[计算机原理简明教程]习题答案

《计算机原理简明教程》习题参考答案

第一章习题答案

1.1 答：是1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生，称为ENIAC.

特点是由1800个电子管和1500个继电器组成，重30吨；功耗150KW ；只有20个

寄存器，运算速度5000次/秒。

1.2 答：先将编好的程序输入存储器，然后按顺序逐条取出指令并执行。执行时指令在控制器中经分析、解释后产生各种控制信号，控制计算机完成指令的操作内容。 包括存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备五大部件。

1.3 答：共经历了四代。

第一代：硬件，电子管；软件，汇编语言。

第二代：硬件，晶体管；软件，高级语言。操作系统出现。 第三代：硬件，集成电路；软件水平提高，操作系统普遍使用。 第四代：硬件，超大规模集成电路；软件具有智能化特性。

1.4 答：硬件就是计算机系统的物理实体。软件是指为计算机运行工作服务的全部技术资料、数据和各种程序。

1.5 答：分为应用层、系统层和硬件层三个层次。

1.6 答：应用层包括系统分析、应用软件和语言工具。系统层包括操作系统和语言处理程序。语言处理程序即编译器或解释器。硬件层主要包括硬件设计和硬件电路。

1.7 答：应用层所有任务程序都要由系统层中的语言处理程序将其转换成机器语言。

1.8 操作系统的作用是什么？说出当前有名的几个操作系统。

操作系统是一个最主要的系统软件，他控制其他程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面，简单的操作系统有DOS ，复杂的操作系统有UNIX,WINDOWS 和LinuX 。

1.9 超级计算机已经经历了几代？第三代与第五代相同处与不同处是什么？

经历了五代：第一代单处理器系统、第二代向量处理系统、大规模并行处理系统、第四代共享内存处理系统、第五代集群系统。

第三代与第五代在体系结构上是同构的，属于分布内存处理方式，不同在于其是否采用价廉物美的日用品组件。

第二章习题答案

2.2 (1)答：

A B +A B =A B ⋅A B

=(A +B )(A +B )

=A A +A B +AB +B B =AB +A B

(2)答： AB +BCD +A C +B C

=AB +BCD +C (A +B )

=AB +BCD +AB ⋅C

=AB +BCD +C

=AB +C

(3)答：左= AB (C +D ) +D +(A +B )(B +C )

=ABC +ABD +D +A B +A C +B C

=ABC +D +A B +A C +B C

=A (BC +B +C ) +D +B C =A (C +B +C ) +D +B C

=A (1+B ) +D +B C

=A +D +B C

(4)答：左= A B +B C +A C +A C

=A B +B C +A B +A C +A C

=A B +B C +A B +A C +A C +B C

=A B +A B +A C +A C +B C

=A B +A B +A C +B C

=A B +A C +B C

2.3答：TTL 与非门多余输入端可以悬空或接“1”。TTL 或非门多余输入端不能悬空，必须接“0”处理。因为TTL 电路输入端悬空相当于接高电平。

2.4 答：(1) F=A+B+C (2) F=A+B (3) F =A B +D (4) F=B+D (5) F=AB+C (6) F=A+B+D (7) F=A (8) F =A

(9) F =A B +

C 2.5

(1)F =A C +A B

(2)F=AB+AC+BC

(3)F =A B +BD +CD +B C D

(4)F =BC +B D +A C D +A CD +A B C D

(5)F =C +A B +A D

(6)F=1

(7)F=D+AB+BC+AC

第三章习题答案

3.1

(1)答：

F =B +

A =B . A

(2)答：

F =B D +ABC =B D ⋅ABC

(3)答：F 己是最简式，化成与非式。

F =A B ⋅A B C ⋅A C

(4)答： F =C D +BC +A B D +ABD

=C D ⋅BC ⋅A B D ⋅ABD

3.2 (1)答：

F =A B +

A C +A B

=B AB +A BC

=B AB ⋅A BC

(2)答：

F =A B +

A B

=A B ⋅A B

(3)答： F =AB C +

A BC

=AB AC +BC AC

=AB AC ⋅BC AC

3-3答：化简后的与非式为F =ABD ⋅ABC ⋅BCD ⋅ACD (图略)

3-4答：此题无法化简。F =A B CD +A BC D +A B C D +AB C D +ABCD (图略) 3-5答：F =A ⊕B ⊕C (图略

)

3-6答：F =A B ⋅A C ⋅C D ⋅B D (图略) 3-7答：F =A B C ⋅ABC

3-8答：F =A ⊕B ⊕C ⊕D ⊕E ⊕F ⊕G ⊕H (图略) 3-9答：F =A ⊕B ⊕C ⊕D (图略)

3-10答：设C i =向高位的借位 Ci-1=来自低位的进位 S=差 (图略)

