计导 课后习题参考答案第5章.docx

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计导课后习题参考答案第5章

第5章计算机组成

一、复习题

1.计算机由哪三个子系统组成

答：

计算机由中央处理单元、主存储器和输入/输出子系统组成。

2.CPU又哪几个部分组成

答：

；CPU由算术逻辑单元（ALU）、控制单元和寄存器组成。

3.ALU的功能是什么

答：

ALU（即算术逻辑单元）用于算术运算和逻辑运算。

4.描述一下几种不同的寄存器。

答：

寄存器是用来临时存放数据的高速独立的存储单元。

寄存器有三种：

数据寄存器、指令寄存器和程序计数器。

其功能如下：

数据寄存器：

数据寄存器用来保存复杂运算的中间结果，可以提高运算速度。

指令寄存器：

指令寄存器存储CPU从内存中逐条取出的指令，解释并执行指令。

程序计数器：

程序计数器保存当前正在执行的指令，当前的指令执行完后，计数器自动加1，指向下一条指令的地址。

5.控制单元的功能是什么

答：

控制单元控制各部件协调工作，对取到指令寄存器中的指令进行译码并产生控制信号以完成操作。

控制通过线路的开（高电平）或关（低电平）来实现。

6.字和字节有什么区别

答：

数据是以称之为字的位组的形式在存储器中传入和传出。

字就是指执行一条指令时可以处理的二进制数位数。

不同的机器字可以取8位、16位、32位，甚至是64位。

而字节是指8位二进制位。

7.主存的功能是什么

答：

主存是存储单元的集合，用于临时存储数据和程序。

8.兆字节的近似值和实际值的字节数如何对应

答：

其实际值是220字节，近似值是106字节。

9.存储地址用哪种数的表示法表示

答：

地址本身也使用位模式表示，通常用无符号二进制整数表示。

10.RAM和ROM有何区别

答：

RAM是随机存取存储器，是主存的主要组成部分。

具有可随机读写、易失性的特点。

ROM是只读存储器，具有只读、非易失性特点。

11.SRAM和DRAM有何区别

答：

SRAM技术使用传统的触发器门电路，通电时数据始终存在，不需要刷新，速度快但价格昂贵；DRAM技术使用电容器，内存单元需要周期性地刷新（因为漏电），速度慢，但是便宜。

