第1-3章計算機組成原理課后習題答案

1、第1章計算機系統(tǒng)概論計算機系統(tǒng)概論1.1什么是計算機系統(tǒng)、計算機硬件和計算機軟件？硬件和軟件哪個更重要？解：計算機系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。硬件即指計算機的實體部分，它由看得見摸得著的各種電子元器件，各類光、電、機設備的實物組成，如主機、外設等。軟件是看不見摸不著的，由人們事先編制成具有各類特殊功能的信息組成，用來充分發(fā)揮硬件功能，提高機器工作效率，便于人們使用機器，指揮整個計算機硬件系統(tǒng)工作的程序、資料、數(shù)據(jù)集合。硬件和軟件在計算

2、機系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要。1.2如何理解計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)？解：（1）第一級：實際機器M1(機器語言機器)，機器語言程序直接在M1上執(zhí)行；（2）第二級：虛擬機器M2（匯編語言機器），將匯編語言程序先翻譯成機器語言程序，再在M1上執(zhí)行；（3）第三級：虛擬機器M3(高級語言機器)，將高級語言程序先翻譯成匯編語言程序，再在M2、M1（或直接到M1）上執(zhí)行；（4）第零級：微程序機器M0（微指令系統(tǒng)），由硬件直接執(zhí)行微指令。（5

3、）實際上，實際機器M1和虛擬機器M2之間還有一級虛擬機，它是由操作系統(tǒng)軟件構(gòu)成，該級虛擬機用機器語言解釋操作系統(tǒng)。（6）虛擬機器M3還可以向上延伸，構(gòu)成應用語言虛擬系統(tǒng)。1.3說明高級語言、匯編語言和機器語言的差別及聯(lián)系。解：機器語言由0、1代碼組成，是機器能識別的一種語言。用機器語言編寫程序時要求程序員對他們所使用的計算機硬件及其指令系統(tǒng)十分熟悉，編寫程序難度很大，操作過程也極易出錯。匯編語言是符號式的程序設計語言，匯編語言是面向機器

4、的語言，它由一些特殊的符號表示指令。用匯編語言編寫的匯編語言程序必須先被翻譯成機器語言程序，才能被機器接受并自動運行。匯編語言的每一條語句都與機器語言的某一條語句（0、1代碼）一一對應。高級語言是面向用戶的語言，與具體的計算機指令系統(tǒng)無關(guān)、對問題的描述更接近于人們習慣，且易于掌握和書寫。它具有較強的通用性，程序員完全不必了解、掌握實際機器M1的機型、內(nèi)部的具體組成及其指令系統(tǒng)，只要掌握這類高級語言的語法和語義，便可直接用這種高級語言來編

5、程，給程序員帶來了極大的方便。但是，用高級語言編寫的高級語言程序必須先被翻譯成匯編語言程序，然后再將其翻譯成機器語言程序或者將高級語言程序直接翻譯成機器語言程序才能被機器接受并自動運行。1.4如何理解計算機組成和計算機體系結(jié)構(gòu)？解：計算機組成是指如何實現(xiàn)計算機體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性，它包含了許多對程序員來說是透明的硬件細節(jié)。計算機體系結(jié)構(gòu)是指那些能夠被程序員所見到的計算機系統(tǒng)的屬性，即概念性的結(jié)構(gòu)與功能特性，通常是指用機器語言編程的程序員

6、所看到的傳統(tǒng)機器的屬性，包括指令集、數(shù)據(jù)類型、存儲器尋址技術(shù)、IO機理等等，大都屬于抽象的屬性。1.7解釋概念：主機、CPU、主存、存儲單元、存儲元件、存儲基元、存儲元、存儲字、存儲字長、存儲容量、機器字長、指令字長。解：主機：是計算機硬件的主體部分，由CPU和主存儲器MM合成為主機。CPU：中央處理器，是計算機硬件的核心部件，由運算器和控制器組成（早期的運算器和控制器不在同一芯片上，現(xiàn)在的CPU內(nèi)除含有運算器和控制器外還集成了CACH

7、E）。主存：計算機中存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)的存儲器，為計算機的主要工作存儲器，可隨機存??；由存儲體、各種邏輯部件及控制電路組成。存儲單元：可存放一個機器字并具有特定存儲地址的存儲單位。存儲元件：存儲一位二進制信息的物理元件，是存儲器中最小的存儲單位，又叫存儲基元或存儲元，不能單獨存取。存儲字：一個存儲單元所存二進制代碼的邏輯單位。存儲字長：一個存儲單元所存二進制代碼的位數(shù)。存儲容量：存儲器中可存二進制代碼的總量（通常主、輔存容量分開描

8、述）。機器字長：指CPU一次能處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與CPU的寄存器位數(shù)有關(guān)。指令字長：一條指令的二進制代碼位數(shù)。1.8解釋英文代號：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、IO、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答應分英文全稱、中文名、功能三部分。CPU：CentralProcessingUnit，中央處理機（器），是計算機硬件的核心部件，主要由運算器和控制器組成。PC：ProgramCount

9、er，程序計數(shù)器，其功能是存放當前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動計數(shù)形成下一條指令地址。IR：InstructionRegister，指令寄存器，其功能是存放當前正在執(zhí)行的指令。CU：ControlUnit，控制單元（部件），為控制器的核心部件，其功能是產(chǎn)生微操作命令序列。ALU：ArithmeticLogicUnit，算術(shù)邏輯運算單元，為運算器的核心部件，其功能是進行算術(shù)、邏輯運算。ACC：Accumulat，累加器，是運算器中既能存放運