S =A B C i -1+A B C i -1+A B C i -1+ABC i -1

=∑m (1, 2, 4, 7) =m 1⋅m 2⋅m 4⋅m 7=Y 1⋅Y 2⋅Y 4Y 7C i =A B C i -1+A B C i -1+A BC i -1ABC i -1

=∑m (1, 2, 3, 7) =m 1⋅m 2⋅m 3⋅m 7=Y 1⋅Y 2⋅Y 3⋅Y 7

3-11(1)答：F =A B +B C +A C =∑m (1, 2, 3, 4, 5, 6) (图略)

=Y 1⋅Y 2⋅Y 3⋅Y 4⋅Y 5⋅Y 6

(2)答：F =ABC +A (B +C ) =m (1, 2, 3, 7) (图略)

=Y 1⋅Y 2⋅Y 3⋅Y 7

(3) 答：F =A C +B C +A BC +A B C =m (1, 3, 4, 5, 7) (图略)

=Y 1⋅Y 3⋅Y 4⋅Y 5⋅Y 7

(4) 答

F =(A +B (A +C =AB +A C =m (0, 1, 5, 7) (图略) =m 0. m 1. m 5m 7=y 0y 1y 5y 7

(5) 答: F (A , B , C ) =m (2, 3, 4, 5, 7) (图略)

=m 2m 3m 4m 5m 7=y 2y 3y 4y 5y 7

(6) 答: F (A , B , C ) =(1, 2, 4, 7) (图略)

∑

∑

∑

∑

∑

(7) 答: F (A , B , C , D ) =∑m (0, 2, 6, 8, 10)

m

(图略)

=m 0m 2m 6m 8m 10=y 0y 2y 6y 8y 10

(8) 答: F (A , B , C , D ) =(7, 8, 13, 14) (图略)

∑

m

3-12 答F =A B C +A BC +A B C +AB C (图略) =m 0+m 3+m 5+m 6

令：D 1=1 D 3=1 D 5=1 D 6=1

3-13答F =A BC +A B C +A B C +AB C +ABC (图略) =m 3+m 4+m 5+m 6+m 7

令： D 3=D 4=D 5=D 6=D 7=1

3-14(图略)

3-15答F 1=I 0+I 0I 1(图略)

F 2=I 0+I 0I 1I 2

3-16 (1) 答: (图略) F (A , B , C ) =m (0, 1, 5, 7)

令：D 0=D 1=D 5=D 7=1

D 2=D 3=D 4=D 6=0

(2) 答: F (A , B , C ) =m (3, 5, 6, 7)

令：D 3=D 5=D 6=D 7=1

D 0=D 1=D 2=D 6=0

(3) 答: F (A , B , C ) =m (2, 3, 4, 7)

令：D 2=D 3=D 4=D 7=1

∑

∑

∑

D 0=D 1=D 5=D 6=0

F (A , B , C , D ) =m (0, 5, 8, 9, 10, 11, 14, 15) (4) 答:

令：D 0=D 5=D 8=D 10=D 11=D 14=D 15=1

D 1=D 2=D 3=D 4=D 6=D 7=D 12=D 13=0

(5) 答: F =ABC +ABC =1

(6) 答: F =(A ⊕B ) C +ABC +A B =A B C +A BC +ABC +A B C +A B C

令：D 0=D 1=D 3=D 5=D 7=1

D 2=D 4=D 6=0

(7) 答:

F (A , B , C ) =A BC +A B C +AB C +A B C

令：D 1=D 2=D 3=D 6=1

D 0=D 4=D 5=D 7=0

∑

第四章习题答案

4-1—4-5(图略)

4-6答：Q n +1=D =J Q +K Q (图略)

4-7答Q n +1=J Q +K Q =D =D (Q +Q ) =D Q +DQ (图略)

令：J =D K =D

4-8答: (1) J =K =Q J =K =Q J =Q Q K =Q [1**********] (2) n +1

Q =J 0Q 0+K Q 0=Q 2Q 0+Q 2Q 00

Q 1n +1=J 1Q 1+K 1Q 1=Q 0Q 1+Q 0Q 1=Q 1⊕Q 0

n +1 Q 2=J 2Q 2+K 2Q 2=Q 0Q 1Q 2+Q 2Q 2=Q 0Q 1Q 2

(3) (图略)

(4) 是五进制加法计数器。

(5) 三个多余态101 110 111，无挂起现象，可自启动。

4-9答:(1)