12.试比较PROM、EPROM、EERPOM的不同点。

答：

PROM称为可编程只读存储器，用户可对其编程，但程序存储后像ROM一样不能重写；

EPROM称为可擦除的可编程只读存储器，用户可对其编程，但是得用一种可以发出紫外光的特殊仪器对其擦写，需要拆下来擦除再重新安装；

EEPROM称为电可擦除的可编程只读存储器，对它的编程和擦除用电子脉冲即可，无须从计算机上拆下来。

13.高速缓冲存储器的作用是什么

答：

提高处理的速度。

通常计算机花费80%的时间来读取20%的数据，相同的数据往往被存取多次，高速缓冲存储器凭借其高速，存储这20%的数据而使存取至少快80%。

14.讨论存取速度的分级以及对应的各级分别有哪些类型的存储器

答：

高速：

CPU中的寄存器；中速：

高速缓冲存储器；低速：

主存储器。

15.举出几种非存储I/O设备的例子。

答：

键盘、监视器和打印机。

16.有哪两种主要的存储设备

答：

磁介质存储设备和光存储设备。

17.描述一下磁盘的物理组成。

答：

磁盘是由一张一张的磁片叠加而成的，这些磁片由薄磁膜封装起来。

18.磁盘表面是怎样组织的

答：

为了将数据存储在磁盘的表面，每个盘面都被划分成磁道，每个磁道又被分成若干个扇区。

磁道间通过磁道内部间隔隔开，扇区之间通过扇区内部间隔隔开。

19.影响磁盘性能的因素有哪些

答：

角速度、寻道时间和传送时间。

20.描述一下磁带的物理组成。

答：

最普通的一种是用厚磁膜封装的半英寸塑料磁带，磁带用两个滚轮承接起来。

21.磁带表面是怎样组织的

答：

磁带的宽度可以分为8个磁道；磁道上的每个点可以储存1位的信息。

垂直的9个点可以储存8个位（即一个字节）的信息，还有一个位用作错误检测。

22.怎样存取磁带中的数据

答：

磁带是顺序存取设备，尽管磁带的表面可能会分成若干块，但是却没有寻址机制来读取每个块。

要想读取指定的块就需要按照顺序通过其前面所有的块。

23.说出5种光存储设备。

答：

光盘（CD）、只读光盘（CD-ROM）、可刻录光盘（CD-R）、可重写光盘（CD-RW）、数字多功能光盘（DVD）

24.由谁将数据写入CD-ROMCD-R呢CD-RW呢

答：

CD-ROM是由生产商在生产时直接写入，用户不能更改。

CD-R是被用户写入，只有一次，不允许改变。

CD-RW也是由用户写入，可重复，可修改。

25.与CD-ROM和CD-R相比，CD-RW的优点是什么

答：

CD-RW不仅能够被写，而且能够被写多次。

26.比较分析三种光盘中的坑和纹间表面有何异同

答：

CD-RW中主盘上的坑有洞，纹间表面没有洞，制作模盘时模盘中的坑则由凸起代替，最后用溶解的聚碳酸酯树脂注入到模盘中产生像桌案中一样的坑。

CD-R不需要主盘和模盘，并且盘片上的坑和纹间表面都是模拟出来的，实际上并不存在。

CD-RW中驱动器使用高能激光在合金上创建模拟的坑（把它从晶体状态变为无定形状态），擦除时驱动器使用中等能量的激光将坑变为纹间表面，激光束将点从无定形状态变成晶体态。

