计算机存储原理

计算机存储原理

计算机存储原理[转载] 1 电唱机、电话、电脑——谈谈模拟信号

2 数字信号

3 I/O设备，存储器、处理器

4 内存

4.1 内存地址

4.2 虚拟内存

“原理”一词，似乎总是代表艰深难度，另外还多少有些“太过理论，脱离实际”的意味。对于计算机，它的原理还偏向于硬件。基于这些，我们需要明白，在真正开始学习编程之前，我们有何必要学习一些计算机原理呢？

在大学里，计算机系有专门的一门《计算机原理》课，计算机原理的内容并不出现在计算机语言的课中。或许是这个原因，许多面向社会人员（非专业人士）的计算机编程书籍同样不讲计算机原理。这容易造成学习者也许上手很快，但学到一定程度后就难以有较深入的发展。我想，这是因为“底气不足”。

如上面提到的，计算机原理是完整的一门课，我们此处只用一章的时间阐述，所以我们必须讲最本质的原理。

1 电唱机、电话、电脑——谈谈模拟信号要了解电脑的原理，不妨举一些我们早已熟悉的其它电器的例子，看看它们的原理。

假如你第一次看到一台会能说会唱的电脑，你可能会感到新奇，但事实上，别忘了，从CD机到带式的随机听，它们都没有生命却“记下”然后“说出”声音。事实上它们运行的原理，在本质和电脑完全一致，只不过由于我们太过熟悉，所以就认为它们没有什么了不起。其实，你能说出电唱机为什么能唱吗？

原始的电唱机会发唱的原理：

一张盘，表面涂一层石蜡。取一根针，针尖正好接触蜡面，针上顶一张薄膜。让帕瓦罗蒂在不远处冲着这张膜唱《我的太阳》。另有一人在老帕高歌时均速地旋转蜡盘。于是，歌声高低不同，薄膜向下压的幅度也不同，针在蜡上刻的深浅便不同，这样，就将人的声音最终以蜡上划痕的深浅记录下来。将蜡盘固化，在一套反方向的装置上：盘转，顶针上下高底不同地拉动一张膜，那张膜就会有模有样地唱《我的太阳》了。

再来看看电话的原理：

话筒内有一堆碳粉，碳粉内埋一导线，碳粉盖一张膜。同样，当你对话筒大喊大叫时，膜对碳粉造成忽紧忽松的压力，碳粉之间时紧时松，引起其电阻的大小变化，最终忽大忽小的电流传到对话的听筒。听筒内有一电磁铁随电脑大小而磁性不同，它对埋有金属丝薄膜时吸时放，薄膜便发出了你的声音。

你我都已经永远地失去了发明的电唱机或电话的机会了……伟大的先驱们是那么的聪明，懂得将一种不便于存储，不便于传播的信号转换为另一种便于存储，便于传播的信号，从而有了伟大的发明。

电脑（计算机）要管理各种信息，首先它必须能存储，传载这些信息，所以，在这一点上，它的本质和电唱机或电话没有区别，必须实现各种信息以某种方法，转换为另一种信息。

这就是计算机的第一条本质原理：将各类信息以某种信号进行存储。

好极了，现在，我们已经是了解计算机本质之一的人，从今天起，当我们再听到有菜鸟在说硬盘时，你大可对其怒喝：“成天就知道‘酷鱼大脚西部数据’！不管是什么牌子，也不管是硬是软是光，它们都是计算机将外界信息以磁或者激光信号的形式进行存储的介质，懂不？看你真像个中关村的电脑贩子！”（如果对方体积俨然在你的1.5倍以上，最后一句可以不说）

2 数字信号“数字”——digit。

无论我说中文还是英文的，除了刚巧学完0~9的小学低年级学生外，20和21世纪内出生的人都知道我是在说一个时髦词。

这个“数字”所代表的，是“模拟”的反面。

电视，我们要数字的（尽管据说在中国并没有数字信号的电视节目）；

手机，当然是数字的，前阵子中国电信已彻底地向采用模拟信号的蜂窝说bye-bye；

相机，数码的。（数码就是数字）

空调，数控的（空调吹不出数字的风，但它说，我这风是在数字信号的控制下吹出来的，当然就白里透红与众不同）。

“数字的”就这么好吗？电脑也是数字的吗？

前面我们说唱机，电话的原理时，你可以看到，在一种信号转换为另一种信号时，采用的方法是进行“模拟”。比如用针在蜡上刻的深浅来模拟声音的高低。尽管新的信号记载原来不空易存储的信号（声音），但这种新信号本身也是不稳定，不精确，比如针的不同，或

蜡的质量不同，但会造成虽然同样是老帕在同一时刻唱的歌，不同的盘最后播出的声音却不同。类似的，笔者便常常在电话这头将丈母娘的声音听成是丈母娘女儿的声音而下不了台。

和许多伟大发明一样，当初计算机的发明的需明恐怕也是为了战争。现代计算机更是广泛用于卫星发射，飞机导航等不允许出错的领域。其实，就算是仅仅用于让你给女朋友或男朋友发一封情义绵绵的e-mail，只怕你也不希望它出什么差错。

尽管模拟的手段是一种信号转换为另一信号时几乎是不可避免的最初方法，但我们要求有进一步的转换来或得可以精确复制，从而更利于存储，传播的信号。

当你将一首存在磁带式唱片上歌不停地录到别的唱片时，歌声会越来越变调。同样操作进行在数字信号的CD唱片，歌声却完全一致。

模拟信号转换成数字信号和其反方向的转换是如何实现，不是一章的文字能说清。也不是我们学习的重点。我们只需记住以下内容：

1、首先：模拟信号英文为：analog signals 缩写AS;数字信号为：digital signals/ DS;因此，前者到后者的转换称为AD转换，另一方向则称为DA转换。在各种计算机系统（特别是工业控制）中，AD转换往往是采集数据的初始端，而DA则是播放数据的最终端。

2、第二就更简单。以下是两张示意图，分别为模拟和数字信号的波形图。你需要能认出二者。

像心电图一样的锯齿波是模拟信号典型的波样，比如我们的声音。而方形波则为数字信号。

（笔者用画笔毛糙地画成，不像样之处尚望各位包涵。）

面对左图的锯齿波。我们也就明白了为什么人生和生活会那么复杂。因为人类的原始的现实的生活中，各种信号几乎都是模拟的。不仅仅是声音，不仅仅是我们的心跳的规律，更包括我们的感情，都是“模拟信号”。你看“情绪化”一词又总是用来代表不稳定的，非理智的……和生活相比，编程世界是那么的简单。它0就是就0，1就是1，正所谓爱恨分明……似乎有些跑题，不过接来的另一段“面对”倒很重要，请认真看。

