1、http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 计算机组 成 与 设计 第 一 章习题 解答http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.1 1.1 在计算机发展过程中，有哪些事件可认为是具有转 折点和里程碑意义的？电子计算机的飞速发展，什么因 素起着主要推动作用？ 答 ： 具有转折 点和里 程碑意义 的事件 ： 1. 1946 年，第 一台计算机ANIAC 问世， 标志着信息 时 代的开始
2、； 2. 1949年 ，第一台 存储程序 计算机EDSAC ，现代计算 机结构 冯.诺 依曼结 构的第一 个实现 ； 3. 1961年，DEC 推出PDP-1 计算机， 第一台 晶体管计 算机； 4. 1964年，IBM 推出System/360，第一台 集成电路 计算机 ； 5. 1976年，Cray 公司推出Gray-1 ，VLSI计 算机开 始普及。 计 算 机发展的推 动因素 ： 1. 技 术 的发展； 2. 应 用 需求的推 动。http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.
3、2 1.2 说明高级语言、汇编语言、机器语言三者的差别和 联系。 题解： 机器语言由 0 、1 代码组成，是机器能识别和执行的 一种语言； 汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表 示指令； 高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于数学的 语言，直观、通用、与具体机器无关。 汇编语言必须通过汇编器翻译成机器语言才能被机器 识别和执行；高级语言必须经过编译（和汇编）后才 能被机器识别和执行。http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.3 1.3 软、硬件之间的界面是确定不变的吗？
4、软、硬件在 功能设计上有何种关系存在？ 题解： 软硬件之间的接口不是确定不变的； 软硬件在功能设计上是等价的关系，除了最基本的器 件和电路外，任何硬件实现的操作都可以由软件实现； 任何软件实现的操作也可以直接由硬件实现。http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.4 1.4 你如何理解硬、软件逻辑等价性？ 题解： 计算机系统结构中，除最基本的功能必须由硬件实现 外，其他功能既可由硬件实现，也可由软件实现。 对于某个特定的功能来说，由硬件还是软件实现后所 能达到的计算机系统的性能是有差
5、异的。 通常，某个特定的功能由硬件实现比用软件实现的执 行速度快，但由硬件实现比用软件实现的成本高。而 由软件实现比硬件实现的灵活性好。http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.5 1.5 冯 诺 依曼计算 机的特点 是什么 ？ 题解： 1. 计 算 机由运算 器、控 制器、存 储器、 输人设 备和输出 设备五 大部 件组成。 2. 指 令 和数据均 用二进 制数表示 。 3. 指 令 和数据以 同等地 位存放于 存储器 内，并 可按地址 访问。 4. 指 令 由操作码 和地址 码
6、组成， 操作码 表示指 令的操作 性质， 地址 码 指 出操作数 的来源 。 5. 指 令 在存储器 内按顺 序存放。 通常， 指令是 顺序执行 的，也 可以 根 据 运算结果 或某种 设定条件 改变指 令执行 顺序。 6. 机 器 以运算器 为中心 ，输人输 出设备 与存储 器间的数 据传送 通过 运 算 器完成。http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.6 1.6 讨论将程序和数据存放在同一存储器中的优缺点。 题解： 优点：主存只有一个地址空间，编程简单，管理容易， 空间利用率
7、高； 缺点：指令与数据共享存储器访问总线，效率较低；http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.7 1.7 在存储程序计算机中，CPU正在执行的程序所包含 的指令和数据均以二进制形式存储于主存储器，CPU 需 要区分指令和数据吗？为什么？CPU如何区分？ 题解： 需要区分。 因为CPU将指令和数据从存储器取出后要进行不同 的操作。取出指令后放到指令寄存器IR 中，然后进行 指令译码等操作。而取出数据后放到数据寄存器中， 然后进行算术/逻辑等操作。http:/ Copyright 20
8、12 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.7 CPU通过不同的时间段来区分指令和数据，即：取指 周期（或取指微程序）取出的既为指令，执行周期 （或相应微程序）取出的既为数据。 另外也可通过地址来源区分，从PC指出的存储 单元取出的是指令，由指令地址码部分提供操作数地 址。http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.8 1.8 在存储程序计算机中，指令在主存储器中按顺序存 放 ，其优点是什么？ 解答： 可以比较
9、方便地按顺序存放和按顺序读取和执行； 顺序执行时指令寻址可以PC自增自动完成； 顺序执行时，指令中不需要给出下一条指令的地址， 有利于缩短指令字长度。http:/ Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved. 第一章 1.9 1.9 有时候软件优化可以很大程度上提高计算机系统的 性能。假设一个CPU执行一条乘法运算指令需要10ns， 减法指令需要1ns。请问： （1）执行d = ab a c需要花费CPU多少时间？ （2）如何优化计算使执行时间减少？ 题解： （1）执行d = ab a c需要花费CPU时间为21ns ； （2）合并式d = a b a c 为d = a (b-c), 则执行时间 为11ns。
