答：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、计数器定时查询、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；计数器定时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：总线宽度、总线带宽、总线复用、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。

被动接受主设备发来的命令；

总线的传输周期：指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。

答：同步通信：指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：指没有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。