面对方形波，回忆第一章我们说过的二进制：二进制数只用0、1两个数字。方形波最适合于二进制表示。凸起的用1表示，凹下的用0表示。所以现在你可明白：在计算机的世界里，所有信息最终都被数字化为0和1，这是一种最彻底的数字化。譬如在我们已熟悉的数据存储方面：硬盘和软盘都为磁盘，它通过有盘上某一点有无磁性来表示1或0；而光盘，它盘面上会有连续的凸起颗粒，和间隔的平面。当激光头的射线进入前者时，光被散射，这些连续的点用于表示一个0，当光线照在平面区时，光被反射，则可表示1。（如下图）（由于这种数字化的实现大多数通过电子电路，所以，一些场合数字化也被称为电子化）至此，让我们再重复一遍在第一章我们说是严重跑题的那段话：

世界就是这样奇妙。万事万物五彩缤纷，但进了计算机，却只是个0和1的组合。不由得你会想起道教的古老玄机：“无极生太极，太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦生十六爻”。

3 I/O设备，存储器、处理器计算机系统中，硬盘、软盘/软驱、光盘/光驱等称为存储器。它们用来存储信息，这些信息在它们的内部统统以0和1表示。

如果只有这些，那计算机就只能叫数据仓库了。有了数据还需要处理数据的能力。

数据和处理。依笔者的理论，这是程序的全部，计算机的全部，也是世界的全部。反过来说，正因为整个世界都可以用数据和处理来表达，所以最终程序才有可能实现对现实问题的解决。

当我们在写程序时，就是在用程序来表达这个世界。当然，由于很多数据没法实现“数字化”，所以它们永远无法用程序来表达，比如人类的感情，或许永远只能是“模拟信号”。(基于此，所有科幻片中关于有一天计算机会突然具有自已的意识，并开始以人类为敌的设想，我们可以断定它也就只能是幻想——永远都是。）

计算机系统中，键盘，鼠标，扫描仪，数码相机等，可称为输入(Input)设备。

显示器，打印机，称为输出(Output)设备。

这二者统称为输入输出设备，也就是计算机英文中常见的那个缩写：IO或I/O。

输入设备用来做什么？用来向计算机输入信息，这过程便有非常多的“模拟->数字”转换器。而输出设备，则将处理后的的信息以合适的格式输出（一般是为了输出给人看）。下面我们用我们最熟悉不过的鼠标来说明。

第一，鼠标的输入端是什么呢？

答：是我们手里握着的那个类似老鼠的东西。

第二，鼠标的输入端要处理的是什么信息呢（换一种问法是：鼠标要输入什么信息）？

答：是我们胳膊肘的来回挪动（这里暂不说单击，双击等）。可别说胳膊肘的动作不是信息——那样说可真外行——包括挪动的方向，距离，速度等。

第三，胳膊肘的动作是“模拟信号”还是“数字信号”呢？

答：只要你的手是肉长的，那么就只能是模拟信号。

第四，胳膊肘的动作是如何被采集，又如何传输入进电脑，又如何被处理，又如何变成一个光标在屏幕上跑来跑去，有时候还会变成一只小手……

答：@ # ￥% # ? !

关于鼠标的具体工作过程已经不是我能回答的了，也不是我们要学习的内容。不过如你很穷，和我一样用的是10来块的机械式鼠标，那么恭喜你，你可以亲自“解剖”一下鼠标，观察鼠标里头的“模数转换器”。方法是把鼠标背过来，揭掉合格证（提醒，揭掉后你的鼠标可能无法保修了），拧掉螺丝，打开上盖，会发现内有滚轮，水平向滚轴，垂直向滚轴，辅助压轮各一，组成一套采集设置，看看你就明白它们是如何配合工作，完成采集你胳膊肘的挪动的信息了。

最后在合上盖时，顺便将滚轴上的积泥刮掉，它们严重影响数据采集的精度。

说完存储设备和I/O设备，重要人物也要该出场了。它就是电脑的心脏：CPU。

CPU何许人也？Central Processor Unit。即：中央处理器。中央并不是说它正好在机箱内正中间，而是说它是核心人物，其实你显卡声卡等也有芯片在处理一些数据。但大都数数据，比如鼠标采集到信息后，便需要送到CPU中进行复杂的计算，最终才能输出。

CPU便是这样一个人物，它要处理几乎所有计算系统中的数据。它的重要性得就像是大脑之于人体。把它说成是心脏真是个混淆视听的比喻。

CPU又是如何处理数据的呢？大千世界中的数据（当我们偏向于专业时，我们就将信息说成是数据）各类各样，极其复杂；同样的，对种种数据的处理也相当复杂。比如给你一

个苹果你的处理是吃掉，而女友把她的手给你时她的意思是要你牵着，如果你把后者等同于前者进行同样的处理……后果……

Intel或AMD生产的CPU如何先进，终究是个东西，怎能自已决定如何处理各种数据呢？

有数据：钢板拴着一个螺丝钉，

有处理数据的能力：工具箱中一把螺丝刀。

一只狗和一只猪从二者前面走过，它们不知用后者把前者拧下。因为马克思说了，只有人类才会制造和利用工具。

CPU也只是一个工具。尽管它有处理各数据的能力，但必须由人来控制它：什么时候，什么方法，计算什么样的数据。这样的工具并不仅有CPU，早在你我童年时爱不释手的，会自已摇摆走路的玩具小鸭内，那个发条就是这种工具。通过既定的设计，发条具有把人拧紧的能量存储，然后释放，一点点控制其它齿轮，小鸭的脚，最终让玩具小鸭如人所愿地走。

发条处理数据的动作很简单，只须一点展开就行。但是如果没有人事先将其拧紧，它一样动不了。CPU要处理的数据复杂，处理的方法更复杂。同样，必须有人事先将计算机处理数据的方法存储在上述的存储器上，在要开始处理时，装上这些方法，然后开始执行。

一切重要概念至此呼之欲出：

人不是普通的人，是伟大的程序员（当然当然，各行各业除了中国电信以外的从事者都很伟大）；

计算机处理数据的方法，便是：程序！程序！！程序！！

《超级解霸》是什么？是音频视频播放软件，但归根是处理多媒体数据的程序。《金山毒霸》是什么？是杀毒软件，但归根是对付病毒数据的程序；《句神英语2002》是什么？是英语教育软件，但归根是辅助你自学英语口语的程序。Windows或Linux是什么？是操作系统软件，不过其实它们也是程序：管理所有其它程序的程序。

下一节，我们讲计算机内存，内存也是存储器，但它是一种特殊的存储器。

4 内存有外存吗？软盘，光盘这些放在外面的存储器就是外存啊——真不明白这算是什么知识，但各种考试似乎兴趣这些。硬盘有可以放里头的也有可以放外头的，不知怎么算。

对内存要弄明白的第一件是事是：为什么要有内存？听我做一个不负任何责任的预言：10年之内，高速硬盘和高速外部总线的发展，但得计算机可在硬盘上固定划块分区作为内存。如此这般，以后关机时不用使用Win2000或XP的休眠功能，更不必像普通关机那样听硬盘卡卡响半天，一个关机命下，机器迅速关掉，妙哉。

程序和数据平常存储在硬盘等存储器上，不管你开机或关机了，它们都是存在的，不会丢失。硬盘可以存储的东西很多，但其传输数据的速度较慢。所以需要运行程序或打开数据时，这些数据必须从硬盘等存储器上先传到另一种容量小但速度快得多的存储器，之后才送入CPU进行执行处理。这中间的存储器就是内存。