J 0=Q 3, J 1=Q 0, J 2=Q 1, J 3=Q 2

K 0=Q 3, K 1=Q 0, K 2=Q 1, K 3=Q 2

(2) Q 0n +1=Q 3Q 0+Q 3Q 0=Q 3

n +1

Q 1=Q 0Q 1+Q 0Q 1=Q 0

+1 Q n =Q 12

n +1

Q 3=Q 2

(3)(4) 略

4-10答:将JK 转成D Q n +1=J Q +K Q =D =D Q +DQ

令：J =D ，K =D

（图略）

4-11答: (图略)

4-12答: 由次态表可得次态方程

Q 3n +1=Q 3Q 2+Q 3Q 1+Q 3Q 0+Q 3Q 2Q 1Q 0Q

n +12

=Q 2Q 1+Q 2Q 0+Q 2Q 1Q 04-13答: 由次态表可得次态方程 Q 1n +1=Q 1Q 0+Q 1Q 0

n +1Q 0=Q 0

(图略)

得驱动方程：

n +1Q 0=Q 0=1⋅Q 0+1⋅Q 0, ∴J 0=K 0=1

Q 1n +1=Q 0Q 1+Q 0Q 1, ∴J 1=K 1=Q 0

n +1Q 2=Q 0Q 1Q 2+Q 0Q 1Q 2, ∴J 2=K 2=Q 0Q 1

Q 3n +1=Q 2Q 1Q 0Q 3+Q 2Q 1Q 0Q 3, ∴J 3=K 3=Q 2Q 1Q 0

Q 3n +1=Q 3Q 2+Q 3Q 1+Q 3Q 0+Q 3Q 2Q 1Q 0

n +1Q 2=Q 2Q 1+Q 2Q 0+Q 2Q 1Q 0

Q 1n +1=Q 0Q 1+Q 0Q 1Q 0n +1=Q 0得驱动方程：J 3=K 3=Q 2Q 1Q 0J 2=K 2=Q 1Q 0J 1=K 1=Q 0J 0=K 0=1(图略)

4-14答: 由次态表可得次态方程

n +1

Q 2=Q 2Q 1+Q 2Q 0+Q 2Q 1Q 0=D 2

Q 1n +1=Q 1Q 0+Q 1Q 0=D 1Q

n +10

(图略)

=Q 0=D 0

4-15答: 由次态表可得次态方程

n +1Q 2=Q 0Q 1Q 2+Q 0Q 1Q 2

Q 1n +1=Q 0Q 1+Q 0Q 1Q 0n +1=Q 2Q 0

得驱动方程

J 2=Q 1Q 0 K 1=Q 1Q 0J 1=K 1=Q 0

J 0=Q 2 K 0=1 （图略）

4-16答:是13进制计数器(图略) 4-17(图略) 4-18 (图略)

第五章习题答案

5-1 (图略)

5-2答:可分为掩膜ROM 、PROM 、EPROM 、EEPROM 、FlashMemory 等。 5-3(图略) 5-4(图略)

5-5答:ROM采用固定的与门阵列作为完全地址译码器，而PLA 的与门阵列可编程，部分产生地址译码，即ROM 最小项需全部出现，PLA 只按需要给出。它们的或阵列是相同的，都可编程。

5-6 (图略) 5-7 (图略)

5-8答: (图略) n +1

Q 2=Q 0Q 1Q 2+Q 1Q 2+Q 0Q 2=D 2

Q 1n +1=Q 0Q 1+Q 0Q 1=D 1

n +1Q 0=Q 0=D 0

第六章习题答案

6-1答:依靠双稳态电路---触发器工作原理存储二进制信息。该电路作为存储器的优点是工作速度高，缺点是集成度低，单位价格高。

6-2答：利用电容有无存储电荷来表示存“1”或存“0”的。因为采用单管减少了管子数量，降低了芯片功耗，达到高集成度，成为内存条的首选。 6-3 答：带宽的含义为每秒传送数据的字节数。

66

1/0.2μs=1×10/0.2=5×10次/s

66

5×10×(32/8)=20×10≈20MB

6-4读出“1”信息后，原有“1”被破坏，必须进行恢复操作。长时间不操作时，C S 也要漏电，导致C S 上无电荷，即原“1”状态会自动变为“0”状态，所以要定时对所有单元进行刷新操作。二者用同一个电路来完成，都是进行读操作，恢复操作是在读过程中通过恢复读出放大器同时进行，即读完了也恢复完了；而刷新操作是定时对所有单元强迫一次循环读的过程。

6-5答：为了减少芯片的管脚数目。 6-6答：共需16片芯片。

16

64K=2 共有16根地址线，其中行地址8位，行线256条。 刷新时间=500ns×256=128000ns=0.128ms

6-7答：(1) 2k×16 地址线11条，数据线16条。 (图略) (2) 128k×8 地址线17条，数据线8条。 (3) 4M×32 地址线22条，数据线32条。 (4) 2G×4 地址线31条，数据线4条。 6-8 (图略) CS 0=A 12⋅A 11 CS 1=A 12⋅A 11 CS 2=A 12⋅A 11 CS 3=A 12⋅A 11