27.比较分析三种光盘中的数据读取有何异同

答：

CD-ROM依靠计算机的低能激光束读信息，激光束经过纹间表面时会被铝质的表面反射回来。

经过坑处时会被反射两次，一次是被坑的边缘反射，另一次是被铝质表射层的边界反射，这两次的反射有破坏性的影响。

因为坑的深度是精确选定的，为激光波长的1／4.换言之，装在驱动器上的感应器对于某个点是纹间表面时，探测到多一些光信号，反之是坑时就少一些。

CD-R/CD-RW与CD-ROM相同。

上的数据是怎样擦除的

答：

驱动器中使用中等能量的激光束将坑变成纹间表面，激光束将点从无定形态转变成晶体态。

与普通光盘有何不同

答：

1：

坑更小；2：

磁道更为紧密；

3：

激光束用红激光代替红外激光；4：

使用1到2个储存层，并可以是单面或双面的

30.连接CPU和主存储器的三种总线的功能是什么

答：

数据总线：

传输数据

地址总线：

传输地址

控制总线：

传输控制命令

O设备控制器的功能是什么

答：

输入/输出设备是通过一种被称为输入/输出控制器或接口的器件连接到总线上的。

32.什么是SCSI控制器

答：

它是一个8、16或32线的并行接口。

33.什么是火线控制器

答：

IEEE标准1394规定的串行接口。

34.什么是USB控制器

答：

是一种窜行控制器，用以连接与计算机相连的低速设备

35.比较分析两种I/O设备寻址的方法有何异同

I/O独立寻址

读写主存和读写输入输出设备使用不同的指令。

每个输入输出设备有自己的地址。

I/O存储器映射寻址

CPU将输入/输出控制器中的每个寄存器看成主存中的存储单元，统一寻址。

36.机器周期分为哪几个步骤

答：

机器周期分为如下三个步骤：

①取指令②译码③执行。

37.分析三种同步CPU和I/O设备的方法。

程序控制输入输出

简单的一种同步，接到I/O指令CPU马上停止工作。

到数据传输完毕，CPU不时查询I/O驱动器的状态，直到知道I/O驱动器准备好为止，这种方法效率非常低。

此方法在CPU和I/O设备间传输数据。

中断控制输入输出

CPU不需要不停地查询I/O设备状态。

当I/O设备准备好，它中断CPU，此过程CPU可以做别的工作，CPU时间没有被浪费，此方法在CPU和I/O设备间传输数据。

直接存储器存取

用于高速I/O设备，需要DMA控制器来承担一些CPU的功能，准备好传输数据时，由DMA控制器通知CPU它需要总线使用权，此时CPU停止使用总线并交给DMA使用。

此方法在DMA和主存间传输数据时CPU有一小段空闲时间。

此方法在主存和I/O设备间传输数据。

38.比较分析CISC体系结构和RISC体系结构的异同点

CISC体系结构

设计策略是使用大量的指令，包括复杂指令

机器层上的程序设计更简单，但微程序设计和存取微内存所带来的开销大

RISC体系结构

设计策略是使用少量的指令完成最少的简单操作

在此体系结构中进行程序设计更难更长

二、选择题

39.计算机中进行数据运算的子系统是【A】。

A．CPUB.主存储器O硬盘D.以上都不是

40.【B】是可以存放临时数据的独立存储单元。

B.寄存器C.控制单元D.磁带驱动器

41.【A】是可以对两个输入相加的单元。

B.寄存器C.控制单元D.磁带驱动器

中的寄存器可以保存【D】。

A.数据B.指令C.程序计数值D.以上都不是

43.一个有5根线的控制单元可以定义【D】种运算。

44.一个字是【D】位。

D.以上任意一个

45.如果存储器地址空间是16MB,字长为8位，那么存取一个字需要【C】位。

46.如果计算机断电，那么下列【A】中数据将被擦除。

　　　　C.磁带驱动器

47.【B】是使用电容器的存储器，而且需要周期性地进行刷新。

D.以上都是

48.【A】是使用传统的触发门电路保存数据的。

D.以上都是

49．16兆兆字节是【C】字节。

16404456

50.【D】内容可以程序编制并使用电脉冲进行擦写，而且在擦除过程中信息可以留在计算机中。

51.【B】可以由用户而不是厂家存入程序，而且这些数据不能被重写。

52.CPU寄存器应该是【A】速存储器。

A.高B.中C.低D.以上任一个

53.计算机中的主存通常包括大量【C】速存储器。

A.高B.中C.低D.以上任一个

54.【B】存储器保存了主存部分内容的复制。

B.高速缓冲C.主

55.【D】是非存储的I/O设备

A.键盘B.监视器C.打印机D.以上都是

56.【D】是光存储的设备。

D.以上都是

57.【A】是由厂家把内容写入盘中的储存设备。

D.以上都是

58.【B】存储设备用户只可写入一次信息。

D.以上都是

59.【C】存储设备可进行多次擦写。

D.以上都是

60.磁盘一次可以存取的最小存储区域是【B】。

A.磁道B.扇区C.帧D.磁头

61.对磁盘来说，读写磁头寻找存放数据的磁道的时间称为【B】时间。