无论何种存储器，软盘、硬盘、光盘或者内存，都有地址。因为它们要存储数据，所以就必须按一定的单位的数据分配一个地址。有了地址，程序才能找到这些数据。这很好理解，想想你们家为什么要有门牌号即可。

学习编程，必须对内存的地址有一个透彻的理解。我们编程中的每一行代码，代码中用到的每个数据，都需要在内存上有其映射地址。当然，我们并不需要掌握内存是如何进行编址，那是计算机系中的另外一门课：操作系统的事了。

下面，我将旧课程中的有关内存的一段内存拷到这里。

4.1 内存地址“你叫丁小明吧？”

“是的。”

“噢，你记得你的姓名，那么请告诉我你把你的姓名记在你的脑海中的哪一个位置呢？在你记着你的姓名信息的下一个位置，你记着什么？上一个位置呢？”

“啊！这我不知道。”

“你骗我！既然你记着你的姓名，你怎么会不知道把它记在哪儿呢？”计算机生气说。

是啊，依靠现在的科技力量，我们无法得知自已把一个数据记在脑海里的哪个脑细胞里。这也是人的记忆状态无法数据化的原因。计算机就不一样的，我们说过，它是什么都数字化了。所以它知道自已把一个数据，一条命令记到了内存中的哪个（些）位置。每一个位置都有编号，就像编了门牌号一样。如果让计算机在内存里记住“丁小明”这个名字，可以示意为：

在第一行中，每一格表示一段内存，而格子里的内容是这段内容记下的数据；第二行中每一格内数字就是对应的内存的地址。至于为什么数字后面跟了一个字母H ，那是为了表示这是一个16进制的数。什么是16进制的数，大家现在可以不管。只要把它想成和上一节我们所讲的2进制一样即可：长有16个指头的人订出来的数。从0一直数到15，到了1 6才往高位进1。

可能有人会啄磨：为什么一个“丁”字（“小”“明”两字也一样）占用两个内存地址呢？这是因为汉字在一个地址（位置）里呆不下，必须放在连续的两个地址空间内。

那么，什么东西可以放在单独的一个内存地址里呢？像英文的里字母，比如’A’, 像阿拉伯数字：比如’1’,可以，而且就是放在一个内存地址里。假设有一字符串“ABC”，被记在内存里，可示意为(这次我们假设从内存地址2000H处记起)：

现在我们提几个问题：

计算机记住”丁”字的内存地址是多少？答案是：1000H。请见上图

在计算机记住”丁”字的内存地址后移两个最小内存地址单位，计算机记住的是哪个字：答案是：”小”。因为1000H+2=1002H。

请同学自己对图1.3作类似的问答。

如果不再往下讲一点点，可能会使关于内存地址的这一讲的有些内容和第1章中有关2进制语言的内容看起有矛盾。

我们一直在说，在计算机中，所有信息都被数字化为2进制的0、1，所以，“丁小明”这个名字被也应该是一串：0001 0010 0111 0101……,可是在中图所画出的，计算机内存里记的，仍是“丁小明”三个字啊。

下面是解释，我们只举一个字”丁”讲解。我们假设在那一串里的0001 0010 0111 0101 对应的是“丁”字，那么有：

让我们把字母’A’对应的图也画出来：

在上面的两个图中：

第一行分别是“丁”和“A”，它是给人看的。

第二行则是一串的的0和1，这才是计算机内存中实际存储的数据。

第三行是内存的地址。并不是每个0和1所占的位置都被编上地址。而是每8个才拥有一个地址。

关于第三行，你可以这样理解，门牌号是一个家庭分配一个，每家每户内还有客厅卧室，这些就没有地址了。

可见：

‘丁’的确是由一串0、1组成的。更确切地，从图上可以看出‘丁’是由16位0和1组成。这16数都存放在2个内存地址里。

‘A’也一样，它是由8位0、1组成的。占1个内存地址。

位：一个0或1称为一位（bit）；

字节：连续八位称为一个字节(Byte)；字节是计算机中可单独处理的最小单位。

用上的两个单位来表达上面的图,便是:

汉字如“丁”，在内存中，占两个字节(Byte)，共16位(Bit)。

英文字母如‘A’在内存中，占1个字节，8位。

（这里说的是内存，其实在其它存储器中，所占空间是一致的）

公式：1 字节(Byte) = 8位(bit)

4.2 虚拟内存程序和数据必须装入内存，这就必须面对内存不足的问题。这一问题有许多解决措施，其中很重要的措施就是使用虚拟内存。而所谓的虚拟内存，其实就是硬盘。

打开一个Word写文章，再打开几个IE浏览网页；后台还有FlashGet在默默地为你下载网上文件。很快你就会觉得的机器反应变得慢了。为什么？因为程序本身和程序所使用

的数据太大，物理内存（真实内存）已经不足，系统采用了大量的硬盘空间来模拟内存。上节说过，硬盘虽大，但其（传输、查找）速度比物理内存慢一个数量级，所以整个系统速度就变慢了。

在DOS的编程时代，程序必须自已实现虚拟内存，或者采用第三方程序。而在Wind ows时代，虚拟内存机制由操作系统来实现。所以在本节，我们只需知道，虽然理论上程序在运行时必须装载入内存，但这内存并不一定全是真正的内存，很大一部分，其实是在使用虚拟内存。当然，在Windows下，程序员无须去考虑自已的程序什么时候使用物理内存，什么时候使用虚拟内存。

操作系统设置了最大可以使用多少虚拟内存？现在正在使用多少虚拟内存，这一些都有工具可以查看到。现在让我们用最方便的方法来看看第一个问题。

Windows95/98/Me：

请在您的电脑桌面上找到“我的电脑”图标，点击鼠标右键，在弹出的右键菜单里选“属性”，然后在弹出的“系统属性”对话框里选“性能”这一页，就可以看到右下角的“虚拟内存”按钮，点击后便可看到Windows对我们所讲的“虚拟内存”的设置。Windows XP/2000:

在开始菜单中找到“我的电脑”，点击鼠标右键，在弹出的右键菜单里选“属性”，然后在弹出的“系统属性”对话框里选“高级”选项页，点其中“性能”组内的“设置”按钮。出现“性能选项”对话框。选“高级”选项页，底部有“虚拟内存”组。你可以从中看到有多少MB的硬盘空间允许Windows拿来当虚拟内存。如何想修改或查看更多信息，可点“更改”按钮。建议采用系统默认值，不要修改。

计算机组成原理第一章题目(含答案)

第一章计算机系统概论第一章单元测验 1、计算机硬件能直接执行的是 A、高级语言 B、机器语言 C、汇编语言 D、任何语言 2、下列说法中，错误的是 A、软件与硬件具有逻辑功能的等价性 B、固件功能类似软件，形态类似硬件 C、计算机系统层次结构中，微程序属于硬件级 D、寄存器的数据位对微程序级用户透明 3、完整的计算机系统通常包括 A、运算器、控制器、存储器 B、主机、外部设备 C、主机和应用软件 D、硬件系统与软件系统 4、计算机的字长与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存取速度 5、CPU地址线数量与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存储数据位 6、下列属于冯?诺依曼计算机的核心思想是 A、存储器按地址访问 B、存储程序和程序控制 C、采用补码 D、采用总线

