《计算机组成原理》课后习题答案

《计算机组成原理》是由蒋本珊编著，2004年清华大学出版社出版的21世纪大学本科计算机专业系列教材。该书可作为高等院校计算机及相关专业“计算机组成原理”课程的教材，也可供从事计算机工作的工程技术人员参考。

该书介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制。全书共分8章，主要内容分成两个部分：第1、2章介绍了计算机的基础知识；第3-8章介绍了计算机的各子系统（包括运算器、存储器、控制器、外部设备和输入输出子系统等）的基本组成原理、设计方法、相互关系以及各子系统互相连接构成整机系统的技术。

目录

• 第1章概论1
• 1.1电子计算机与存储程序控制1
• 1.1.1电子计算机的发展1
• 1.1.2存储程序概念2
• 1.2计算机的硬件组成3
• 1.2.1计算机的主要部件4
• 1.2.2计算机的总线结构5
• 1.2.3大、中型计算机的典型结构6
• 1.2.4不同对象观察到的计算机硬件系统7
• 1.3计算机系统9
• 1.3.1硬件与软件的关系9
• 1.3.2系列机和软件兼容10
• 1.3.3计算机系统的多层次结构10
• 1.3.4实际机器和虚拟机器12
• 1.4计算机的工作过程和主要性能指标12
• 1.4.1计算机的工作过程12
• 1.4.2计算机的主要性能指标13
• 习题15
• 第2章数据的机器层次表示16
• 2.1数值数据的表示16
• 2.1.1计算机中的数值数据16
• 2.1.2无符号数和带符号数17
• 2.1.3原码表示法17
• 2.1.4补码表示法18
• 2.1.5反码表示法20
• 2.1.6三种码制的比较与转换21
• 2.2机器数的定点表示与浮点表示22
• 2.2.1定点表示法22
• 2.2.2浮点表示法24
• 2.2.3浮点数阶码的移码表示法26
• 2.2.4定点、浮点表示法与定点、浮点计算机28
• 2.2.5浮点数尾数的基数29
• 2.2.6实用浮点数举例30
• 2.3非数值数据的表示32
• 2.3.1字符和字符串的表示32
• 2.3.2汉字的表示34
• 2.3.3统一代码36
• 2.4十进制数和数串的表示36
• 2.4.1十进制数的编码37
• 2.4.2十进制数串38
• 2.5现代微型计算机系统中的数据表示举例39
• 2.6数据校验码41
• 2.6.1奇偶校验码41
• 2.6.2海明校验码44
• 2.6.3循环冗余校验码47
• 习题49
• 第3章指令系统52
• 3.1指令格式52
• 3.1.1机器指令的基本格式52
• 3.1.2地址码结构53
• 3.1.3指令的操作码55
• 3.2寻址技术57
• 3.2.1编址方式58
• 3.2.2指令寻址和数据寻址59
• 3.2.3基本的数据寻址方式59
• 3.2.4变型或组合寻址方式65
• 3.3堆栈与堆栈操作68
• 3.3.1堆栈结构68
• 3.3.2堆栈操作70
• 3.4指令类型70
• 3.4.1数据传送类指令70
• 3.4.2运算类指令71
• 3.4.3程序控制类指令73
• 3.4.4输入输出类指令74
• 3.4.580x86指令系统举例75
• 习题78
• 第4章数值的机器运算81
• 4.1基本算术运算的实现81
• 4.1.1加法器81
• 4.1.2进位的产生和传递82
• 4.1.3并行加法器的快速进位83
• 4.2定点加减运算86
• 4.2.1原码加减运算86
• 4.2.2补码加减运算87
• 4.2.3补码的溢出判断与检测方法89
• 4.2.4补码定点加减运算的实现91
• 4.3带符号数的移位和舍入操作92
• 4.3.1带符号数的移位操作93
• 4.3.2带符号数的舍入操作94
• 4.4定点乘法运算95
• 4.4.1原码一位乘法95
• 4.4.2补码一位乘法98
• 4.4.3补码两位乘法101
• 4.4.4阵列乘法器103
• 4.5定点除法运算104
• 4.5.1原码除法运算104
• 4.5.2补码除法运算109
• 4.5.3阵列除法器112
• 4.6规格化浮点运算112
• 4.6.1浮点加减运算112
• 4.6.2浮点乘除运算115
• 4.6.3浮点运算器的实现116
• 4.7十进制整数的加法运算117
• 4.7.1一位十进制加法运算117
• 4.7.2十进制加法器119
• 4.7.3多位十进制加法120
• 4.8逻辑运算与实现121
• 4.9运算器的基本组成与实例123
• 4.9.1运算器结构123
• 4.9.2ALU举例125
• 4.9.3浮点运算器举例127
• 习题129
• 第5章存储系统和结构131
• 5.1存储系统的组成131
• 5.1.1存储器分类131
• 5.1.2存储系统层次结构133
• 5.2主存储器的组织134
• 5.2.1主存储器的基本结构134
• 5.2.2主存储器的存储单元135
• 5.2.3主存储器的主要技术指标136
• 5.2.4数据在主存中的存放137
• 5.3半导体随机存储器和只读存储器138
• 5.3.1RAM记忆单元电路138
• 5.3.2动态RAM的刷新141
• 5.3.3RAM芯片分析143
• 5.3.4半导体只读存储器146
• 5.3.5半导体存储器的封装148
• 5.4主存储器的连接与控制149
• 5.4.1主存容量的扩展149
• 5.4.2存储芯片的地址分配和片选151
• 5.4.3主存储器和CPU的连接154
• 5.4.4主存的校验156
• 5.4.5PC系列微型计算机的存储器接口157
• 5.5提高主存读写速度的技术161
• 5.5.1主存与CPU速度的匹配161
