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计算机组成原理第二版课后习题答案

第1章计算机系统概论

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？解：

硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。

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。

言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。高级语言编写的程序

（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器

语言（目标程序）之后才能被执行。

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：冯诺依曼计算机的特点是：P8

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；

指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；

指令和数据均用二进制表示；

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；指令在存储器中顺序存放，通

常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心（原始冯诺依曼机）。

6.画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机系统的主要

技术指标。

答：计算机硬件组成框图如下：

控制器运算器CPU存储器接口接口输入设备主机外设输出设备各部件

的作用如下：

控制器：整机的指挥中心，它使计算机的各个部件自动协调工作。

运算器：对数据信息进行处理的部件，用来进行算术运算和逻辑运算。

存储器：存放程序和数据，是计算机实现“存储程序控制”的基础。

输入设备：将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信

息形式的设备。

输出设备：将计算机处理的结果（二进制信息）转换成人类或其它设

备可以接收和识别的信息形式的设备。计算机系统的主要技术指标有：

机器字长：指CPU一次能处理的数据的位数。通常与CPU的寄

存器的位数有关，字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。机器

字长也会影响计算机的运算速度。

数据通路宽度：数据总线一次能并行传送的数据位数。存储容量：指

能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量。一般包含主存容量和辅存容

量。

运算速度：通常用MIPS（每秒百万条指令）、MFLOPS（每秒百万次

浮点运算）或CPI（执行一条指令所需的时钟周期数）来衡量。CPU执行

时间是指CPU对特定程序的执行时间。

主频：机器内部主时钟的运行频率，是衡量机器速度的重要参数。吞

吐量：指流入、处理和流出系统的信息速率。它主要取决于主存的存取周

期。

响应时间：计算机系统对特定事件的响应时间，如实时响应外部中断

的时间等。

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。解：P9-10

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：一个存储单元所存储的