7、下列关于计算机系统层次结构的描述中，正确的是 A、不同层次面向不同用户，看到计算机的属性不同 B、低层代码执行效率比高层代码执行效率高 C、低层用户对硬件的透明性比高层用户要低 D、指令集架构层是软、硬件间的接口 8、下列关于硬件与软件关系的描述中，正确的是 A、硬件是软件运行的基础 B、硬件的发展推动了软件的发展 C、软件的发展也推动硬件的发展 D、软件能完成的功能及性能与硬件有关 9、下列关于计算机字长的描述中正确的是 A、字长一般与运算器的数据位相同 B、字长一般与通用寄存器的位数相同 C、字长一般与存储器数据位相同 D、字长一般与存储器的地址位相同 10、下列可用于评价计算机系统性能的指标是 A、MIPS B、CPI C、IPC D、字长 11、下列计算机系统性能评价的描述中正确的是 A、程序MIPS值越高，计算机的性能越高 B、程序的CPI值越低，计算机的性能越高 C、主频高的机器性能不一定高 D、同一程序在不同机器上运行时得到的MIPS值不一定相同 12、访问256KB的存储空间，需要的地址线数最少为( ）根？（只需要填阿拉伯数字） 13、程序必须存放在哪里才能被CPU访问并执行 14、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的CPI 为（保留到小数点后一位） 15、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的MIPS为（保留到小数点后一位） 参考答案如下：

计算机原理试题与答案

全国2004年4月高等教育自学考试 计算机原理试题 课程代码：02384 第一部分选择题（共25分） 一、单项选择题（本大题共25小题，每小题1分，共25分） 在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．计算机中一次处理的最大二进制位数即为（） A．位B．字节 C．字长D．代码 2．下列算式中属于逻辑运算的是（） A．1+1=2 B．1-1=0 C．1+1=10 D．1+1=1 3．下图所示的门电路，它的逻辑表达式是（） A．F=CD AB B．F=ABCD C．F=AB+CD D．F=ABCD 4．八进制数中的1位对应于二进制数的（） A．2位B．3位 C．4位D．5位 5．下列叙述正确的是（） A．原码是表示无符号数的编码方法 B．对一个数据的原码的各位取反而且在末位再加1就可以得到这个数据的补码

C．定点数表示的是整数 D．二进制数据表示在计算机中容易实现 6．浮点数0.00100011B×2-1的规格化表示是（） A．0.1000110B×2-11B B．0.0100011B×2-10B C．0.0100011B×20B D．0.1000110B×21B 7．两个定点数作补码加法运算，对相加后最高位出现进位1的处理是（） A．判为溢出B．AC中不保留 C．寄存在AC中D．循环加到末位 8．运算器中通用寄存器的长度一般取（） A．8位B．16位 C．32位D．等于计算机字长 9．目前在大多数微型机上广泛使用宽度为32/64位的高速总线是（） A．ISA B．EISA C．PCI D．VESA 10．某计算机指令的操作码有8个二进位，这种计算机的指令系统中的指令条数至多为 （）A．8 B．64 C．128 D．256 11．间接访内指令LDA @Ad的指令周期包含CPU周期至少有（） A．一个B．二个 C．三个D．四个 12．在程序中，可用转移指令实现跳过后续的3条指令继续执行。这种指令的寻址方式是（） A．变址寻址方式B．相对寻址方式

计算机组成原理第四版课后习题答案完整版

第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的； 数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。 两者主要区别见P1 表1.1。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、 中型机、小型机、微型机和单片机六类。 分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。 通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、 指令系统规模和机器价格等因素。

3．数字计算机有那些主要应用？ （略） 4．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？ 解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。 存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中； 程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。 主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？ 解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容 量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。 单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单

元都有唯一的地址编号，称为单元地 址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。 指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？ 解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。 程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。 7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的 信息即为数据信息。 8．什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。

计算机组成原理第1章习题与答案

计算机组成原理第1章习题与答案 一、选择题 1．从器件角度看，计算机经历了五代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）计算机。 A.并行 B.冯·诺依曼 C.智能 D.串行 2．冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是（）。 A.多指令流单数据流 B.按地址访问并顺序执行指令 C.堆栈操作 D.存贮器按内容选择地址 3．在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（）。 A.对程序员的训练要求来说，需要硬件知识 B.汇编语言对机器的依赖性高 C.用汇编语言编写程序的难度比高级语言小 D.汇编语言编写的程序执行速度比高级语言慢 4.（2009年考研题）冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）。 A.指令操作码的译码结果 B.指令和数据的寻址方式 C.指令周期的不同阶段 D.指令和数据所在的存储单元 5．（2011年考研题）下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是（）。 A.MIPS B.CPI C.IPC D.MFLOPS 6．（2012年考研题）基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其它时间忽略不计。若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则基准程序A所耗费的时间是（）秒。 A.55 B.60 C.65 D.70 7．（2013年考研题）某计算机主频为1.2 GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。 该机的MIPS数是（）。 A.100 B.200 C.400 D.600

8．（2014年考研题）程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P 执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。 A.8.4秒 B.11.7秒 C.14秒 D.16.8秒 9．（2015年考研题）计算机硬件能够直接执行的是（）。 Ⅰ．机器语言程序Ⅱ．汇编语言程序Ⅲ．硬件描述语言程序 A.仅Ⅰ B.仅ⅠⅡ C.仅ⅠⅢ D.ⅠⅡⅢ 二、名词解释 1．吞吐量2．响应时间3．利用率 4．处理机字长5．总线宽度6．存储器容量 7．存储器带宽8．主频/时钟周期9．CPU执行时间 10．CPI 11．MIPS 12．FLOPS 三、简答题 1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 2．冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？ 3．计算机系统分为哪几个层次？每层分别用软件还是硬件实现？

计算机的基本组成及工作原理

计算机的基本组成及工作原理（初中信息技术七年级） 讲课：教技12江旭美【教学设计学科名称】 计算机的基本组成及工作原理是广西教育出版社出版的初中 信息技术七年级教材第一册模块二<计算机的发展》第二节教学内容。 【学情分析】 初一新生刚入学，对信息技术硬件方面的知识知道可能不多，对硬件普遍 有一种神秘感，觉得计算机高深莫测，本节课就是要对电脑软硬件进行深入 “解剖”，并对工作原理做讲解，让学生了解电脑各组成部分，更好的使用 电脑。 【教材内容分析】 本节内容是广西教育出版社初中信息技术七年级第一册模块 二《计算机的发展》第二节教学内容。本节主要让学生掌握计算机的组成， 理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。本节内容以感 性认识为主，增强学生的计算机应用意识，通过大量举例及用眼睛看、用手摸、 用脑想，对计算机的基本组成、软硬件常识、发展有一定了解和比较清晰的认 识。通过学生亲手触摸计算机组件和教师运行自主制作的多媒体课件进行教 学，打破学生对计算机的“神秘感”，觉得计算机并不难学，而且非常实际，认 识到计算机只是普通技能，提高学生学习兴趣。 【教学目标】 知识与技能：掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解 计算机的基本工作原理。 过程与方法：向学生展示拆卸的旧电脑部件及未装任何系统的电脑，通过 实际观察加教师讲授的方法完成本节内容。 情感态度与价值观：培养学生的科学态度，激发学生的想象能力和探索精 神。 【教学重难点分析】 教学重点：计算机的组成，计算机系统中信息的表示。 教学难点：计算机的基本工作原理。 【教学课时】 2课时 【教学过程】 图片图片 师：观察图片结合实物并思考：从外观上来看，计算机广．般由哪些部分组成？ 生：讨论、思考、回答 [设计意图】通过图片的展示，同学们对计算机的硬件有了直观的印象， 初步的了解。 （二）自主学习，探究新知 1、先请同学们自己看书P17-P20内容，边看书边思考： ①完整的计算机系统由哪两部分组成？

