计算机组成原理蒋本珊第二版答案

计算机组成原理蒋本珊第二版答案【篇一：计算机组成原理(蒋本珊)第六章】

有哪几种控制方式？各有何特点？

解：控制器的控制方式可以分为３种：同步控制方式、异步控制方

式和联合控制方式。

同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周

期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成

较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。异步控制方式

的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据指令或部件的具体

情况决定，需要多少时间，就占用多少时间。异步控制方式没有时

间上的浪费，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。联合控

制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。

２．什么是三级时序系统？

解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。计算机中每个

指令周期划分为若干个机器周期，每个机器周期划分为若干个节拍，每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。

３．控制器有哪些基本功能？它可分为哪几类？分类的依据是什么？

解：控制器的基本功能有：

（１）从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。（２）对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启

动规定的动作。

（３）指挥并控制cpu 、主存和输入输出设备之间的数据流动。控

制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型

３类，分类的依据在于控制器的核心———微操作信号发生器（控

制单元cu）的实现方法不同。

４．中央处理器有哪些功能？它由哪些基本部件所组成？

５．中央处理器中有哪几个主要寄存器？试说明它们的结构和功能。解：cpu 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器

两大类。通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以

作为变址寄存器、计数器、地址指针等。专用寄存器是专门用来完

成某一种特殊功能的寄存器，如程序计数器pc 、

指令寄存器ir 、存储器地址寄存器mar 、存储器数据寄存器mdr 、状态标志寄存器pswr 等。

（２）平均每个指令周期含有多少个机器周期？

（４）若要得到４０万次／s 的指令执行速度，则应采用主振频率

为多少mhz 的cpu芯片？

（４）主振频率＝４mhz

７．以一条典型的单地址指令为例，简要说明下列部件在计算机的

取指周期和执行周期中的作用。

（１）程序计数器pc ；

（２）指令寄存器ir ；

（３）算术逻辑运算部件alu ；

（４）存储器数据寄存器mdr ；

（５）存储器地址寄存器mar 。

解：（１）程序计数器pc ：存放指令地址；

（２）指令寄存器ir ：存放当前指令；

（３）算术逻辑运算部件alu ：进行算逻运算；

（４）存储器数据寄存器mdr ：存放写入或读出的数据／指令；（５）存储器地址寄存器mar ：存放写入或读出的数据／指令的地址。以单地址指令“加１（inc a）”为例，该指令分为３个周期：取

指周期、分析取数周期、执行周期。３个周期完成的操作如表６-２

所示。

８．什么是指令周期？什么是cpu 周期？它们之间有什么关系？解：指令周期是指取指令、分析取数到执行指令所需的全部时间。cpu 周期（机器周期）是完成一个基本操作的时间。一个指令周期

划分为若干个cpu 周期。

９．指令和数据都存放在主存，如何识别从主存储器中取出的是指

令还是数据？

解：指令和数据都存放在主存，它们都以二进制代码形式出现，区

分的方法为：

（１）取指令或数据时所处的机器周期不同：取指周期取出的是指令；分析取数或执行周期取出的是数据。

（２）取指令或数据时地址的来源不同：指令地址来源于程序计数器；数据地址来源于地址形成部件。

１０．cpu 中指令寄存器是否可以不要？指令译码器是否能直接对

存储器数据寄存器mdr 中的信息译码？为什么？请以无条件转移指令jmp a 为例说明。

解：指令寄存器不可以不要。指令译码器不能直接对mdr 中的信息译码，因为在取指周期mdr 的内容是指令，而在取数周期mdr 的内容是操作数。以jmp a 指令为例，假设指令占两个字，第一个字为操作码，第二个字为转移地址，它们从主存中取出时都需要经过

mdr ，其中只有第一个字需要送至指令寄存器，并且进行指令的译码，而第二个字不需要送指令寄存器。

１１．设一地址指令格式如下：

＠ op a

现在有４条一地址指令：load（取数）、isz（加“１”为零跳）、dsz（减“１”为零跳）、store（存数），在一台单总线单累加器结构的机器上运行，试排出这４条指令的微操作序列。要求：当排isz 和dsz 指令时不要破坏累加寄存器acc 原来的内容。