6-9 (图略) 6-10 (图略)

6-11 答：地址分配如下表：

倍。

(2) 该种情况是每个存储周期可以在4个不同体中读取4次，比单体存储器的带宽提高4

倍。

(3) 每次访存隔两个单元，连续数8次后发现，正好每次访问不同的存储体，符合多体交叉

形式，因此该种情况比单体存储器的带宽提高8倍。

6-12答：通过组织技术提高存储器的读写速度措施有采用双端口存储器、单体多字存取方

式，多体交叉存取方式。通过增加硬件措施的高速缓冲存储器。最直接的措施是提高芯片制

6-13 答：通过组织技术提高存储器的读写速度，措施有：采用双端口存储器、单体多字存取方式、多体交叉存取方式。通过增加硬件措施的有：高速缓冲存储器。最直接的方式是提高芯片制选技术。

6-14答：1MB 的地址为20

位，1MB 的字地址（本题为4B ）为18位。

18

1MB/4=256K=10

(1) Cache 块长为2字，则主存地址格式为

6-15答：(1)主存地址：2×2=2 为19位。

Cache地址：13位。 (2)

18 ～ 13 12 ～ 9 8 ～ 7 6 ～ 0

6-16 (1) 略

(2) ABCDE8F8 只需列出后14位： 1010„ 1110 1000 1111 1000 ( 块号 ) (块内地址)

∴ABCDE8F8 主存地址在Cache 中第(10 1000 1111)2=(655)10号块中的第8个字节。

6-17 (1)

2 3 5 2 4 0 7 2 3 6 5 7 5

调入 调入 调入 命中 调入 替换 替换 命中 替换 替换 命中 替换 命中 (2)上面除替换之外都为失效又发生块争用的时刻。 (3) 5/15=1/3=33.3%

6-18 答：分别为22位和30位。

30121818

1GB/4KB=2/2=2，主存页表有2个表行。

6-19 答： 实页号 页内地址 (1) 0010 1101 (2) 0001 0000 (3) 0100 1000

6-20 答：主存3个页面时，FIFO 20% LRU 40%

主存3个页面时，FIFO 40% LRU 60% (图略)

6-21 答：页面太小时，页面本身占用的存储空间将很大，页表也要分页面管理，工作效率将降低。页面太大时，碎片以页面为单位，一个碎片将太大，存储器的利用率降低。 6-22 (图略)

6-23 答：电流在某个方向持续的位数称为“游程”。游程长度受限就称为RLL 码。 11001 10111 01011 01010 是GCR(4.5)码。 10001 00011 01000 不是GCR(4.5)码。

6-24 答：存储密度、存储容量、寻址时间、数据传输率和磁盘缓存容量。 6-25 答：平均旋转等待时间 0.5/5400=0.0056S=5.6Ms

读512字节传输时间=0.5KB/1Mb/8=0.5Kb/128KB≈4ms

读512字节平均磁盘访问时间=平均寻道时间+平均旋转时间+传输时间+控制器延迟 =20+5.6+4+2=31.6ms

6-26 答：由于硬盘高速旋转时磁头与盘片磨擦，所以磁头要悬浮在盘片表面。软盘由于是接触式读写，所以转速不能太快。

6-27 答：常用接口有两种，IDE 与SCSI 。IDE 用于PC 机，SCSI 用于服务器、工作站等高端产品。

第七章习题答案

7-1 答：(1)149 (2)195 (3)143

7-2答：(1)1111110 (2)1010100 (3)11110111 (4)11111111 (5)1001110.101

7-3答：(1)A7 (2)EB (3)6D (4)FF

7-4答：(1)[X]原=0.0110 [X]反=0.0110 [X]补=0.0110 (2)[X]原=1.0110 [X]反=1.1001 [X]补=1.1010 (3)[X]原=001101 [X]反=001101 [X]补=001101 (4)[X]原=10110 [X]反=11001 [X]补=11010

(5)[X]原=0.1010000 [X]反=0.1010000 [X]补=0.1010000 (6)[X]原=1.0101110 [X]反=1.1010001 [X]补=1.1010010 (7)[X]原=01011011 [X]反=01011011 [X]补=01011011 (8)[X]原=11011011 [X]反=10100100 [X]补=10100101

7-5答：(1)[2X]补=00111000=38H (2)[2Y]补=10110000=B0H (3)[X/2]补=00001110=0EH (4)[Y/2]补=11101100=ECH (5)[4X]补=01110000=70H (6)[Y/4]补=11110110=F6H

1515

7-6答：-2～+2-1

-32-1-33

7-7答：(1)100000 0.100000000 +2×2=+2

31-9

(2)011111 0.111111111 2×(1-2)