计算机组成原理试题及答案

二、填空题 1 字符信息是符号数据，属于处理（非数值）领域的问题，国际上采用的字符系统是七单位的（ASCII）码。P23 2 按IEEE754标准，一个32位浮点数由符号位S（1位）、阶码E（8位）、尾数M（23位）三个域组成。其中阶码E的值等于指数的真值（e）加上一个固定的偏移值（127）。P17 3 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构，其中前者采用（空间）并行技术，后者采用（时间）并行技术。P86 4 衡量总线性能的重要指标是（总线带宽），它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，单位是（MB/s）。P185 5 在计算机术语中，将ALU控制器和（）存储器合在一起称为（）。 6 数的真值变成机器码可采用原码表示法，反码表示法，（补码）表示法，（移码）表示法。P19-P21 7 广泛使用的（SRAM）和（DRAM）都是半导体随机读写存储器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。P67 8 反映主存速度指标的三个术语是存取时间、（存储周期）和（存储器带宽）。P67 9 形成指令地址的方法称为指令寻址，通常是（顺序）寻址，遇到转移指令时（跳跃）寻址。P112 10 CPU从（主存中）取出一条指令并执行这条指令的时间和称为（指令周期）。 11 定点32位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示

的整数范围是（-2的31次方到2的31次方减1 ）。P20 12 IEEE754标准规定的64位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为11位，尾数为52位，则它能表示的最大规格化正数为（+［1+（1-2 ）］×2 ）。 13 浮点加、减法运算的步骤是（0操作处理）、（比较阶码大小并完成对阶）、（尾数进行加或减运算）、（结果规格化并进行舍入处理）、（溢出处理）。P54 14 某计算机字长32位，其存储容量为64MB，若按字编址，它的存储系统的地址线至少需要（14）条。64×1024KB=2048KB(寻址范32围)=2048×8(化为字的形式)=214 15一个组相联映射的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共（20）位，其中主存字块标记应为（9）位，组地址应为（5）位，Cache地址共（13）位。 16 CPU存取出一条指令并执行该指令的时间叫（指令周期），它通常包含若干个（CPU周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。P131 17 计算机系统的层次结构从下至上可分为五级，即微程序设计级（或逻辑电路级）、一般机器级、操作系统级、（汇编语言）级、（高级语言）级。P13 18十进制数在计算机内有两种表示形式：（字符串）形式和（压缩的十进制数串）形式。前者主要用在非数值计算的应用领域，后者用于直接完成十进制数的算术运算。P19 19一个定点数由符号位和数值域两部分组成。按小数点位置不同，

计算机组成原理(附答案)

计算机组成原理 第1章计算机系统概论 一.填空题 1. 计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，前者是计算机系统的物质基础，而后者则是计算机系统解题的灵魂，两者缺一不可。 2. 存储程序是指解题之前预先把程序存入存储器；程序控制是指控制器依据所存储的程序控制计算机自动协调地完成解题的任务，这两者合称为存储程序控制，它是冯·诺依曼型计算机的重要工作方式。 3.通常将控制器和运算器合称为中央处理器(CPU) ；而将控制器、运算器和内存储器合称为计算机的主机。 4.计算机系统的硬件包括控制器、运算器、存储器、I/O接口和I/O设备等五大部分。 二.选择题 1. 指令周期是指（ C ）。 A.CPU从主存取出一条指令的时间 B.CPU执行一条指令的时间 C. CPU从主存取出一条指令加上执行该指令的时间 三.问答题 1.存储程序控制是冯?诺依曼型计算机重要的工作方式，请解释何谓存储程序、程序控制？ 答：存储程序是指将解题程序(连同原始数据)预先存入存储器； 程序控制是指控制器依据存储的程序，控制全机自动、协调的完成解题任务。 2.计算机系统按功能通常可划分为哪五个层次？画出其结构示意图加以说明。 答：.五级组成的计算机系统如图1.7 (课本P18) 1）微程序设计级：微指令直接由硬件执行。 2）一般机器级(机器语言级)：由微程序解释机器指令系统，属硬件级。 3）操作系统级：由操作系统程序实现。 4）汇编语言级：由汇编程序支持执行。 5）高级语言级：由高级语言编译程序支持执行。 这五级的共同特点是各级均可编程。 四.计算题 1.设某计算机指令系统有4种基本类型的指令A、B、C和D，它们在程序中出现的频度(概率)分别为0.3、0.2、0.15和0.35，指令周期分别为5ns、5.5ns、8ns和10ns，求该计算机的平均运算速度是多少MIPS(百万条指令每秒)？ 解:指令平均运算时间： T=5×0.3＋5.5×0.2＋8×0.15＋10×0.35＝7.3 (ns) 平均运算速度： V=1/T=1/(7.3×10－3)＝137(MIPS) 第2章运算方法与运算器 一.填空题 1.若某计算机的字长是8位，已知二进制整数x＝10100，y＝–10100，则在补码的表示中，[x]补＝00010100 ，[y]补＝11101100 。 2. 若浮点数格式中阶码的基数已确定，而且尾数采用规格化表示法，则浮点数表示的数，其范围取决于浮点数阶码的位数，而精度则取决于尾数的位数。

