第一章   

1.1   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？

答：

计算机系统，由计算机硬件和软件两部分组成，计算机系统具有接收和存储信息、按程序快速计算和判断并输出处理结果等功能；
计算机硬件: 所谓“硬件”，是指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机，外部设备等；
计算机软件: 所谓“软件”，它看不见模不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成，包括各种程序和文档，如系统软件，应用软件等；
计算机的硬件和计算机软件是相互依赖，相互限制的，没有重要和不重要之分。没有软件的计算机是没有灵魂的，只是一堆机器；没有硬件的计算机只是一个幻想，没有任何作用。

1.2   如何让理解计算机系统的层次结构

答:把计算机系统结构按功能划分为多个层次，有利于正确理解计算机系统的工作；同时也有利于明确软件、硬件和固件在计算机系统中的地位和作用；层次结构使得各个层次的分工更加明确，容易纠错和升级；有利于理解各种语言的实现及其性质；有利于探索新的虚拟机实现方法，设计新的计算机系统。

1.3   说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别和及其联系。

答:高级语言:高级语言是面向用户的，用高级语言编写的程序称做高级语言源程序，必须翻译成机器语言目标程序才能被计算机执行；
汇编语言:能反映指令功能的助记符表达的计算机语言自称汇编语言，它出现在机器语言之前；
机器语言:是计算机唯一能接受和执行的语言。机器语言由二进制码组成，每一串二进制码称做一条指令；

其中只有高级语言是面向用户的，汇编语言和机器语言都是面向机器的。高级语言和汇编语言要经过编译器翻译成机器语言才能被计算机所识别。

1.4   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，即概念性的结构与功能特性。计算机系统的属性通常是指用机器语言编程的程序员(也包括汇编语言程序设计者)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/0机理等，大都属于抽象的属性。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。例如，指令系统体现了机器的属性，这是属于计算机结构的问题。但指令的实现，即如何取指令、分析指令、取操作数、运算、送结果等，这些都属于计算机组成问题。

1.5. 冯 • 诺依曼计算机的特点是什么？

答，冯•诺依曼在研究 EDVAC机时提出了“存储程序”的概念。以此概含为基础的各类计算机通称为冯•诺依曼计算机，除了存储程序这个最大的特点以外，它的其他主要特点是：

（1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；

（2）指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；

（3）指令和数据均用二进制表示；

（4）指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；

（5） 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；

（6）机器以运算器为中心（原始冯 • 诺依曼机）。

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。

图中各部件的功能如下:

运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内；

存储器用来存放数据和程序；

控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果；

输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式，常见的有键盘、鼠标等；

输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出、显示器输出等。

1.7 解释下列概念：

主机、 CPU 、主存、存储单元、存储元件、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。

答：

主机：是计算机硬件的主体部分，由 CPU 和主存储器 MM 合成为主机。

CPU ：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的 CPU 内除含有运算器和控制器外还集成了 CACHE ）。

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；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。

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；（通常主、辅存容量分开描述）。

机器字长：指 CPU 一次能处理的二进制数据的位数，通常与 CPU 的寄存器位数有关。

指令字长 ： 一条指令的二进制代码位数。

1.8 解释英文代号：

CPU 、 PC 、 IR 、 CU 、 ALU 、 ACC 、 MQ 、 X 、 MAR 、 MDR 、 I/O 、 MIPS 、 CPI 、 FLOPS。

解：。

CPU ： Central Processing Unit ，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。

PC ： Program Counter ，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数 形成下一条指令地址。

IR ： Instruction Register ，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。

CU ： Control Unit ，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。

ALU ： Arithmetic Logic Unit ，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。

ACC ： Accumulator ，累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果的寄存器。

MQ ： Multiplier-Quotient Register ，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。

X ：此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作寄存器之一，用来存放操作数；

MAR ： Memory Address Register ，存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。

MDR ： Memory Data Register ，存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。

I/O ： Input/Output equipment ，输入 / 输出设备，为输入设备和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送。

MIPS ： Million Instruction Per Second ，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位。

CPI：Clock Cycle Per Instruction,表示执行某个程序的指令平均时钟周期数。

FLOPS:Floating-point Operations Per Second,每秒所执行的浮点运算次数。

1.9   画出主机框图，分别以存数指令“ STA M ”和加法指令“ ADD M ”（ M 均为主存地址）为例，在图中按序标出完成该指令（包括取指令阶段）的信息流程（如→①）。假设主存容量为 256M×32 位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下，指出图中各寄存器的位数。

