冯·诺依曼计算机基础与课后习题解析

"这是一份关于计算机组成原理的课后习题答案，由张功萱编写的教材配套答案，涵盖了前六章的内容。这份资料主要针对学习计算机组成原理的学生，提供了关键概念的解释和习题解答，帮助他们巩固课程知识。" 在计算机组成原理的学习中，了解冯·诺依曼计算机的基本思想至关重要。冯·诺依曼模型奠定了现代计算机体系结构的基础，它包括五个主要部分：输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器。其中，存储程序方式是核心概念之一，即在运行程序前，先将程序和数据存储在内存中，然后由控制器按照预设顺序自动执行。这种方式使得计算机能够灵活处理各种任务，而无需人工干预。 早期计算机的设计以运算器为中心，但随着技术的发展，运算器和控制器合并为微处理器，并且存储器的重要性逐渐凸显。现代计算机以存储器为中心，因为存储器容量的增加和处理信息的需求增长，使得快速访问和处理存储在内存中的数据成为提升计算机性能的关键。存储器的性能直接影响了计算机的运算速度和处理能力。 衡量计算机性能的技术指标主要包括：基本字长（决定了计算机处理数据的精度和宽度）、主存容量（影响计算机同时处理的数据量）、运算速度（通常以主频表示，单位是赫兹）、外部设备的性能，如硬盘、显示器、打印机等的规格，以及系统软件配置，如操作系统和编程环境。此外，还有诸如可靠性和安全性等非量化指标，它们也是评价计算机性能的重要方面。 在第二章中，讨论了如何用二进制表示不同位数的十进制数。例如，要表示4位十进制数，由于2^13（8192）小于9999，但2^14（16384）大于9999，所以至少需要14位二进制来表示所有可能的4位十进制数。同样，对于5位和8位十进制数，需要计算对应的最小二进制位数以覆盖所有可能的数值。 这些课后习题解答不仅帮助学生理解基本概念，还训练了他们将理论知识应用到实际问题解决中的能力。通过学习和解答这些题目，学生可以深入掌握计算机组成原理中的关键知识点，为后续的计算机科学学习打下坚实的基础。