计算机组成原理参考答案汇总

红色标记为找到了的参考答案，问答题比较全，绿色标记为个人做的，仅供参考！第一章计算机系统概述 1. 目前的计算机中，代码形式是______。 A．指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放 B．指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放 C．指令和数据都以二进制形式存放 D．指令和数据都以十进制形式存放 2. 完整的计算机系统应包括______。 A. 运算器、存储器、控制器 B. 外部设备和主机 C. 主机和实用程序 D. 配套的硬件设备和软件系统 3. 目前我们所说的个人台式商用机属于______。 A.巨型机 B.中型机 C.小型机 D.微型机 4. Intel80486是32位微处理器，Pentium是______位微处理器。 Ａ．１６Ｂ．３２Ｃ．４８Ｄ．６４ 5. 下列______属于应用软件。 A. 操作系统 B. 编译系统 C. 连接程序 D.文本处理 6. 目前的计算机，从原理上讲______。 A.指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放 B.指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放 C.指令和数据都以二进制形式存放 D.指令和数据都以十进制形式存放 7. 计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是______。 A.巴贝奇 B.冯. 诺依曼 C.帕斯卡 D.贝尔 8.通常划分计算机发展时代是以（）为标准 A.所用的电子器件 B.运算速度 C.计算机结构 D.所有语言 9.到目前为止，计算机中所有的信息任以二进制方式表示的理由是（） A.节约原件 B.运算速度快 C.由物理器件的性能决定 D.信息处理方便 10.冯.诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（） A.指令操作码的译码结果 B.指令和数据的寻址方式 C.指令周期的不同阶段 D.指令和数据所在的存储单元 11.计算机系统层次结构通常分为微程序机器层、机器语言层、操作系统层、汇编语言机器层和高级语言机器层。层次之间的依存关系为（） A.上下层都无关 B.上一层实现对下一层的功能扩展，而下一层与上一层无关 C.上一层实现对下一层的功能扩展，而下一层是实现上一层的基础

计算机组成原理题(附答案)

计算机组成原理题解指南 第一部分：简答题 第一章计算机系统概论 1．说明计算机系统的层次结构。 计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。 第四章主存储器 1．主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？ 存储器的性能指标主要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽。 在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。 存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。 存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率。 2．DRAM存储器为什么要刷新？DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？ DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 DRAM采用读出方式进行刷新。因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。 常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式。 3．什么是闪速存储器？它有哪些特点？ 闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM，所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。 闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性，（2）廉价的高密度，（3）可直接执行，（4）固态性能。4．请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。 第五章指令系统 1．在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？ 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 2．一个较完整的指令系统应包括哪几类指令？ 包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。 3．什么叫指令？什么叫指令系统？ 指令就是要计算机执行某种操作的命令 一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。 第六章中央处理部件CPU 1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。 时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。 2．简述CPU的主要功能。 CPU主要有以下四方面的功能：(1)指令控制程序的顺序控制，称为指令控制。 (2)操作控制 CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应部件，从而 控制这些部件按指令的要求进行动作。 (3)时间控制对各种操作实施时间上的控制，称为时间控制。 (4)数据加工对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理。 3．举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能。 CPU有以下寄存器： (1)指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 (2)程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 (3)地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。

计算机组成原理试题及答案

《计算机组成原理》试题 一、（共30分） 1.(10分) (1)将十进制数+107/128化成二进制数、八进制数和十六进制数（3分） (2)请回答什么是二--十进制编码?什么是有权码、什么是无权码、各举一个你熟悉的有权码和无权码的例子？（7分） 2.已知X=0.1101,Y=-0.0101,用原码一位乘法计算X*Y=?要求写出计算过程。(10分) 3.说明海明码能实现检错纠错的基本原理?为什么能发现并改正一位错、也能发现二位错，校验位和数据位在位数上应满足什么条件？（5分） 4.举例说明运算器中的ALU通常可以提供的至少5种运算功能?运算器中使用多累加器的好处是什么?乘商寄存器的基本功能是什么?(5分) 二、(共30分) 1.在设计指令系统时,通常应从哪4个方面考虑?(每个2分,共8分) 2.简要说明减法指令SUB R3,R2和子程序调用指令的执行步骤(每个4分，共8分) 3.在微程序的控制器中，通常有哪5种得到下一条指令地址的方式。(第个2分，共10分） 4.简要地说明组合逻辑控制器应由哪几个功能部件组成？(4分） 三、（共22分） 1.静态存储器和动态存储器器件的特性有哪些主要区别？各自主要应用在什么地方？（7分） 2.CACHE有哪3种基本映象方式，各自的主要特点是什么？衡量高速缓冲存储器（CACHE）性能的最重要的指标是什么？（10分） 3.使用阵列磁盘的目的是什么？阵列磁盘中的RAID0、RAID1、RAID4、RAID5各有什么样的容错能力？（5分） 四、（共18分） 1.比较程序控制方式、程序中断方式、直接存储器访问方式，在完成输入/输出操作时的优缺点。（9分） 2.比较针式、喷墨式、激光3类打印机各自的优缺点和主要应用场所。（9分） 答案 一、（共30分） 1.(10分) (1) (+107/128)10 = (+1101011/10000000)2 = (+0.1101011)2 = (+0.153)8 = (+6B)16 (2) 二-十进制码即8421码，即4个基2码位的权从高到低分别为8、4、2、1，使用基码的0000，0001，0010，……，1001这十种组合分别表示0至9这十个值。4位基二码之间满足二进制的规则，而十进制数位之间则满足十进制规则。 １

计算机组成原理存储器读写和总线控制实验实验报告

信息与管理科学学院计算机科学与技术 实验报告 课程名称：计算机组成原理 实验名称：存储器读写和总线控制实验 姓名：班级：指导教师：学号： 实验室：组成原理实验室 日期： 2013-11-22

一、实验目的 1、掌握半导体静态随机存储器RAM的特性和使用方法。 2、掌握地址和数据在计算机总线的传送关系。 3、了解运算器和存储器如何协同工作。 二、实验环境 EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。 三、实验内容 学习静态RAM的存储方式，往RAM的任意地址里存放数据，然后读出并检查结果是否正确。 四、实验操作过程 开关控制操作方式实验 注：为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所有对应的指示灯亮。 本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。连线时应注意：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。 1、按图3－1接线图接线： 图3－1 实验三开关实验接线 2、拨动清零开关CLR，使其指示灯显示状态为亮—灭—亮。 3、往存储器写数据：

以往存储器的（FF ） 地址单元写入数据“AABB ”为例，操作过程如下： 4、按上述步骤按表3－2所列地址写入相应的数据 表3－2 5、从存储器里读数据： 以从存储器的（FF ） 地址单元读出数据“AABB ”为例，操作过程如下： (操作) (显示) (操作) (显示) (操作) (显6、按上述步骤读出表3－2数据，验证其正确性。 五、实验结果及结论 通过按照实验的要求以及具体步骤，对数据进行了严格的检验，结果是正确的，具体数据如图所示：

计算机原理 试题及答案

计算机组成原理试卷A 一、选择题（每小题2分，共30分） 1．下列数中最小的数是______。 A.（100100）2 B.（43）8 C.（110010）BCD D.（25）16 2．计算机经历了从器件角度划分的四代发展历程，但从系统结构上来看，至今绝大多数计算机仍属于______型计算机。 A.实时处理 B.智能化 C.并行 D.冯.诺依曼 3．存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来______。 A.存放数据 B.存放程序 C.存放微程序 D.存放数据和程序 4．以下四种类型指令中，执行时间最长的是______。 A.RR型指令 B.RS型指令 C.SS型指令 D.程序控制指令 5. 计算机的外围设备是指______。 A.输入/输出设备 B.外存储器 C.远程通信设备 D.除了CPU和内存以外的其它设备 6．堆栈寻址方式中，设A为通用寄存器，SP为堆栈指示器，M SP为SP指示器的栈顶单元，如果操作动作是：（A）→M SP，（SP）-1→SP，那么出栈操作的动作应为______。 A.（M SP）→A，（SP）+1→SP B.（SP）+1→SP，（M SP）→A C.（SP）-1→SP，（M SP）→A D.（M SP）→A，（SP）-1→SP 7．某寄存器中的值有时是地址，因此只有计算机的______才能识别它。 A.译码器 B.判别程序 C.指令 D.时序信号 8. 寄存器间接寻址方式中，操作数处在______。 A.通用寄存器 B.主存单元 C.程序计数器 D.堆栈 9. 假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是______。 A.11001011 B.11010110 C.11000001 D.1100101 10.不是发生中断请求的条件是______。 A.一条指令执行结束 B.一次I/O操作结束 C.机器内部发生故障 D.一次DMA操作结束 11.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是______。 A实现存贮程序和程序控制B缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性C可以直接访问外存D提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度 12.某SRAM芯片，其容量为512×8位，除电源和接地端外，该芯片引出线的最小数目应 是______。 A 23 B 25 C 50 D 19 13.算术右移指令执行的操作是______。 A 符号位填0，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位；