解：（１） load（取数）指令

pc → mar ，read ；取指令

mm → mdr

mdr → ir ，pc ＋１→ pc

a → mar ，read ；取数据送acc

mm → mdr

mdr → acc

（２） isz（加“１”为零跳）指令

【篇二：计算机组成原理课后习题_王万生】

计算机的分类通常是以微处理器的规格来划分。

2. 将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有价值的信息，我们称为数据处理。

5．目前的cpu包括_控制器、运算器_和cache。

二、填空

1. 数字式电子计算机的主要外部特性是快速性、准确性、通用性、逻辑性。

2. 世界上第一台数字式电子计算机诞生于 1946 年。

3. 第一代电子计算机逻辑部件主要由电子管组装而成。第二代电子计算机逻辑部件主要由晶体管组装而成。第三代电子计算机逻辑部件主要由集成电路组装而成。第四代电子计算机逻辑部件主要由大规模集成电路组装而成。

4. 当前计算机的发展方向是网络化计算机系统、分布式计算机系统

和智能化计算机系统等方向发展。

5. 电子计算机与传统计算工具的区别是自动化程度高。

8. 中央处理器由运算器和控制器两部分组成。

9. 计算机中的字长是指机器数的二进制位数（或计算机一次可以处

理的二进制位数）。

10. 运算器的主要部件是算术逻辑运算单元alu。

11. 控制器工作的实质是指挥和协调机器各个部件有条不紊工作。

12. 存储器在计算机中的主要功能是存储程序和数据。

13. 计算机的兼容性是指：一台计算机上的程序不加任何修改可在另一台计算机上正确运行的特性。

14.表示计算机硬件特性的主要性能指标有:字长、主频、存储容量、兼容性、数据处理速度、可靠性、数据传送速率。（填5个以上）

15．可由硬件直接识别和执行的语言是机器语言。

16．与机器语言相比汇编语言的特点是编程容易、修改调试方便。 17．计算机系统的软硬件界面是指令系统。

18．软硬件逻辑功能等效是指计算机系统的某功能可以由硬件实现

也可以由软件实现，在逻辑功能上是等价的。由硬件实现功能的特

点是速度快、价格高。由软件实现功能的特点是灵活性好、但速度

较慢。

19．计算机厂家在发展新机种时，遵循兼容的原则。

20．计算机的字长决定寄存器、运算部件和数据总线的位数。

1

一、选择题

1．下列数中，最小的数是(101001)2 。

2．下列数中，最大的数是45 。

3．计算机中表示地址时使用___无符号数___

4．字长16位，用定点补码小数表示时，一个字能表示的范围是__-1～（1-2）__

5．若x补=10000000，则十进制真值为___ -128 __。

6．定点整数16位，含1位符号位，原码表示，则最大正数为

___2-1___

7.当-1x0时，[x]原=___ 1-x __

8．8位反码表示数的最小值为__-127____，最大值___+127 __。

9．n+1位二进制正整数的取值范围是____0～2-1 ___

10．浮点数的表示范围和精度取决于___阶码的位数和尾数的位数

____

11.在浮点数编码表示中，___基数___在机器数中不出现，是隐含的。

12．移码和补码比较，只有_____符号__不同，其他都相同。

14．62个汉字的机内码需要 124字节

15．ascii码是对____字符、图形符号 ___进行编码的一种方案

16．d/a转换是____把数字量转化为模拟量，把转化结果输出计算

机__

17．在大量数据传送中常用且有效的检验法是__ crc校验___

二、填空题

1．二进制中的基数为2 ，十进制中的基数为10 ，八进制中的基数

为8 ，十六进制中的基数为16 。

2．（27．25）10转换成十六进制数为（1b．4）16。

3．（0．65625）10转换成二进制数为(0．10101）2。

4．在原码、反码、补码三种编码中，补码数的表示范围最大。

5．在原码、反码、补码三种编码中，符号位为0，表示数是正的。符号位为1，表示数是负的。 6．0的原码为 000?000 或 100?00 ；0的补码为 000? 00。0的反码为 000?000 或 111?11 。