-32-1-9

(3)100000 1.011111111 2×[-(2-2)]

3131

(4)011111 1.000000000 2×(-1)=-2

7-8答： 8 24

(BC6E0000)16=([***********][1**********]000) 阶码=10111100

尾数=[***********]000000

-68-1-2-4-5-6-68

[阶码]原=2×(2+2+2+2+2)=2×0.859375

-6

7-9答：(1)-27/64 (27)10=11011 1/64=2

-6-1

(-27/64)=-11011×2=-0.11011×2 阶码=(1.0000001)原=(1.1111111)补

尾数=(1.110110„0) 原=(1.001010„0) 补

1.1111111 1.[1**********]„0=(FF940000)H

-7-3

(2)(13/128)=1101×2=0.1101×2 阶码=(1.0000011)原=(1.1111101)补 尾数=0.1101000„0=(FD680000)H

1011

(3)1024=1×2=0.1×2 阶码=0.0001011

尾数=0100 0000„0000

0000 1011 0100 0000„0000=(OB4OOOOO)H

-18

(4)-129=-10000001=-0.10000001×2 阶码=1.0001000

尾数=(1.10000001)原=(1.01111110)补

[***********]00„0000=(08BF0000)H

7-10答：(1)[X+Y]补=01.100000 有溢出 上溢 [X-Y]补=00.000110 无溢出 (2)[X+Y]补=00.111011 无溢出 [X-Y]补=11.110001 无溢出 (3)[X+Y]补=11.100000 无溢出 [X-Y]补=00.000110 无溢出

(4)[X+Y]补=10.100000 有溢出 下溢 [X-Y]补=11.111010 无溢出

7-11答： 参考7.2.3及图7-8 C7=G7+G6P 7+G5P 7P 6+P7P 6P 5C 4

其中G 7=A7B 7 G6=A6B 6 G5=A5B 5 P 7=A 7⊕B 7 P 6=A 6⊕B 6 P 5=A 5⊕B 5

7-12答：(图略)

7-13答：(1)[X]补=11101 [Y]补=00101 [-X]补=00011

[XY]补=111110001

(2) [XY]补=1.1011110010 (3) [XY]补=0.10000100 (4) [XY]补=0.1000100110

7-14答：[x]放=0.110101 [Y]补=0.100111 [-X]补=1.001011

2[x]放=001.101010 2[-X]补=110.010110 乘数增加一位符号位[Y]补=00.100111 部分积 乘数 P

000.000000 00.100111 0 加[-X]补 +111.001011 111.001011

111.110010 1100.1001 1 加2[x]放 +001.101010 001.011100

000.010111 001100.10 0 加2[-X]补 +110.010110 110.101101

加[x]放 000.110101 000.100000

[XY]补=0.[1**********]1 (2) 过程略

[XY]补=1.1001100010

7-15(1) 答：

｜X ｜=0.1010 ｜Y ｜=0.1101 [-Y]补=1.0011 [X/Y]补=00.0100 过程略

(2) ｜X ｜=0.0110 ｜Y ｜=0.1001 [-Y]补=1.0111 [X/Y]补=00.0110 过程略

7

7-16答：（1）87=1010111=0.1010111×2

5

23=0010111=0.10111×2 对阶： 阶码 尾数

87=000111 0101011100 23=000101 0101110000

调整：23=000111 0001011100 阶码加2，尾数右移二位。 尾数相减：

87尾数 0,101011100

-23尾数 1,110100100 (补) 0,100000000 规格化：(本题无须) 舍入：(本题无)

溢出：(本题无)

结果：87-23=000111 0,100000000

6

(2)56=111000=0.111000×2

6

57=111001=0.111001×2对阶：56=000110 011000000

57=000110 0111001000 （本题无需对阶） 尾数相加： 00，111000000 +00，111001000 01，110001000 规格化：右规一位，阶码加1

56+57=000111 0，111000100

舍入、判溢出：（本题无）

4

（3）12=1100=0.1100×2

4

8=1000=0.1000×2

阶码相加：12=000100 0.110000000 8=000100 0.100000000 12×8的阶码：001000

尾数相乘：(采用教材里的一种方法) 12×8的尾数=0.011000000

结果规格化：左规一位，阶码减1。 12×８=000111 0.110000000

7-17答：把A H B H 、A H B L 、A L B H 、A L B L 定义四个区号为：Ⅳ, Ⅲ, Ⅱ, Ⅰ。 (图略)

用5×5阵列乘法器分别求出Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, 四个区的各自和, 然后把各区的和对齐位，用先行进位加法器求出总和。

7-18答：可分为暂存器型运算器和多路选择器型运算器。暂存器型运算器内部连线简单，线的数量多，但给ALU 提供数据受单总线影响要分两次送入。多路选择器型运算器与暂存器型优缺点正好相反。