答：

（ 1 ） STA M 指令： PC → MAR ， MAR → MM ， MM → MDR ， MDR → IR ，

OP(IR) → CU ， Ad(IR) → MAR ， ACC → MDR ， MAR → MM ， WR

（ 2 ） ADD M 指令： PC → MAR ， MAR → MM ， MM → MDR ， MDR → IR ，

OP(IR) → CU ， Ad(IR) → MAR ， RD ， MM → MDR ， MDR → X ， ADD ， ALU → ACC ， ACC → MDR ， WR

假设主存容量 256M×32 位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下， ACC 、 X 、 IR 、 MDR 寄存器均为 32 位， PC 和 MAR 寄存器均为 28 位。

1.10   根据迭代公式，设初态=1，要求精度为 ε，试编制求的解题程序（指令系统自定），并结合所编程序简述计算机的解题过程。

答:主要有以下步骤:
(1)取x到ACC;
(2)加1存于AC:
(3)除2存于MQ，又[MQ]→主存单元m;
(4)取x到ACC；
(5)将y1从m中取出，执行[m]→x, [ACC]÷[x]→MQ, 得x/ys;
(6) [MQ]→ACC, 执行Yn+x/Yn即[ACC]+[x]→ACC;
(7)除2得结果于MQ，又[MQ]→ACC, [MQ]→m;
(8) [ACC]-[X]-ACC, 然后判断[ACC]与E的大小，若|[ACC]|≤ t则到(9)，否则返回:(9)打印[m];
(10)停机。

1.11 指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？

解：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。

1.12   什么是指令？什么是程序？

答:指令:指令是机器完成某种操作的命令，典型的指令通常包括操作码和地址码两部分。操作码用来指出执行什么操作(如加、传送)，地址码用来指出操作数在什么地方:
程序:程序是软件开发人员根据用户需求开发的，用程序设计谮言描述的，适合计算机执行的指令(语句)序列。所以说程序是众多指令的集合。

 ------------------------------------------------------------------------------------第三章