7. 在补码、移位码表示的机器数中，零的表示形式是唯一的。

8．-11011011的补码为 100100101，原码为111011011，反码为100100100。

9．11001010的补码为011001010，原码分别为011001010，反

码为011001010。

10．浮点数的表示范围由浮点数的指数部分决定。浮点数的表示精

度由浮点数的尾数部分决定。

11．在浮点数的表示中，基数部分在机器数中是不出现的。

12．浮点数进行左规格化时，尾数左移1位,阶码-1；浮点数进行右

规格化时，尾数右移1位,阶码+1。

13．真值为－100101的数在字长为８的机器中，其补码形式为11011011。

14．浮点数一般由指数部分和尾数部分两部分组成。

15．在计算机中，“a”与“a”的ascii是 41h 与 61h （或65；97）。

2 n+115-15

16．在计算机中，一个字母或数字用 8 位ascii表示（或7位二进制，且占一个字节）。

17．某信息在传送没有出现错误，奇偶校验码101011011，应为偶编码。

18．某信息在传送没有出现错误，奇偶校验码101111011，应为奇编码。

19．x=1011001,它的偶校验码为 0 。

20．x=n4n3n2n1,它的奇校验码表达式为n4 ⊕n3⊕n2⊕n1⊕1 。 21．下列数据代码设为偶校验，请在括号内填写相应的偶校验位。

a、（1）1101011

b、（0）0101101

22．下例数据代码设为奇校验，请在括号中填入相应的奇校验位。

a．（ 0 ）1101011 b．（ 1 ）0101101

23．表示一个数据的基本要素是计数进位制、小数点位置、符

号。

24．在计算机内部信息分为两大类，即控制信息，数据信息。

25．不同进位制之间相互转换的根据是整数部分和小数部分分别对

应相等。

26．机定点整数格式字长为8位（包含1位符号位），若x 用补码

表示，则[x]补的最大正数是127，最小负数是-128 。（用十进制真

值表示）

27．已知下列数字的ascii码，8421码和余三码，请在括号内写明

他们是何种代码。

2：0101（余三码） 0110010（ ascii） 0010（8421 ）

9：0111001（ ascii ） 1100（余三码） 1001（ 8421 ）

三、解答题

1．将二进制数-0.0101101用规格化浮点数格式表示。格式要求：

阶码4位，含1位符号位；尾数8位，含1位符号位。阶码和尾数

均用补码表示，阶码以2 为底。

尾数的补码：[-0.1011010]补=1.0100110

-1-1

2．将二进制数+1101.101用规格化浮点数格式表示。格式要求：阶

码4位，含1位符号位；尾数

8位，含1位符号位。阶码和尾数均用补码表示，阶码以2为底。

尾数的补码：[0.1101101]补=0.1101101

4 3

3．什么是机器数？

答：计算机可以直接识别的数称为机器数。

4．数值数据的三要素？

答：计数进位制；小数点位置；符号。

5．在计算机系统中，数据主要包括？数值数据的特点是？非数值

数据的特点是？答：数据主要包括数值数据和非数值数据。数值数

据的特点是有数的大小，可以在数轴找到依对应点。非数值数据的

特点是无数量的大小，它仅仅是表示某个物理量的编码。

习题3参考答案

一、选择题

1．组成一个运算器需要若干个部件，但下面所列地址寄存器

2．alu属于_ 运算器__部件。

3．加法器中进位产生函数是_ aibi __。

4．在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有溢出

判断电路，它一般用__异或门_

5．运算器的主要功能是进行__ _逻辑运算和算术运算_

二、填空题

1．在补码加、减法器中，符号位作为操作数直接参加运算。

2．在计算机中进行加减运算时常采用补码。

3．补码运算的特点是符号位与数字位一起直接参加运算。4．已知：x=0.1011，y= —0.1101。（x+y）补=１．１１１０。

5．已知：x=－0.1011，y= 0.1101。（x+y）补=０．００１０。

6．已知：x=－0.0011，y= —0.0101。（x+y）补= １．１０００。 7．已知：x=－0.0111，y= 0.1101。（x+y）补= ０．０１１０。