• 5.5.2FPMDRAM161
• 5.5.3EDODRAM162
• 5.5.4SDRAM162
• 5.5.5DDRSDRAM163
• 5.5.6RambusDRAM163
• 5.6多体交叉存储技术164
• 5.6.1并行访问存储器165
• 5.6.2交叉访问存储器165
• 5.7高速缓冲存储器167
• 5.7.1高速缓存工作原理167
• 5.7.2Cache的读写操作168
• 5.7.3地址映像168
• 5.7.4替换算法169
• 5.7.5更新策略170
• 5.7.6PC机中Cache技术的实现171
• 5.8虚拟存储器172
• 5.8.1虚拟存储器的基本概念172
• 5.8.2页式虚拟存储器173
• 5.8.3段式虚拟存储器174
• 5.8.4段页式虚拟存储器174
• 5.8.5快表与慢表175
• 习题176
• 第6章中央处理器179
• 6.1中央处理器的功能和组成179
• 6.1.1CPU的功能179
• 6.1.2CPU中的主要寄存器179
• 6.1.3CPU的组成181
• 6.1.4CPU的主要技术参数182
• 6.2控制器的组成和实现方法184
• 6.2.1控制器的基本组成184
• 6.2.2控制器的硬件实现方法186
• 6.3时序系统与控制方式187
• 6.3.1时序系统187
• 6.3.2控制方式189
• 6.3.3指令运行的基本过程190
• 6.3.4指令的微操作序列191
• 6.4微程序控制原理194
• 6.4.1微程序控制的基本概念194
• 6.4.2微指令编码法195
• 6.4.3微程序控制器的组成和工作过程198
• 6.4.4微程序入口地址的形成199
• 6.4.5后继微地址的形成200
• 6.4.6微程序设计200
• 6.5控制单元的设计203
• 6.5.1简单的CPU模型203
• 6.5.2组合逻辑控制单元设计206
• 6.5.3微程序控制单元设计211
• 6.6流水线技术214
• 6.6.1重叠控制214
• 6.6.2先行控制原理215
• 6.6.3流水工作原理216
• 6.7精简指令系统计算机218
• 6.7.1从复杂指令系统到精简指令系统219
• 6.7.2RISC的特点和优势219
• 6.7.3RISC基本技术220
• 习题221
• 第7章外部设备226
• 7.1外部设备概述226
• 7.1.1外部设备的分类226
• 7.1.2外部设备的地位和作用227
• 7.2磁介质存储器的性能和原理228
• 7.2.1磁介质存储器的读写228
• 7.2.2磁介质存储器的技术指标229
• 7.2.3数字磁记录方式231
• 7.2.4编码方式的比较233
• 7.3磁介质存储设备235
• 7.3.1硬盘存储器的基本结构与分类235
• 7.3.2硬盘驱动器235
• 7.3.3硬盘的信息分布和磁盘地址236
• 7.3.4硬盘存储器的技术参数238
• 7.3.5硬盘控制逻辑239
• 7.3.6硬盘的分区域记录240
• 7.3.7软磁盘存储器242
• 7.4磁盘阵列243
• 7.4.1RAID简介243
• 7.4.2RAID的分级244
• 7.5光盘存储器245
• 7.5.1光盘存储器的类型245
• 7.5.2光盘存储器的组成及工作原理246
• 7.5.3光盘驱动器248
• 7.5.4DVD249
• 7.6新型辅助存储器250
• 7.6.1大容量可移动存储器251
• 7.6.2闪存卡和USB电子盘253
• 7.7键盘输入设备254
• 7.7.1键开关与键盘类型254
• 7.7.2键盘扫描255
• 7.7.3微型计算机键盘256
• 7.8其他输入设备259
• 7.8.1鼠标器259
• 7.8.2其他定位设备260
• 7.8.3扫描仪260
• 7.9打印输出设备263
• 7.9.1打印机概述263
• 7.9.2打印机的主要性能指标264
• 7.9.3针式打印机工作原理265
• 7.9.4喷墨打印机工作原理267
• 7.9.5激光打印机工作原理268
• 7.10显示设备269
• 7.10.1显示器概述269
• 7.10.2CRT显示器270
• 7.10.3字符显示器的工作原理273
• 7.10.4图形显示器的工作原理276
• 7.10.5LCD显示器278
• 7.10.6视频显示标准280
• 习题281
• 第8章输入输出系统284
• 8.1主机与外设的连接284
• 8.1.1输入输出接口284
• 8.1.2接口的功能和基本组成285
• 8.1.3外设的识别与端口寻址287
• 8.1.4输入输出信息传送控制方式289
• 8.2程序查询方式及其接口290
• 8.2.1程序查询方式290
• 8.2.2程序查询方式接口292
• 8.3中断系统和程序中断方式294
• 8.3.1中断的基本概念294
• 8.3.2中断请求和中断判优296
• 8.3.3中断响应和中断处理300
• 8.3.4多重中断与中断屏蔽303
• 8.3.5中断全过程307
• 8.3.6程序中断接口结构307
• 8.4DMA方式及其接口309
• 8.4.1DMA方式的基本概念309
• 8.4.2DMA接口310
• 8.4.3DMA传送方法与传送过程313
• 8.5通道控制方式316
• 8.5.1通道的基本概念316
• 8.5.2通道的类型与结构317
• 8.5.3通道程序320
• 8.5.4通道工作过程322
• 8.6总线技术323
• 8.6.1总线通信控制323
• 8.6.2总线管理325
• 8.6.3总线类型和总线标准327
• 8.6.4I/O接口标准330
• 习题333
• 索引336
• 参考文献347