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计算机组成原理课后习题答案（第六版白中英版）

第一章

问题：计算机的五大组成部分是什么？它们的作用是什么？答案：计算机的五大组成部分是：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。它们的作用是：

运算器：用于执行各种算术和逻辑运算。

控制器：控制计算机的工作状态，负责指挥和协调计算机内部各部件的工作。

存储器：用于存储程序指令和数据。

输入设备：用于将外部信息输入到计算机中。

输出设备：用于将计算机处理后的结果输出到外部。

问题：什么是冯·诺依曼体系结构？它有什么特点？答案：冯·诺依曼体系结构是指一种通用计算机的设计结构，由冯·诺依曼于1945年提出。它的特点包括：

存储程序：指令和数据存储在同一内存中，可以根据需要进行读写。

以二进制形式存储数据和指令。

指令的执行是按顺序进行的。

指令由操作码和地址码组成，操作码用于指定操作的种类，地址码用于指定操作数的地址。

第二章

问题：什么是二进制补码？如何将一个整数转换为二进制补码？答案：二进制补码是一种表示带符号整数的方法。将一个整数转换为二进制补码的方法是：

如果该整数为正数，则直接将其转换为二进制形式即可。

如果该整数为负数，则先将其绝对值转换为二进制形式，然后对结果求补码，即将二进制数按位取反，再将结果加1。

问题：什么是定点数表示法？什么是浮点数表示法？答案：定点数表示法是一种用固定的位数来表示数值的方法。它将一个数值分为整数部分和小数部分，使用固定的位数来表示这两部分的值。浮点数表示法是一种用科学计数法表示数值的方法。它将一个数值表示为一个定点数乘以一个基数的幂，其中定点数通常称为尾数，基数称为底数。

第三章

问题：什么是总线？计算机中常见的总线有哪些？答案：总线是计算机内部各个部件之间传输数据和控制信号的公共通信线路。计算机中常见的总线有：

数据总线：用于传输数据。

地址总线：用于传输地址信息，指示数据传输的目的地。

控制总线：用于传输控制信号，指示数据传输的行为。

系统总线：由数据总线、地址总线和控制总线组成，是计算机内部各部件之间进行通信的总线。

问题：什么是DMA传输？它有什么优势？答案：DMA（DirectMemoryAccess）传输是一种数据传输方式，可以绕过CPU直接在设备和存储器之间进行数据传输。它的优势包括：

减少了CPU的负担：将数据传输的任务交给DMA控制器处理，释放了CPU的时间和资源。

提高了数据传输速度：由于数据传输不需要通过CPU，所以可以获得更高的数据传输速度。

支持多种设备：DMA传输可以用于不同类型的设备，提供了更高的灵活性和可扩展性。

第四章

问题：什么是指令周期？什么是时钟周期？答案：指令周期是执行一条指令所需要的时间。它包括取指令、指令译码、指令执行、存储器读写和结果写回等阶段。时钟周期是指一次完整的时钟振荡所需要的时间，是计算机中最小的时间单位。指令周期是多个时钟周期组成的。

问题：什么是流水线？流水线有哪些优势？答案：流水线是一种将指令执行过程分为多个阶段，并将多条指令在多个阶段同时执行的技术。它的优势包括：

提高了指令的执行效率：流水线可以同时执行多条指令的不同阶段，提高了指令的执行速度。

充分利用了计算机资源：通过并行处理多条指令，充分利用了计算机的资源，提高了系统整体的效率。

增加了可扩展性：流水线可以根据需要增加或减少流水线的段数，以适应不同的工作负载和性能要求。

第五章

问题：什么是Cache？Cache有哪些映射方式？答案：Cache是一种高速缓存，用于存储最近使用的数据和指令，加速访问速度。Cache有以下几种映射方式：

直接映射：将主存的每个块映射到Cache的一个固定位置。

全关联映射：主存的每个块可以映射到Cache的任意位置。

组关联映射：主存的每个块映射到Cache的多个位置的一部分。

问题：什么是Cache命中和Cache失效？有哪些常见的Cache失效情况？答案：Cache命中是指在Cache中找到需要的数据或指令的情况。Cache失效是指在Cache中未找到需要的数据或指令的情况。常见的Cache失效情况包括：

冷启动失效：在系统刚启动时，Cache中没有任何数据或指令。

冲突失效：由于映射方式决定的地址冲突，导致Cache失效。

容量失效：由于Cache容量的限制，某些数据或指令无法存储在Cache中，导致失效。

第六章

问题：什么是指令集架构？有哪些常见的指令集架构？答案：指令集架构是计算机的硬件和软件之间的接口规范，规定了计算机的指令集和相应的执行方式。常见的指令集架构有：

CISC（ComplexInstructionSetComputer）：复杂指令集计算机，指令集中包括大量的复杂指令。

RISC（ReducedInstructionSet