8．引入先行进位概念的目的是提高运算速度。

9．先行进位方式通过先行产生进位（或填同时产生进位）来提高速度。

10．先行进位c n+1 的逻辑表达式为 g n+1+ p n+1 c n 。

11．在原码一位乘法中，符号位不直接参加运算。

12．两个原码数相乘，其积的符号位为相乘两数的符号位之异或。其积的数值为相乘两数的绝对值之积。

4

不是组成运算器的部件。

14．完成浮点加、减法运算一般要经过对阶、尾加／减、规格化、

尾数的舍入和判溢出四步。

15．完成浮点乘法运算一般要经过尾数相乘、阶数相加、规格化、

尾数的舍入和判溢出四步。

16．在进行浮点加、减法运算时，若产生尾数溢出的情况可用右规

解决。

17．可通过指数（阶码、阶数）部分是否有溢出，来判断浮点数是否有溢出。

18．在对阶时，一般是小阶向大阶靠，丢失的是最低位，成产生的

误差最小。

19．在没有浮点运算器的计算机中我们可以通过编程完成浮点运算。 20．若Ａ＝１００１Ｂ，Ｂ＝１０１０Ｂ，那么Ａ∨Ｂ＝１０１１Ｂ。

21．若Ａ＝１００１Ｂ，Ｂ＝１０１０Ｂ，那么Ａ∧Ｂ＝１０００Ｂ。

22．若Ａ＝１００１Ｂ，Ｂ＝１０１０Ｂ，那么Ａ⊕Ｂ＝００１１Ｂ。

23．运算器的主要功能是完成算术运算和逻辑运算。

24．ＡＬＵ的核心部件是加法器。

三、计算题

1．采用补码进行加减运算（用六位二进制表示，左边二位为符号位），并使用双符号位溢出判断公式来判断结果是否溢出？若溢出，是哪一种溢出？

①：14+（-8）= ？②：（-11）- 7 = ？

解：①：14+（-8）= ？

+ 001110 （+14）补码 111000（-8）补码

（+6）1000110

结果的符号是00正（最高位的1自然丢失）。

所以14+（-8）= 6，没有溢出

②：（-11）- 7 = ？

110101（-11）补码000111 （7）补码

+ 111001（-7）补码

1101110 结果的符号是10（最高位的1自然丢失），所以溢出，

且负溢出。

2．利用补码进行加减运算（用5 位二进制表示，左边第一位为符

号位），并使用单符号位溢出判断公式来判断结果是否溢出？若溢出，是哪一种溢出？

①：13+7 = ？

②： 12- 8 = ？解：①：13+（7）= ？

+ 01101 （+13）补码 00111 （7）补码

（-12） 10100

【篇三：计算机组成原理(蒋本珊)第七章】

备有哪些主要功能？可以分为哪些大类？各类中有哪些典型设备？解：外部设备的主要功能有数据的输入、输出、成批存储以及对信

息的加工处理等。

外部设备可以分为五大类：输入输出设备、辅助存储器、终端设备、过程控制设备和脱机设备。其典型设备有键盘、打印机、磁盘、智

能终端、数／模转换器和键盘－软盘数据站等。

２．说明磁介质存储器的存储原理。

解：磁介质存储器的存储过程是一种电磁转换的过程。在磁介质存

储器中，信息是记录在一薄层磁性材料上的，这个薄层称为磁层。

磁层与所附着的载体称为记录介质或记录媒体。磁头是磁记录设备

的关键部件之一，是一种电磁转换元件，能把电脉冲表示的二进制

代码转换成磁记录介质上的磁化状态，即电→ 磁转换；反过来，能

把磁记录介质上的磁化状态转换成电脉冲，即磁→ 电转换。

３．分别用rz 、nrz 、nrz唱１、pe 、fm 、mfm 和m２ fm 制记录方式记录下述数据序列，画出写电流波形。

（１）１１０１１０１１１０１１０

（２）１０１０１１００１１０００

解：（１）写电流波形如图７-９（a）所示。