第八章习题答案

8-1答：计算机硬件能够识别并直接执行的操作命令。指令格式是指机器指令中包含的信息内容与格式，主要有操作码和地址码。

8-2答：操作码长度固定为定长操作码，操作码长度不固定为变长操作码。定长操作码不利于机器指令扩展，为后代产品带来设计困难，它的优点是减少指令译码时间，指令执行速度快，另外硬件设计简单。变长操作码正好与定长操作码优缺点相反。

8-3答：三地址指令指令长度较长，但原有操作数内容不被破坏；二地十指令长度适中，便于存储，但目的操作数原有内容被破坏；一地址指令长度短，省内存，但完成双操作数指令内容时所花指令条数增加，同时CPU 要增加一个累加器。

8-4 答：A 机操作码： 000000～111011 扩展码为： 111100～111111

B机扩展方案： ××× 111100 000～111 111101 000～111 111110 000～111 111111 000～111

8-5

┇ AD1 AD2 AD3 ┇ ┇ AD2 AD3 ┇ ┇ ┇ AD3 ┇ ┇ ┇ ┇

8-6答：不能有后继兼容产中机型，因为所有编码都用了，没有留下扩展操作码标志。 8-7答：(1)2000 (2)3000 (3)3000 (4)4000 (5)地址=-2000+5000=3000 操作数：4000 (6)2000

8-8答：基址寄存器内容与形式地址相加得内存地址，是基础寻址方式。变址寄存器内容与形式地址得到内存地址是变址寻址方式。共同点是二者寻址计算方式相似；不同点为变址寻址方式用于用户的数组访问，而基址寻址方式用于程序定位，面向系统。

[1**********]032

8-9答：2=256 2=2×2=64K 2=2×2=1M 2=4G

8-10答：CISC 优点是面对复杂内容时指令执行速度快，面向高级语言，使编译设计变得简单；缺点是电路实现复杂，为新指令扩展随指令长度增加电路也越复杂，影响整体的指令执行速度。

SISC 优点是指令条数少，相对短，便于采用流水线，硬件电路相对简单。缺点是对应复杂指令时采用多条指令才能完成，影响效率。

第九章习题答案

9-1答：它是产生全机控制信号的部件。基本控制原理是从内存中取指令，并计算下一条指令在内存中的地址，对指令进行解释且产生相应的微操作控制信号，完成指令所规定的操作。控制器由程序计算数器PC 、指令寄存器IR 、指令译码器、地址译码器、微操作产生部件、时序发生器等组成。

9-2答：它产生全机的时间信号。是产生周期节拍、脉冲等时序信号的的部件。它循环产生一组时间顺序信号，送到微操作产生部件，对微操作控制信号进行定时控制。

9-3答：按微操作产生部件设计思想不同分为三种控制器：组合逻辑、PLA 控制器和微程序

控制器。

组合逻辑控制器优点速度快，缺点电路复杂，灵活性差，不易修改，可靠性低。PLA 控制器优点速度快，缺点与组合逻辑相似，但可靠性大大提高。微程序控制器的优点是较强的灵活性，容易实现复杂控制逻辑，便于扩充、增加新指令，缺点是要访问控制存储器若干次，影响控制器工作速度。

在组成结构方面主要差异是：组成逻辑电、PLA 电路和控制存储器三者的区别。 9-4答：见书P161（倒数第二行开始）~P162。 9-5答：见书P162（9.2.2指令执行周期）。

9-6答：(1) ①PC →MAR (2) ①PC →MAR PC+1→PC PC+1→PC

②DBUS →MDR →IR ②DBUS →MDR →IR ③R1→MAR ③IR （mem ）→MAR ④DBUS →MDR →R2 ④DBUS →MDR →LA ⑤R 0→LB ⑥LA-LB →R 0 (3)①PC →MAR (4) ①PC →MAR 0 PC+1→PC PC+1→PC

