计算机组成原理：基础知识部分习题解答（学习笔记）

1、冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？

答：存储程序并按地址顺序执行，是冯·诺依曼型计算机的主要设计思想。冯·诺依曼型计算机用二进制表示数据和指令，将程序和数据存放到存储器中，计算机在工作时通过控制器按照指令在存储器中存放的顺序取出指令加以执行，自动完成计算任务。
冯·诺依曼型计算机的主要组成部分包括存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。

2、什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？

答：每个存储单元都有编号，称为单元地址。
如果某字代表要处理的数据，则称为数据字。
如果某字为一条指令，则称为指令字。

3、什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。

答：半导体存储器称为内存储器，即内存，而存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存储器，即外存，其两者的功能都是存储二进制信息。
运算器和控制器合在一起称为中央处理器，即CPU，其功能是控制计算机和进行算术逻辑计算。
适配器是将外围设备和主机相联系的部件，其功能相当于一个转换器，保证外围设备用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。

4、现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？

答：现代计算机系统通常由五个以上不用的级组成，具体如下：
第1级是微程序设计级或逻辑电路级，该级由硬件直接执行；
第2级是一般机器级，也称为机器语言级，它由微程序解释机器指令系统；
第3级是操作系统级，它由以机器指令和广义指令组成的操作系统程序实现；
第4级是汇编语言级，它由汇编程序支持和执行；
第5级是高级语言级，它由各种高级语言编译程序支持和执行。
这种分级观点在计算机设计中对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制，而且对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。

5、为什么软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件？实现这种转化的媒介是什么？

答：之所以软件能够转化为硬件、硬件能够转化为软件，是因为任何操作以及任何指令的执行，既可以由软件来实现，又可以由硬件来实现。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。

6、设x=+15，y=-13，用带求补器的原码阵列乘法器求出乘积x·y=?

解：[x]_原=01111，[y]_原=11101，|x|=1111，|y|=1101，符号位运算：0⊕1=1。

			1 1 1 1
×			1 1 0 1
———————————————————
			1 1 1 1
	  	  0 0 0 0
		1 1 1 1
+	  1 1 1 1
———————————————————
	1 1 0 0 0 0 1 1

乘积符号为1，算后求补器输出11000011，[x×y]_原=111000011，换算成二进制数真值是：
x·y = (-11000011)₂ = (-195)₁₀。

7、设x=-15，y=-13，用带求补器的补码阵列乘法器求出乘积x·y=? 并用十进制数乘法进行验证。

解：[x]_补=10001，[y]_补=10011，乘积符号位运算：1⊕1=0。
尾数部分算前求补器输出 |x|=1111，|y|=1101。

				1 1 1 1
×				1 1 0 1
———————————————————————
				1 1 1 1
			  0 0 0 0
			1 1 1 1
＋		  1 1 1 1
———————————————————————
		1 1 0 0 0 0 1 1

乘积符号为0，算后求补器输出11000011，[x×y]_补=011000011。
补码二进制数真值：x·y=0×28＋1×27＋1×26＋1×21＋1×20=(+195)₁₀。
十进制数乘法验证：x·y = (-15)×(-13) = +195。

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