当前位置：首页 > 计算机组成原理作业1-10章答案（唐朔飞）
第1章 计算机系统概论
1、指令和数据都存放在存储器中计算机如何区分
答：存储器有代码段和数据段的分， 不是存在一个区域。
CPU通过代码段寄存器、堆栈段寄存器、数据段寄存器、附加段寄存器对存储 器进行管理。
计算机区分指令和数据有以下2种方法： 通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。 通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。
2. 如何理解计算机的层次结构？
答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。 （2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
? ①从机器使用者的角度来说，粗分为应用软件、系统软件和硬件三个层次。 ? ②从程序设计员和机器硬件设计者的角度来说，细分为：高级语言虚拟机、汇编语言虚拟机、操作系统虚拟机、机器语言机器、微程序机器。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？ 答：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，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？
解：①有运算器、控制器、存储器、输入、输出五大部分组成。
②指令和数据用二进制表示，两者形式上没有差别。 ③指令和数据存放在存储器中，按地址访问。
④指令由操作码和地址码组成，操作码指定操作性质，地址码指定操作数地址。
⑤采用“存储程序控制”方式进行工作 。
6. 画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用 答：
①运算器用来进行各种算术逻辑运算。
②控制器用来执行指令，送出操作控制信号， ③存储器用来存放指令和数据。
④输入和输出设备用来实现计算机和用户之间的信息交换。
第3章 系统总线
2. 总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用，是单向的，还是双向的，它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？ 答：按照连接部件的不同，总线可以分为片内总线、系统总线和通信总线。
系统总线是连接CPU、主存、I/O各部件之间的信息传输线。 系统总线按照传输信息不同又分为地址线、数据线和控制线。地址线是单向的，其根数越多，寻址空间越大，即CPU能访问的存储单元的个数越多；数据线是双向的，其根数与存储字长相同，是机器字长的整数倍。
4. 为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？
答：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；
常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求； 特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感； 计数器定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制 过程较复杂；
独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。
5. 解释下列概念：总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块） 答：
总线的主设备（主模块）：指一次总线传输期间，拥有总线控制权的设备（模块）；
总线的从设备（从模块）：指一次总线传输期间，配合主设备完成数据传输的设备（模块），它只能被动接受主设备发来的命令；
第4章 存储器
5、某计算机字长16位，其存储容量为2MB，若按半字编址，它的寻址范围是？
换算成1位2进制的基本单元来算。先计算总容量，容量为2MB，1B（1字节）为8位，也就是8个一位基本单元组成，2MB=2^21B=2^21*8 位。所以总的基本单元是2^21*8 位。（8bit(位)=1Byte(字节) 1024Byte(字节)=1KB
1024KB=1MB 1024=2^10）
一个字长是16位，就是说一个字是由16个一位基本单元（就是上面提到的位） 组成。按照字来编址就是说由一个字所包含的一位基本单元的个数作为一个地址单元（16），它对应一个单位地址。同理，双字编址就是两个字所包含的的基本单元数作为一个地址单元。而半字编址就是半个字长包含的位来表示一个地址单元（这里当然是8） 由于一个字节（1B）永远是8位，所以按字节编址永远是8个一位基本单元作为一个地址单元。而重点是 寻址范围 概念就是说总共有多少个这样的地址。明显，该用 总基本单元的 位 来除以 每个单位地址占的位数 就是总共的寻址数 就是 2^21*8（总的位）/ 8（半字编址每个单位地址占位数）=2^21=2M
同理对于其他编址方式也可以算出，比如按字编址=2^21*8/16=1M 简单的总结就是 总容量为2MB=2*8Mb 注意B是字节，b是位 ，而半字编址就是每个地址单元用字长的一半 16/ 2=8b（ 位）表示，所以总寻址=2*8Mb/8b=2M
6. 某机字长为32位，其存储容量是64KB，按字编址它的寻址范围是多少？若主存以字节编址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。 解：存储容量是64KB时，按字节编址的寻址范围就是64K，
如按字编址，其寻址范围为：64K / （32/8）= 16K
字节地址字地址0000H0001H0002H0003H0004H0005H0006H0007H0008H0009H0000H 0001H0002H主存字地址和字节地址的分配情况：如图
7. 一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？
1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位 解：地址线和数据线的总和 = 14 + 32 = 46根；
选择不同的芯片时，各需要的片数为： 1K×4：（16K×32） / （1K×4） = 16×8 = 128片 2K×8：（16K×32） / （2K×8） = 8×4 = 32片 4K×4：（16K×32） / （4K×4） = 4×8 = 32片
16K×1：（16K×32）/ （16K×1） = 1×32 = 32片 4K×8：（16K×32）/ （4K×8） = 4×4 = 16片 8K×8：（16K×32） / （8K×8） = 2×4 = 8片
9. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。 解：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程；
刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；
常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。
集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在CPU访存死时间。
分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间。 异步式：是集中式和分散式的折衷。
10. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？
解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法。
线选法：地址译码信号只选中同一个字的所有位，结构简单，费器材； 重合法：地址分行、列两部分译码，行、列译码线的交叉点即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的重合来选址，也称矩阵译码。可大大节省器材用量，是最常用的译码驱动方式。
15. 设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ（低电平有效）作访存控制信号，R/W作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储8位，4K×4位，8K×8位）4位，2K×8位，4K×8芯片：ROM（2K×，RAM（1K×位），及74138译码器和其他门电路（门电路自定）。试从上述规格中选用合适芯片，画出CPU和存储芯片的连接图。要求：
（1）最小4K地址为系统程序区，4096~16383地址范围为用户程序区。 （2）指出选用的存储芯片类型及数量。 （3）详细画出片选逻辑。 解：（1）地址空间分配图：
系统程序区（ROM共4KB）：0000H-0FFFH 用户程序区（RAM共12KB）：1000H-3FFFH （2）选片：ROM：选择4K×4位芯片2片，位并联 RAM：选择4K×8位芯片3片，字串联(RAM1地址范围为:1000H-1FFFH,RAM2地址范围为2000H-2FFFH, RAM3地址范围为:3000H-3FFFH)
（3）各芯片二进制地址分配如下： A1A1A1A1A1A1AAAAAAAAAA5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ROM1,2 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 RAM1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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