②DBUS →MDR →IR ②DBUS →MDR →IR ③IR （mem ）→MAR ③R 2→MAR

④DBUS →MDR →LB ④DBUS →MDR →LA ⑤R 1→LA ⑤R 1→MAR

⑥LA ∧LB →MDR ⑥DBUS →MDR →LB ⑦LA ∨LB →MDR

(5) ①PC →MAR (6) ①PC →MAR PC+1→PC PC+1→PC

②DBUS →MDR →IR ②DBUS →MDR →IR ③IR （mem ）→MAR ③R 2→MAR

④DBUS →MDR →R 1 ④DBUS →MDR →R 0

(7) ①PC →MAR (8) ①PC →MAR PC+1→PC PC+1→PC

②DBUS →MDR →IR ②DBUS →MDR →IR ③IR （mem ）→MAR ③IR （mem ）→PC ④R 1→MDR

(9) ①PC →MAR (10) ①PC →MAR PC+1→PC PC+1→PC

②DBUS →MDR →IR ②DBUS →MDR →IR ③PC →LA ③R 1→LA ④IR(-100)→LA ④LA+1→LA LA+LB→Z ⑤Z →PC

9-7答：见书P167 9.4.1 第二段 9-8答：见书P168 9.4.2 共三种

9-9答：不能同时有效的微操作控制信号微命令称为互斥性。利用它可以把互斥性微命令编码在一个字段中，以减少微指令长度。例如本书中所out 信号，编在一个字段中。

9-10答：两种。见书P169~P170

9-11答：程序是由机器指令组成的序列，微程序是由微指令组成的序列，每一条机器指令对应一段微程序，一段微程序是由几段微指令组成。程序是用来完成任务，微程序用来产生一组一组全机控制信号；机器指令完成一个特定运算，微指令产生一组控制硬件的信号。 9-12答：机器指令包括操作码和地址码两个基本要素，微指令包括微指令控制字短信息和顺序控制字段两个基本要素。

程序中用程序计数器提供指令地址，PC 不断加1使指令顺序执行，如果转移至需要把转移地址送入PC 中就可实现。假设微程序将控制器采用断定方式，则微程序是靠微指令中的下地址字段直接绘出CM 的地址，得到下条微指令，保证了顺序执行；微程序转移是靠分支转移低位修改电路，对下地址修改实况转移的。

9-13答：采用二级时序系统，分别是时钟周期和工作脉冲。一个时钟周期包含几个工作脉冲。

9-14答：见书P171

同步控制方式适用于系统中各设备工作速度基本相等的场合。异步控制方式适用于各设备工作速度相差较大的场合。

9-15答：见书P172 9.6（3联和控制方式） 9-16答：(1)

双操作数、双字长。 003A

单操作数、单字长。

JMP 003FH 双字长。

(4) 15 ～ 12 11 ～ 9 8 ～ 6 5 ～ 3 2 ～ 0

9-17 (图略) 9-18 (表略)

9.19答：见书P189。超标量就是采用两条流水线或更多条流水线。

9.20答：双内核CPU 是将两个物理COU 处理器核心整合到一个内核中。台式机双内核CPU 的推出要有软件方面的支持，即并行处理的应用软件及支持并行处理的操作系统。早期的软件在双核CPU 上运行不能显著提高运行速度；因为软件不具有并行性，例如：任务2必须要等到任务1完成才能执行，随然任务1在CPU0上执行任务2在CPU1上执行，但是CPU1要等任务一执行后传回参数才能开始执行任务2，结果等于CPU0和CPU1是串行工作，与单CPU 效率基本持平。

第十章习题答案

10-1答：（见书P194~P195 10.1.1）

10-2答：（见书P195 条形码）

10-3答：（见书P195 （10.2.1 1.显示设备） 共三类） CRT 价格便宜，但耗电量大，体积大

LCD 优点工作电压低，功耗小，体轻薄，应用领域广泛。缺点是价格比CRT 贵

PDP 优点视角宽，色彩还原性好，响应速度快，无闪烁，适合大屏幕。缺点价格贵。

10-4答：见书P195 【（1）液晶显示器】

10-5答：256=28=1B 1024×1024×1B=1MB

10.6答：每个像素点需要256=28=1B 表示灰度级。 每个像素点需要256=28=1B 表示颜色数。 因此，每个像素点需要2个字节表示。 计算：2×800×600=2×480000=960KB

10-7答：（见书P197~P198 点阵打印机，喷墨打印机，激光打印机）

10-8答：系统总线是计算机系统内各部件间的公共通信线路。总线任一时刻只能有一个部件发送数据（占据总线），因此其它部件发送端要用三态门隔开，否则总线上的内容是混乱的。

10-9答：（见书P200 10.2.1 系统总线种类）

10-10答：（见书P201~202）

同步通信和异步通信两种。同步有统一时钟控制；异步没有统一时钟控制，采用应答方式。同步优点控制简单，缺点各部件工作速度差别大时，快的部件工作效率低下。异步优点适合各部件工作速度差别大的场合，缺点控制复杂。

