計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課后習(xí)題

1、1.5課后習(xí)題課后習(xí)題1.1概述電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)過了哪幾代？各代的基本特征是什么？1.2計(jì)算機(jī)軟件包括哪幾類？各部件的作用是什么？1.3簡述馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)。1.4計(jì)算機(jī)硬件有哪些部件，各部件的作用是什么？1.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從功能上可劃分為哪些層次？各層次在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起什么作用1.6簡述存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)在體系結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)并對其特點(diǎn)進(jìn)行簡要的分析。1.7解釋下列英文縮寫的含義：CPU、M.M、PC、CU、ALU、ACC、MQ、MA

2、R、MDR、IO、ISA、MIPS、CPI、FLOPS1.8什么是CPU？什么是存儲(chǔ)容量？什么是機(jī)器字長？1.9指令和數(shù)據(jù)均存放內(nèi)存中，CPU如何從時(shí)間和空間區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)？課后習(xí)題答案課后習(xí)題答案1.1（1）第一代電子管計(jì)算機(jī)采用十進(jìn)制運(yùn)算，電路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，體積龐大，占了相當(dāng)大的空間，耗電量也很大。而且需用手工搬動(dòng)開關(guān)和拔、插電纜來編制程序，使用極不方便。（2）第二代晶體管計(jì)算機(jī)具有體積小、低耗電以及載流子高速運(yùn)行的特點(diǎn)，使

3、真空管望塵莫及。（3）第三代集成電路計(jì)算機(jī)利用光刻技術(shù)把晶體管、電阻、電容等構(gòu)成的單個(gè)電路制作在一塊極小的硅片上。進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了將成百上千這樣的門電路全部制作在一塊極小(如幾個(gè)平方毫米)的硅片上，并引出與外部連接的引線，這樣，一次便能制作成成百上千相同的門電路，又一次大大地縮小了計(jì)算機(jī)的體積，大幅度下降了耗電量，極大地提高了機(jī)器的可靠性。1.2計(jì)算機(jī)的軟件通常又可以分為兩大類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件又稱為系統(tǒng)程序，主要用來管理

4、整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，監(jiān)視服務(wù)，使系統(tǒng)資源得到合理調(diào)度，確保高效運(yùn)行。應(yīng)用軟件又稱為應(yīng)用程序，它是用戶根據(jù)任務(wù)需要所編制的各種程序。1.3馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器和輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成。指令和數(shù)據(jù)以同等地位存放于存儲(chǔ)器內(nèi)，并可按地址尋訪。指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制碼表示。指令由操作碼和地址碼組成，操作碼用來表示操作的性質(zhì)，地址碼用來表示操作數(shù)所在存儲(chǔ)器中的位置。指令在存儲(chǔ)器內(nèi)按順序存放。通常，指令是順序執(zhí)行的

5、，在特定條件下，可根據(jù)運(yùn)算結(jié)果或根據(jù)設(shè)定的條件改變執(zhí)行順序。機(jī)器以運(yùn)算器為中心。輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送通過運(yùn)算器。1.4ALU(ArithmeticLogicUnit)叫做算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(簡稱算術(shù)邏輯部件)，用來完成算術(shù)邏輯運(yùn)算。CU(ControlUnit)叫做控制單元，用來解釋存儲(chǔ)器中的指令，并發(fā)出各種操作命令來執(zhí)行指令。ALU和CU是CPU的核心部件。IO設(shè)備也受CU控制，用來完成寄存器。MQ——MultiplierQu

6、otientRegister，乘商寄存器，乘法運(yùn)算時(shí)存放乘數(shù)、除法時(shí)存放商的寄存器。MAR——MemyAddressRegister，存儲(chǔ)器地址寄存器，內(nèi)存中用來存放想要訪問存儲(chǔ)單元地址的寄存器。MDR——MemyDataRegister，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，主存中用來存放從某單元讀出、或?qū)懭肽炒鎯?chǔ)單元數(shù)據(jù)的寄存器。IO——Inputoutputequipment，輸入輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)

7、換與傳送。ISA——instructionsetarchitecture，ISA，指令集結(jié)構(gòu)。MIPS——MillionInstructionPerSecond，每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)，為計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種計(jì)量單位。CPI——CyclePerInstruction，執(zhí)行一條指令所需的時(shí)鐘周期(主頻的倒數(shù))數(shù)。FLOPS——FloatingPointOperationPerSecond，每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)來衡量運(yùn)算速度。1.8CPU——

8、中央處理器（機(jī)），是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，由運(yùn)算器控制器組成；（早期的運(yùn)、控不在同一芯片上）。存儲(chǔ)容量——存儲(chǔ)器中可存二進(jìn)制代碼的總量；（通常主、輔助存儲(chǔ)容量分開描述）。機(jī)器字長——CPU能同時(shí)處理的數(shù)據(jù)位數(shù)。1.9解：計(jì)算機(jī)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)有以下2種方法：?通過不同的時(shí)間段來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即在取指令階段（或取指微程序）取出的為指令，在執(zhí)行指令階段（或相應(yīng)微程序）取出的即為數(shù)據(jù)。?通過地址來源區(qū)分，由PC提供存儲(chǔ)單元地址的取出的是指令，

9、由指令地址碼這部分提供存儲(chǔ)單元地址的取出的是操作數(shù)。2.7課后習(xí)題課后習(xí)題2.1已知：a=2，b=－2，根據(jù)定義求a和b的反碼、。??a原??b原設(shè)n=8。2.2已知：a=2，b=－2，根據(jù)定義求a和b的反碼、。設(shè)n=8。??a反??b反2.3已知：a=2，b=－2，根據(jù)定義求a和b的補(bǔ)碼、。??a補(bǔ)??b補(bǔ)設(shè)n=8。2.4已知：，，求。11001??x21011??x12?xx2.5已知：，，求。11001??x20101??x12?