计算机组成原理第1章 习题及参考答案

第一章绪论习题及参考答案 一、判断题 1．微型计算机广阔的应用领域中，会计电算化属于科学计算应用方面。( ) 2．决定计算机计算精度的主要技术指标是计算机的字长。( ) 3．利用大规模集成电路技术把计算机的运算部件和控制部件做在一块集成电路芯片上，这样的一块芯片叫做单片机。( ) 4．计算机“运算速度”指标的含义是指每秒钟能执行多少条操作系统的命令。（） 5．兼容性是计算机的一个重要性能，通常是指向上兼容，即旧型号计算机的软件可以不加修改地在新型号计算机上运行。系列机通常具有这种兼容性。（） 二、简答题 1．电子数字计算机与电子模拟计算机的主要区别是什么 2．简单描述计算机的发展过程和应用范围。 3．冯·诺依曼机的主要特点是什么 4．按照冯·诺依曼原理，现代计算机应具备哪些功能 5．如何理解软硬件之间的等价性 6．何谓绿色计算机对它有哪些要求 7．简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。 8．计算机系统的主要技术指标有哪些 参考答案 一、判断题 1．错。会计电算化属于计算机数据处理方面的应用。 2．对。 3．错。计算机的运算部件和控制部件做在一块集成电路芯片上，这样的一块芯片叫CPU。 4．错。“运算速度”指标的含义是指每秒钟能执行多少条指令。 5．错。兼容性包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容，微型计算机通常具有这种兼容性。 二、简答题 1．电子数字计算机的运算对象是离散的数字量，用数码进行运算，其运算结果也是离散的数字量；电子模拟计算机的运算对象是连续变化的物理量(如电流、电压等)，其运算结果也是连续变化的物理量。数字计算机的运算速度快，运算精度高。现代所说的计算机都是电子数字计算机。 2．从1946年世界上第一台数字电子计算机ENIAC研制成功至今，计算机的发展经历了4个时

计算机的基本结构及工作原理

计算机的基本结构及工作原理 教学内容：计算机的基本结构及工作原理 教学目的：了解计算机的分类及其基本结构，知道计算机的基本工作原理。教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 1、计算机的基本结构 2、计算机的基本工作原理 三、小结： 计算机的工作原理 四、练习： 计算机是怎样工作的？ 计算机的工作真是ZYB重油煤焦油泵全自动的吗？ 第6课时计算机的分类及计算机的文化 教学内容：计算机的分类及计算机的文化 教学目的：了解计算机的分类，了解计算机文化的主要特点。 教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 1、计算机的分类： 按工作用途可以分为通用计算机和专用计算机 按工作原理可以分为数字计算机和模拟计算机 2、计算机文化 所谓计算机文化就是因为计保温沥青泵算机的产生与使用使人类社会的生存方式发生了根本变化从而产生的一种新的文化形态。 三、小结： 计算机分类和计算机文化 四、练习： 1、计算机是怎样分类的？ 2、什么是计算机文化？ 第7课时计算机的硬件系统和软件系统 教学内容：计算机的硬件系统和软件系统 教学目的：了解计算机的硬件的基本组成，能正确识别计算机上的主要部件，并知道其作用。教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 三、小结： 计算机的硬件系统和软件系统 四、练习： 计算机的硬件系统由那几部份组成？ 第8课时学会正确开、关机 教学内容：学会正确开、关机 教学目的和要求 学会开、关机 教学难点：1、了解计算机外设的开、关顺序

2、正确学会开、关机 教学准备：计算机、网络 教学过程： 一、教学导入 同学们，在你们面前看ZYB-B可调压式渣油泵到的是什么呀？ 对了，是电脑。 老师告诉你们电脑现在正在睡觉，这个大懒虫，到现在还在睡觉，我们让小朋友把它喊醒，让他和小朋友们一起学习好不好？ 二、教学新课 （一）教师示范讲解 在把电脑喊醒之前老师先考考小朋友们一个最最简单的问题，小朋友们早上醒来第一件事是干吗？老师再重复一遍，是第一件事。 刚才小朋友们说了很多，有的说穿衣服，有的小朋友说是洗脸，还有的小朋友说叠被子，但老师却不同意小朋友的意见，再好好想想，我们早上醒来的第一件事是做什么？ 对了，首先是睁开眼睛，我们小朋友只有先睁开眼睛然后才能去穿衣服、洗脸、刷牙等等。电脑同样如此，它也要先睁开眼睛，然后才能和小朋友一起学习。所以第一步我们要让电脑睁开眼睛。怎么做？ 1、教师示范开显示器，同时提醒电源指示灯的颜色变化 光睁开眼睛怎么行呢？，我KCB齿轮泵们的目的是让他和小朋友们一起做游戏，我们要让他动起来，那第二步我们应该怎么做？其实很简单，就是接通电源。 2、教师出示电源开关“POWER”标志，同时逐台电脑巡视开机情况 按下它之后，我们请小朋友们说一说你发现了什么？；左边的三个灯会同时闪一下，同时第一个灯变绿了，其；3、教师先展示几幅电脑作品，然后用“金山画王笔”；4、教师一步一步示范，手把手教学生关机，并重复几；小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛；5、教师示范关显示器；（二）、学生练习开、关电脑；在教师的组织下，有步骤的打开电脑和关闭电脑；教师巡视指导；第9 按下它之后，我们请小朋友们说一说你发现了什么？ 左边的三个灯会同时闪一下，同时第一个灯变绿了，其它两个灯熄灭了。现在电脑就会和小朋友一起来学习了。比如说画画了 3、教师先展示几幅电脑作品，然后用“金山画王笔”给学生做示范。刚才我们让电脑给我们小朋友画了几幅画，它说他累了，我们还是让他休息吧，下面我们就先来学习如何关机。 4、教师一步一步示范，手把手教学生关机，并重复几次。 小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛，那上床后我们会把眼睛闭上。然后开始休息。电脑同样如此。我们最后也要让电脑把眼睛闭上，要不然电脑就休息不好，他会生气的。再次提醒小朋友，我们最后千万不要让电脑的睁着眼睛睡觉。记住了要把电脑的显示器关掉。 5、教师示范关显示器。 （二）、学生练习开、关电脑 在教师的组织下，有步骤的打开电脑和关闭电脑。 教师巡视指导。