同步通信适合操作速度固定且一致的场合，另外总线长度不能太长，否则将发生时钟相位相移的现象。

异步通信适合不同速度设备之间的数据传送，另外长距离传输只能用异步方式。

10-11答：（见书P202 10.2.3第三行）

（1） CPU 为主设备 （2）.CPU 为主设备 （3）. 高速I/O设备为主设备

10-12答：（见书P202第三行）

10-13答：有三种。响应最快的是独立请求方式。连线最少的是链式查询方式。可方便改变优先顺序的是计数器查询方式。

10-14答：（见书P204 10.2.4 第一段）

10-15答：见书P207

接口的作用是什么? 接口的作用等于接口应具有如下主要功能。

10-16答：（见书P208~209）

10-17答：统一编码地址中在编地址时，事先划分好哪些地址是主存的，哪些地址是外用设备的。在访问时只要给出不同地址就能去分开。

单独编码法中，靠输入输出指令（如IN 、OUT 指令）和访存指令（如Mov ；Load 、Store 等）来区别是访问外用设备和内存。

各自优缺点见书P210（10.3.3）

10-18答：有五种：程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA 控制方式、通道控制方式和输入输出处理机（IOP ）方式

10-19答：中断，见书P211（10.4.2 第一段倒数第三行）

中断源 见书P213第二行 中断处理过程 见书P211，（1. 中断处理过程，共七步）

10-20答：对中断请求进行优先编码，再拼上一些固定位形成中断向量字节（见图10-19），通过中断向量（中断向量字节）查找中断向量表，从中得到对应的设备服务程序入口地址。

10-21答：识别代码是作为数据传给CPU 的，因此不能放在地址总线上。如果放在地址总线上，CPU 将收不到这个识别代码。

10-22答：在中断全过程中只有执行中断服务程序由软件完成，其余都由硬件完成。

10-23答：（见书P215 3. 三重中断与中断屏蔽）

中断屏蔽作用是可以改变中断响应顺序，使低级中断得到提前服务。

10-25答：（1）100×30/50×106=3/5×10=0.6×10-3×100%=0.06% (2) 50KB=50×8Kb/16Kb=25K次/秒

25×1024×100/50×106≈5×104×10-6×100%≈5% (3)2M×8/32=2×218次/S (210≈103)

100×2×218/50×106=4×218×10-6=220×10-6≈106×10-6×100%≈100%

注：(2)只是CPU 最少查询时间，为配合软盘25K 次/S的传输，查询速度应大于25K 次/S

(3)与(2)含义相同。

10-26答： 5%

注：与10-25(2)的不同处在于，此5%是传输数据所用时间，因采用中断方式，CPU 只花费5%的时间。而10-25(2)是大于这个时间。

10-27答：4%

10-28答：1S=106μs 106/25=4×104次

4×104次为CPU1S 内只能执行中断处理程序4万次。而外设是5万次/S，显然不能采用中断方式。否则会造成数据丢失。CPU 处理速度跟不上外设传输速度。

10-29答：外设与主存之间建立直接硬件通道，每次数据传输不经过CPU ，直接与主存传输。DMA 每传一个字或字节不需要执行服务程序，而中断方式则需要。

10-30答：不能替代中断方式。第一：DMA 不适合慢速设备，而中断适合；第二，中断具有处理意外的功能，如电源、硬件故障等，而DMA 无此功能；第三，中断可提供软服务，而DMA 没有，即中断有一定管理功能，而DMA 无此功能。

10-31答：共有三种方式，即DMA 三种传送方式，见书P218。

10-32答：见书P220（10.4.4第一段后半）

一个DMA 控制1~2个高速外设，而通道控制所有高速外设，另外通道是一个小CPU ，有自己的通道指令，而DMA 没有。

10-33答：见书P220~221

10-34答：见书P222最后一段

第十一章习题答案

11-1答：见书P225（11.1第一段）

11-2答：一个控制单元提供信号控制多个处理单元，每个处理单元内有自己的局部存储器。

用于处理向量计算，采取流水线处理方式，存储器采用模块交叉的三端口存储器。 而这都属于SIMD 。Cray-1用于向量处理。

11-3答：见书P228（11.3第一段）

11-4答：MPP 是大规模并行处理器，是价值上百万到亿元的超级计算机系统。

COW 是工作站集群计算机系统，是一种价格便宜的多计算机系统，主要由PC 或工作站组成。

二者区别在于MPP 采用专用昂贵的器件设计组装，而COW 采用商业化底价器材通过网络连接而成。

11-5集群机就是许多利用高速连接的，具有高速运算能力的，具有单一用户界面的计算机的组合。

优点：经济性，采用高性能的普通日用品IA 芯片，公开系统的主板，免费的公开源码操作系统与并行编程接口。

11-6答：见书P235（11.4） 共十项指标。

11-7答：多处理器共享一个内存，每个CPU 都可以通过执行LOAD 或STORE 指令读写内存中的任一字，并通过内存的读写操作就可以实现CPU 之间的通信。

分布式多计算机通常指多计算机系统，每个CPU 都带有自己独立的内存，相互之间互相访问必须用send 和receive 通信语句进行，不能用LOAD 或STORE 指令直接访问其他内存。