《计算机组成原理》唐塑飞 课后答案 第一章

第一章:

1.什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？

计算机系统：有计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。

计算机硬件：计算机的物理实体；

计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料；

硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，同样重要。

2. 如何理解计算机系统的层次结构?

从计算机系统的层次结构来看,它通常可有五个以上的不同级组成,每一个上都能进行程序设计。
由下至上可排序为:
第一级微程序机器级,微指令由硬件直接执行;
第二级传统机器级,用微程序解释机器指令;
第三级操作系统级,一般用机器语言程序解释作业控制语句;
第四级汇编语言机器级,这一级由汇编程序支持合执行;
第五级高级语言机器级,采用高级语言,由各种高级语言编译程序支持合执行,
还可以有第六级应用语言机器级,采用各种面向问题的应用语言。

1.3 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。

答：
机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。

1.4 如何理解计算机组成和计算机体系结构?
答：
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性,它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。
计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性,即概念性的结构与功能特性,通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性,包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机理等等,大都属于抽象的属性。
1.6画出计算机硬件组成框图,说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。

各部件的作用如下;
控制器:整机的指挥中心，它使计算机的各个部件自动协调工作
运算器:对数据信息进行处理的部件，用来进行算术运算和逻辑运算。
存储器:存放程序和数据，是计算机实现“存储程序控制”的基础。
输入设备:将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信息形式的设备。
输出设备:将计算机处理的结果(二进制信息)转换成人类或其它设备可以接收和识别的信息形式的设备。

计算机系统的主要技术指标有:
机器字长:指CPU一次能处理的数据的位数。通常与CPU的寄存器的位数有关，字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。机器字长也会影响计算机的运算速度。
数据通路宽度:数据总线一次能并行传送的数据位数。
存储容量:指能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量。一般包含主存容量和辅存容量。
运算速度:通常用MIPS(每秒百万条指令)MFLOPS(每秒百万次浮点运算)或CPI(执行一条指令所需的时钟周期数)来衡量。CPU执行时间是指CPU对特定程序的执行时间。
主频:机器内部主时钟的运行频率，是衡量机器速度的重要参数。
吞吐量:指流入、处理和流出系统的信息速率。它主要取决于主存的存取周期。
响应时间:计算机系统对特定事件的响应时间，如实时响应外部中断的时间等。
 

5.冯诺依曼计算机的特点是什么？

由运算器、控制器、储存器、输入设备、输出设备五大部件组成；

指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器；

指令由操作码、地址码两大部分组成；

指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；

以运算器为中心（原始冯姓机）

7.解释概念

主机、CPU、主存、储存单元、存储原件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长；

主机：计算机硬件的主体部分，由cpu+MM组成

cpu：中央处理器（机），是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；

主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；

存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位；

存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取；

存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位；

存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数；

存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；

机器字长：CPU能同时处理的数据位数；

指令字长：一条指令的二进制代码位数；

10.指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分他们？

计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出的既为指令，执行周期（或相应微程序）取出的位数据。

另外也可通过地址来源区分，从PC指出的存储单元去除的是指令，由指令地址码部分提供操作数地址。