计算机原理-答案

《计算机原理》答案 一、填空题 1、1024 1024 1024 2、运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 1、内存储器外存储器 2、打字键区_、功能键区、游标/控制键区__、数字键区_ 3、处理器、文件、存储器、作业、 4、多任务、图形界面 5、您的计算机进入睡眠状态、关闭计算机、重新启动计算机和重新启动计算机并切换到 MS___DOS方式（M）。 6、两 7、三 8、用户的帐号 9、不同性质的概念 二、简答题 1、简述计算机的工作原理。 计算机仅有硬件，计算机只有运算的可能性，如果计算机进行计算、控制等功能的话，计算机还必须配有必要的软件。所谓软件就是指使用计算机的各种程序。(1)指令和程序的概念指令就是让计算机完成某个操作所发出的指令或命令，即计算机完成某个操作的依据。 一条指令通常有两个部分组成，前面是操作码部分，后面是操作数部分。操作码是指该指令要完成的操作，操作数是指参加运算的数或者数所在的单元地址。一台计算机的所有指令的集合，称为该计算机的指令系统。 使用者根据解决某一问题的步骤，选用一条条指令进行有许的排列。计算机执行了这一指令序列，便可完成预定的任务。这一指令序列就称为程序。显然，程序中的每一条指令必须是所用计算机的指令系统中的指令，因此指令系统是系统提供给使用者编制程序的基本依据。指令系统反映了计算机的基本功能，不同的计算机其指令系统也不相同。 (2)计算机执行指令的过程 计算机执行指令一般分为两个阶段：第一阶段，将要执行的指令从内存取到CPU内；第二阶段，CPU对屈辱的该指令进行分析译码，判断该条指令要完成的操作，然后向各部件发出完成该操作的控制信号，完成该指令的功能。当一条指令执行完后就进入下一条指令的取指操作。一般将第一阶段取指令的操作称为取指周期，将第二阶段称为执行周期。 (3)程序的执行过程 程序是一系列指令的有序集合构成，计算机执行程序就是、执行这系列指令。CPU从内存读出一条指令到CPU执行，该指令执行完，再从内存读出下一条指令到CPU内执行。CPU 不断取指令，执行指令，这就是程序的执行过程。 2、计算机有哪些应用领域？ 目前，电子计算机已经在工业、农业、财贸、经济、国防、科技及社会生活的各个领域中得到极其广泛的应用。归纳起来分以下几个方面。科学计算数据处理自动控制计算机辅助工程人工智能 3、什么是操作系统？ 操作系统是计算机软件系统的核心和基础，它提供了软件开发和运行的环境。有了操作系统，计算机的各个部件才得以协调工作，得到有效管理。 4、文档是如何创建、关闭和打开的？其内容是如何进行复制、删除和移动的？ 创建；在WORD窗口中选择文件菜单中的新建，即可新建一个文档 关闭：所谓关闭文档，即对当前文档存盘并退出对该文档的处理，只需要在文件菜单中选择关闭命令，或者用鼠标单击文档窗口右上角的关闭按钮。如果关闭文档之前尚未保存文档，则系统会给出提示，询问是否保存对该文档的修改。 打开；（1）在WINDOWS的资源管理器中或我的电脑窗口中找到需要打开的WORD文档，然后

计算机组成原理题库

综合题 1. 设存储器容量为32字，分为M0-M3四个模块，每个模块存储8个字，地址分配方案分别如下图中图（a）和图（b）所示。 （1）（a）和（b）分别采用什么方式进行存储器地址编址？ （2）设存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期τ=50ns。问(a)和（b）两种方式下所对应的存储器带宽分别是多少(以Mb/s为单位)？ 2．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的，已知微指令长度为32位，请估算控制存储器的容量是多少字节？ 3. （1）用16K×8位的SRAM芯片形成一个32K×16位的RAM区域，共需SRAM芯片多少片？ （2）设CPU地址总线为A15～A0，数据总线为D15～D0，控制信号为R/W（读/写）、MREQ（允许访存）。SRAM芯片的控制信号有CS和WE。要求这32K×16位RAM 区域的起始地址为8000H，请画出RAM与CPU的连接逻辑框图。

*4 CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知Cache存取周期为50ns，主存为250ns， 求（1）Cache命中率。（2）平均访问时间（3）Cache/主存系统的效率。 5．已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512*48（位）。微程序可在整个存储器中实现转移，可控制微程序转移的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如下图所示。 （1）微指令中的三个字段分别应为多少位？ （2）画出围绕这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。 6．用2M×8位的SRAM芯片，设计4M×16位的SRAM存储器，试画出存储器芯片连接图。 *7．某计算机系统的内存储器由cache和主存构成，cache的存储周期为30ns，主存的存取周期为150ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存5000次，其中400次访问主存。问： ① cache的命中率是多少？ ② CPU访问内存的平均时间是多少纳秒？

计算机的工作过程

计算机基本构成模式 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件 计算机中数的表示 计算机内部应采用二进制表示指令和数据 计算机的工作原理 计算机系统应按照下述模式工作：将编好的程序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作（即“程序控制”）。这一原理称为“存储程序”原理，是现代计算机的基本工作原理，至今的计算机仍采用这一原理。 计算机的工作原理 按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行。其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。计算机工作过程中所要涉及的计算机硬件部件有内存储器、指令寄存器、指令译码器、计算器、控制器、运算器和输入/输出设备等，在以后的内容中将会着重介绍。 （一）计算机硬件系统 硬件通常是指构成计算机的设备实体。一台计算机的硬件系统应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。这五大部分通过系统总线完成指令所传达的操作，当计算机在接受指令后，由控制器指挥，将数据众输入设备传送到存储器存放，再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器，由运算器进行处理，处理后的结果由输出设备输出。 中央处理器 CPU（central processing unit）意为中央处理单元，又称中央处理器。CPU由控制器、运算器和寄存器组成，通常集中在一块芯片上，是计算机系统的核心设备。计算机以CPU为中心，输入和输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微型计算机的中央处理器又称为微处理器。 控制器 控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。计算机的工作方式是执行程序，程序就是为完成某一任务所编制的特定指令序列，各种指令操作按一定的时间关系有序安排，控制器产生各种最基本的不可再分的微操作的命令信号，即微命令，以指挥整个计算机有条不紊地工作。当计算机执行程序时，控制器首先从指令指针寄存器中取得指令的地址，并将下一条指令的地址存入指令寄存器中，然后从存储器中取出指令，由指令译码器对指令进行译码后产生控制信号，用以驱动相应的硬件完成指纹操作。简言之，控制器就是协调指挥计算机各部件工作的元件，它的基本任务就是根据种类指纹的需要综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。 运算器 运算器又称积极态度逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算是指各种数值运算，比如：加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比如：与、或、非、比较、移位等。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令规定的寻址方式，运算器从存储或寄存器中取得操作数，进行计算后，送回到指令所指定的寄存