第1-3章計(jì)算機(jī)組成原理課后習(xí)題答案

1、第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.1什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件？硬件和軟件哪個(gè)更重要？解：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。硬件即指計(jì)算機(jī)的實(shí)體部分，它由看得見摸得著的各種電子元器件，各類光、電、機(jī)設(shè)備的實(shí)物組成，如主機(jī)、外設(shè)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(jī)器工作效率，便于人們使用機(jī)器，指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)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(jì)算

2、機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)？解：（1）第一級(jí)：實(shí)際機(jī)器M1(機(jī)器語言機(jī)器)，機(jī)器語言程序直接在M1上執(zhí)行；（2）第二級(jí)：虛擬機(jī)器M2（匯編語言機(jī)器），將匯編語言程序先翻譯成機(jī)器語言程序，再在M1上執(zhí)行；（3）第三級(jí)：虛擬機(jī)器M3(高級(jí)語言機(jī)器)，將高級(jí)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(jí)：微程序機(jī)器M0（微指令系統(tǒng)），由硬件直接執(zhí)行微指令。（5

3、）實(shí)際上，實(shí)際機(jī)器M1和虛擬機(jī)器M2之間還有一級(jí)虛擬機(jī)，它是由操作系統(tǒng)軟件構(gòu)成，該級(jí)虛擬機(jī)用機(jī)器語言解釋操作系統(tǒng)。（6）虛擬機(jī)器M3還可以向上延伸，構(gòu)成應(yīng)用語言虛擬系統(tǒng)。1.3說明高級(jí)語言、匯編語言和機(jī)器語言的差別及聯(lián)系。解：機(jī)器語言由0、1代碼組成，是機(jī)器能識(shí)別的一種語言。用機(jī)器語言編寫程序時(shí)要求程序員對(duì)他們所使用的計(jì)算機(jī)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(cuò)。匯編語言是符號(hào)式的程序設(shè)計(jì)語言，匯編語言是面向機(jī)器

4、的語言，它由一些特殊的符號(hào)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(jī)器語言程序，才能被機(jī)器接受并自動(dòng)運(yùn)行。匯編語言的每一條語句都與機(jī)器語言的某一條語句（0、1代碼）一一對(duì)應(yīng)。高級(jí)語言是面向用戶的語言，與具體的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)無關(guān)、對(duì)問題的描述更接近于人們習(xí)慣，且易于掌握和書寫。它具有較強(qiáng)的通用性，程序員完全不必了解、掌握實(shí)際機(jī)器M1的機(jī)型、內(nèi)部的具體組成及其指令系統(tǒng)，只要掌握這類高級(jí)語言的語法和語義，便可直接用這種高級(jí)語言來編

5、程，給程序員帶來了極大的方便。但是，用高級(jí)語言編寫的高級(jí)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(jī)器語言程序或者將高級(jí)語言程序直接翻譯成機(jī)器語言程序才能被機(jī)器接受并自動(dòng)運(yùn)行。1.4如何理解計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)？解：計(jì)算機(jī)組成是指如何實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性，它包含了許多對(duì)程序員來說是透明的硬件細(xì)節(jié)。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是指那些能夠被程序員所見到的計(jì)算機(jī)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(jī)器語言編程的程序員

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

7、E）。主存：計(jì)算機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，為計(jì)算機(jī)的主要工作存儲(chǔ)器，可隨機(jī)存?。挥纱鎯?chǔ)體、各種邏輯部件及控制電路組成。存儲(chǔ)單元：可存放一個(gè)機(jī)器字并具有特定存儲(chǔ)地址的存儲(chǔ)單位。存儲(chǔ)元件：存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的物理元件，是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位，又叫存儲(chǔ)基元或存儲(chǔ)元，不能單獨(dú)存取。存儲(chǔ)字：一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的邏輯單位。存儲(chǔ)字長(zhǎng)：一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)。存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)器中可存二進(jìn)制代碼的總量（通常主、輔存容量分開描

8、述）。機(jī)器字長(zhǎng)：指CPU一次能處理的二進(jìn)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(zhǎng)：一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)。1.8解釋英文代號(hào)：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、IO、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答應(yīng)分英文全稱、中文名、功能三部分。CPU：CentralProcessingUnit，中央處理機(jī)（器），是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，主要由運(yùn)算器和控制器組成。PC：ProgramCount

9、er，程序計(jì)數(shù)器，其功能是存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動(dòng)計(jì)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(dāng)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(yùn)算單元，為運(yùn)算器的核心部件，其功能是進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算。ACC：Accumulat，累加器，是運(yùn)算器中既能存放運(yùn)