（２）写电流波形如图７-９（b）所示。

４．若对磁介质存储器写入数据序列１００１１，请画出不归零唱

１制、调相制、调频制、改进的调频制等记录方式的写电流波形。解：写电流波形如图７-１０所示。

５．主存储器与磁介质存储器在工作速度方面的指标有什么不同？

为什么磁盘存储器采用两个以上的指标来说明其工作速度？

解：主存储器速度指标主要有存取速度和存取周期，而磁介质存储

器速度指标为平均存取时间，这是因为磁介质存储器采用顺序存取

或直接存取方式。磁盘存储器的平均存取时间至少应当包括平均寻

道时间和平均等待时间两部分，因为磁盘存储器首先需要将磁头移

动到指定的磁道上，然后将记录块旋转到磁头下方才能进行读写。６．某磁盘组有六片磁盘，每片可有两个记录面，存储区域内径为

２２cm ，外径为３３cm ，道密度４０道／cm ，位密度４００ b

／cm ，转速２４００ r／min 。试问：

（１）共有多少个存储面可用？

（２）共有多少个圆柱面？

（３）整个磁盘组的总存储容量有多少？

（４）数据传送率是多少？

（５）如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一存

储面上还是记录在同一圆柱面上？为什么？

（６）如果采用定长信息块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？寻址命令中如何表示磁盘地址？

７．某磁盘存储器的转速为３０００ r／min ，共有４个盘面，５

道／mm ，每道记录信息１２２８８b ，最小磁道直径为２３０

mm ，共有２７５道。试问：

（１）该磁盘存储器的存储容量是多少？

（２）最高位密度和最低位密度是多少？

（３）磁盘的数据传送率是多少？

（４）平均等待时间是多少？

８b ＝１３５１６８００b

s

８．某磁盘组有效盘面２０个，每个盘面上有８００个磁道。每个磁道上的有效记忆容量为１３０００b ，块间隔２３５b ，旋转速

度３０００ r／min 。试问：

（１）在该磁盘存储器中，若以１０００b 为一个记录，这样，一

个磁道能存放１０个记录。若要存放１２万个记录，需要多少个圆

柱面（一个记录不允许跨越多个磁道）？

（２）这个磁盘存储器的平均等待时间是多少？

（３）数据传送率是多少？

解：（１）一个圆柱面可存放２００个记录，１２００００个记

录需要６００个圆柱面。（２）平均等待时间为旋转半圈的时间，

１０ms 。

９．某磁盘格式化为２４个扇区和２０条磁道。该盘能按需要选

择顺时针或逆时针旋转，旋转一圈的时间为３６０ms ，读一块数据

的时间为１ms 。该片上有３个文件：文件a 从磁道６、扇区１开

始占有２块；文件b 从磁道２、扇区５开始占有５块；文件c 从

磁道５、扇区３开始占有３块。

试问：该磁盘的平均等待时间为多少？平均寻道时间是多少？若磁头移动和磁盘转动不同时进行，且磁头的初始位置在磁道０、扇区０，按顺序c 、b 、a 读出上述３个文件，总的时间是多少？在相同的初始位置情况下，读出上述３个文件的最短时间是多少？此时文件的读出次序应当怎样排列？

解：平均等待时间为１８０ms 。磁盘分为２４个扇区，等待一个扇区的时间为１５ms 。

平均寻道时间为磁头移动１０条磁道的时间，设移动一个磁道的时间为n ，则平均寻道时间为１０n 。

按顺序c 、b 、a 读出上述３个文件，总的时间包括：

总的寻道时间：移动５道时间＋移动３道时间＋移动４道时间＝移动１２道时间＝１２n

总的寻道时间：移动２道时间＋移动３道时间＋移动１道时间＝移动６道时间＝６n