3.1   什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线的负载，总线上的部件都应具备什么特点？
答，计算机系統的五大部件之间的互连方式有两种，一种是各部件之间使用单独的连线，称为分散连接；另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上，称为总线连接。总线是连接多个部件的信息传输线，是各部的传输介质；
总线的特点是当多个部件与总线相连时，如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息，势必导冲突，传输无效。因此，在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上、
为了减少总线的负载，可以采用多条总线或者总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。
3.2   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：总线的应用很广泛，从不同角度可以有不同的分类方法：按数据传送方式可分为并行传输总线和串行传
输总线。在并行传输总线中，又可按传输数据宽度分为8位、16位、32位、64位等传输总线：著按总线的使用范围划分，则又有计算机（包括外设）总线、测控总线、网络通信总等；按连接部件不同，分为片内总线，系统总线和通信总线：按系统总线传输信息的不同，又可分为三类：
数据总线：数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。
地址总线：地址总线主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或 I /0设备的地址，它是单向传输，地址线的位数与存储单元的个数有关
控制总线：由于数据总线、地址总线都是被挂在总线上的所有部件共享的，如何使各部件能在不同时刻占有总线使用权，需依靠控制总线来完成，因此控制总线是用来发出各种控制信号的传输线。通常对任一控制线而言，它的传输是单向的。
3.3   常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能有什么影响？举例说明。
答：总线结构通常可分为单总线结构和多总线结构两种（包括双、三、四总线结构）。
(1）单总线结构：将 CPU 、主存、 I /0设备都挂在一组总线上，允许 I /0之间或 I /0与主存之间直接交换信
息。因为所有
图3-20( d ）多层 PCI 总线结构
3.4   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，更种方式对电路故障最敏感？
答：总线上信息的传送是由主设备启动的，如某个主设备欲与另一个设备（从设备）进行通信时，首先（
10设备发出总线请求信号，着多个主设备同时要使用总线时，就由总线控制器的判优、仲裁逻辑按一定的优先
顺序确定哪个主设备能使用总线。只有获得总线使用权的主设备才能开始传送数据。
常见的集中控制优先权仲裁方式有以下三种：
(1）链式查询：只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且很容易扩充设备，但对电路故障很敏感，且优先级别低的设备可能很难获得请求。(2）计数器定时查询：这种方式对电路故障不如链式查询方式敏感，但增加了控制线（设备地址）数，控制也较复杂。
(3）独立请求：响应遠度快，优先次序控制灵活（通过程序改变），但控制线数量多，总线控制更复杂。所以综上所述，独立请求响应时间最快，链式查询对电路故障最敏感。
3.5   解释概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期、总线的通信控制。
訓超级答案
낌级答案
答；总线宽度：通常指数据总线的根数：
总线带宽：总线的数据传输率，指单位时间内总线上传输数据的位数：总线复用；指同一条信号线可以分时传输不同的信号：
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
总线的传输周期：指总线完成一次完整而可靠的传输所
(3）各模块在准备数据的过程中都不占用总线，使总线可接受其它模块的请求：
(4）总线被占用时都在做有效工作，或者通过它发送命令，或者通过它传送数据，不存在空闲等待时间，充分利用了总线的占用，从而实现了总线在多个主、从模块间进行信息交叉重叠并行传送。
分离式通讯主要用于大型计算机系统。
3.10   什么是总线标准？为什么要设置总线标准？目前流行的总线标准有哪些？什么是即插即用，哪些
1
这一特点？
答：所谓总线标准，可视为系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面。这个界而对它两端的谈块都是透明的，即界而的任一方只需根据总线标准的要求究成自身一方接口的功能要求，而无须了解对方接口与
总线的连接要求。因此，按总线标准设计的接口可视为通用接口。
采用总线标准可以为计算机接口的软硬件设计提供方便。对硬件设计而言，使各个模块的接口芯片设计相对
独立；对软件设计而言，更有利于接口软件的模块化设计。
目前流行的总线标准有以下几种：
(1) ISA 总线：(2) EISA 总线；
(3) VESA ( VL - BU ）总线：
(4) PCI 总线：
(5) AGP 总线；
(6) RS -232C总线：
(7) USB 总线。
即捕即用（ Plug and Play )：即任何扩展卡只婴插入系统便可工作。 PCI 设备中配有存放设备具体信息的寄存器，这些信息可供 BIos （基本输入输出系统）和操作系統层的软件自动配置 PCI 总线部件和插件，使系统使
用方便，无须进行复杂的手动配置。 PCI , USB 等总线有即插即用的特点。
3.11   画一个具有双向传送功能的总线逻辑图。
答：在总线的两端分别配置三态门，就可以使总线具有双向传输功能，如下图3-22所示。

 a 至 b b 至 a 
图3-2具有双向传送功能的总线逻辑图
12．设数据总线上接有 A 、 B 、 C 、D4
 

13.什么是总线的数据传送速率，它与哪些因素有关?

答:总线的数据传送速率是单位时间内总线传送数据的字节数。它与总线的宽度和总线的时钟频率有关。总线的宽度越大，总线的时钟频率越高，总线的数据传送速率越大。

14.设总线的时钟频率为8MHz,一个总线周期等于一个时钟周期。如果-一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线的带宽是多少?

答:根据总线时钟频率为8MHz,得1个时钟周期为1/8MHz=0.125μs,则一个总线周期也为0.125μs。由于总线的宽度为16位=2B (字节)，故总线的数据传输率为2B+ (0.125 μs) =16MBps。

15.在一个32位的总线系统中，总线的时钟频率为66MHz, 假设总线最短传输周期为4个时钟周期，试计算总线的最大数据传输率。若想提高数据传输率，可采取什么措施?

答:根据总线时钟频率为66MHz， 得1个时钟周期为1/66MHz, 则一个总线周期包含四个时钟周期4X1/66MHz。由于总线的宽度为32位=4B (字节)，故总线的数据传输率为4B+ (4X 1/66MHz) =66MBps.

如果想提高数据传输率，可以提高总线时钟频率或者增加数据线的宽度。

16.在异步串行传送系统中，字符格式为: 1 个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。若要求每秒传送120个字符，试求传送的波特率和比特率。

答:根据题目给出的字符格式，-一个字符包含1+8+1+2=12位。

故波特率为120X 12=1440波特。

每字符的有效数据为为8，故比特率为8X 120=960bps.