A.角速度B.寻道C.传输D.定位

62.聚碳酸酯树酯在【D】中使用。

D.以上都是

63.在【C】中，高能激光束在银、铟、碲合金表面模拟坑。

D.以上都是

64.在【B】中，高能激光束在染料层模拟坑。

D.以上都是

65.哪种光储存设备具有最大的容量【D】

66.在DVD中，用【C】读光盘。

A.高能激光束B.红外线束C.红激光束D.蓝激光束

67.【D】总线用于连接CPU和主存。

A.数据B.地址C.控制D.以上都是

68.如果字长为2字节，数据总线需要【D】根线。

69.如果存储器容量为232个字，那么地址总线需要【C】根线。

70.8线控制总线可以定义【C】种运算。

71.【A】控制器以并行接口和采用菊花链连接I／O设备为特点。

B.火线

72.【C】控制器用来连接低速设备（如键盘、鼠标等）和计算机的串行设备。

B.火线

73.【B】控制器是以包形式传送数据的高速串行接口。

B.火线

74.计算机中运行程序的三个步骤是按【C】特定顺序执行的。

A.取指令、执行、译码B.译码、执行、取指令

C.取指令、译码、执行D.译码、取指令、执行

75.在用于CPU运算和I／O设备同步的【B】方法中，当准备好传输数据时，I／O设备会通知CPU。

A.程序控制输入输出B.中断控制输入输出

／O独立寻址

76.在用于CPU运算和I／O设备同步的【A】方法中，CPU处于空闲状态直到I／O操作完成。

A.程序控制输入输出B.中断控制输入输出

／O独立寻址

77.在用于CPU运算和I／O设备同步的【C】方法中，大数据块可以由I／O设备直接传入内存中。

A.程序控制输入输出B.中断控制输入输出

／O独立寻址

39～45A、B、A、D、D、D、C46～50A、B、A、C、D

51～55B、A、C、B、D56～60D、A、B、C、B

61～65B、D、C、B、D66～70C、D、D、C、C

71～75A、C、B、C、B76～77A、C

三、练习题

78.一台计算机有64MB（兆字节）的内存，每个字长为4字节。

那么在储存器中对单个字寻址需要多少位

解：

内存地址空间是64MB（即226），每个字的字长为4字节。

所以地址空间的大小为：

226÷4=224

在储存器中对单个字寻址需要24位。

79．如果屏幕有24行，每行80个字符，则需要多少字节的内存用于储存全屏的数据。

如果系统使用ASCⅡ码，每个ASCⅡ字符占一个字节。

解：

全屏的字符个数为：

24×80=1920（个），而存储每个字符占一个字节，故存储全屏的数据需要1920个字节。

80．假如一台计算机有四个寄存器（RO-R3）,1024个字节的存储空间以及16种不同的指令（如add,subtract等等），那么下面这条典型指令最少需要占多少位空间：

add565R2

解：

因为存储一个指令需要4位，存储一个字需要10位，存储一个寄存器需要2位，

所以指令add565R2需要占4+10+2=16位空间。

81.在80题中如果数据和指令使用相同的字长，那么每一个数据寄存器的大小是多少

解：

因为数据和指令使用相同的字长，而由80题知一条指令需占16位空间，所以数据的字长是16位，每一个数据寄存器的大小也是16位。

82.在80题中，计算机的指令寄存器大小是多少

解：

因为每条指令占16位，而指令寄存器用于存储指令，所以指令寄存器的大小为16位。

83.在80题中，计算机的程序计数器大小是多少

解：

因为存储器的地址大小是10位，而程序计数器存放的是指令的地址，所以程序计数器大小是10位。

84.在80题中，数据总线为多少位

解：

由81题知数据总线占的空间和每条指令占的空间一样，所以数据总线为16位。

85.在80题中，地址总线为多少位

解：

因为存储空间为210，所以地址总线为10位

86.在80题中，控制总线最少为多少为

解：

因为有16条指令，所以控制总线最少需要4位。

87.计算机使用I/O独立寻址。

内存为1024个字，每个控制器包括16个寄存器，那么计算机可以存取多少个控制器

解：

计算机使用I/O独立寻址时，读写主存和读写输入输出设备使用不同的指令，每个输入输出设备有自己的地址。

因为内存为1024个字，所以地址总线为10位，而每个控制器包括16个寄存器，所以计算机可以存取的控制器的个数为：

210÷16=64

88.计算机使用I/O存储器映射寻址。

地址总线为10条（10个位）。

如果内存为1000个字，那么计算机可以存取多少个四位寄存器的控制器

解：

计算机使用I/O存储器映射寻址时，CPU将输入/输出控制器中的每个寄存器看成主存中的存储单元，统一寻址。

因为地址总线为10条（10个位），即寻址空间为210，内存为1000个字，每个控制器有四个寄存器，所以可以存取控制器的个数为：

（210-1000）÷4=6，即可以存取6个寄存器。