《计算机组成与结构(第4版)》课后习题答案

本书共分12章，第1章～第10章主要论述计算机的基本组成原理和结构。内容包括数制和码制，基本逻辑部件，构成整个计算机系统的中央处理器(CPU)、存储器系统、输入输出(I/O)系统以及计算机网络等。并注意与当代先进的计算机技术相结合，例如在书中讨论了流水线组织、多级cache\,系统总线和外设接口的最新进展等。第11章全面讨论了各种类型的计算机，诸如微机、便携机、PDA、工作站/服务器、多媒体、并行多处理机等。第12章简单介绍了计算机的硬件设计方法。 

本书可作为理工科大学生学习“计算机组成与结构”课程或“计算机组成原理”课程的教科书，也可供从事计算机事业的工程技术人员参考。

目录

• 第1章计算机系统概论1
• 1.1计算机的语言1
• 1.2计算机的硬件3
• 1.3计算机系统的层次结构4
• 1.4电子计算机的发展简史6
• 1.5计算机的应用12
• 1.6计算机网络14
• 1.6.1计算机网络基础知识14
• 1.6.2局域网15
• 1.6.3广域网和网络协议(ISO/OSI基本参考模型、TCP/IP协议）16
• 1.6.4网络互连设备21
• 习题22
• 第2章计算机的逻辑部件24
• 2.1计算机中常用的组合逻辑电路24
• 2.1.1三态电路24
• 2.1.2异或门及其应用26
• 2.1.3加法器28
• 2.1.4算术逻辑单元30
• 2.1.5译码器34
• 2.1.6数据选择器35
• 2.2时序逻辑电路36
• 2.2.1触发器36
• 2.2.2寄存器和移位寄存器39
• 2.2.3计数器41
• 2.3阵列逻辑电路43
• 2.3.1只读存储器(ROM)43
• 2.3.2可编程序逻辑阵列(PLA)45
• 2.3.3可编程序阵列逻辑(PAL)50
• 2.3.4通用阵列逻辑(GAL)51
• 2.3.5门阵列(GA)、宏单元阵列(MCA)、标准单元阵列(SCA)52
• 2.3.6可编程序门阵列(PGA)61
• 习题66
• 第3章运算方法和运算部件68
• 3.1数据的表示方法和转换68
• 3.1.1数值型数据的表示和转换68
• 3.1.2十进制数的编码与运算71
• 3.2带符号的二进制数据在计算机中的表示方法及加减法运算73
• 3.2.1原码、补码、反码及其加减法运算73
• 3.2.2加减法运算的溢出处理78
• 3.2.3定点数和浮点数79
• 3.3二进制乘法运算81
• 3.3.1定点数一位乘法81
• 3.3.2定点数二位乘法87
• 3.3.3阵列乘法器91
• 3.4二进制除法运算91
• 3.4.1定点除法运算91
• 3.4.2提高除法运算速度的方法举例96
• 3.5浮点数的运算方法98
• 3.5.1浮点数的加减法运算98
• 3.5.2浮点数的乘除法运算100
• 3.6运算部件103
• 3.7数据校验码105
• 3.7.1奇偶校验码105
• 3.7.2海明校验码106
• 3.7.3循环冗余校验(CRC)码109
• 习题112
• 第4章主存储器115
• 4.1主存储器处于全机中心地位115
• 4.2主存储器分类115
• 4.3主存储器的主要技术指标116
• 4.4主存储器的基本操作116
• 4.5读/写存储器117
• 4.6非易失性半导体存储器125
• 4.7DRAM的研制与发展127
• 4.8半导体存储器的组成与控制129
• 4.9多体交叉存储器134
• 4.9.1编址方式134
• 4.9.2重叠与交叉存取控制135
• 习题136
• 第5章指令系统138
• 5.1指令系统的发展138
• 5.2指令格式139
• 5.2.1指令格式139
• 5.2.2指令操作码的扩展技术141
• 5.2.3指令长度与字长的关系143
• 5.3数据表示143
• 5.4寻址方式(编址方式)145
• 5.5指令类型148
• 5.5.1指令的分类及功能149
• 5.5.2双字长运算(子程序举例)156
• 5.6指令系统的兼容性157
• 5.7精简指令系统计算机(RISC)和复杂指令系统计算机(CISC)158
• 5.7.1什么是复杂指令系统计算机158
• 5.7.2RISC的产生与发展158
• 5.7.3RISC的特点159
• 5.8指令系统举例160
• 5.8.1SPARC的指令系统160
• 5.8.2Pentium微处理器指令系统163
• 5.8.3IBM大型机指令系统165
• 5.8.4向量指令举例166
• 5.9机器语言、汇编语言和高级语言168
• 习题169
• 第6章中央处理器171
• 6.1计算机的硬件系统172
• 6.2控制器的组成176
• 6.2.1控制器的功能176
• 6.2.2控制器的组成177
• 6.2.3指令执行过程178
• 6.3微程序控制计算机的基本工作原理182
• 6.3.1微程序控制的基本概念182
• 6.3.2实现微程序控制的基本原理183
• 6.4微程序设计技术192
• 6.4.1微指令的编译法(编码译码方法)192
• 6.4.2微程序流的控制194
• 6.4.3微指令格式200
• 6.4.4微程序控制存储器和动态微程序设计201
• 6.4.5微程序设计语言204
• 6.5硬布线控制的计算机206
• 6.5.1时序与节拍206
• 6.5.2操作控制信号的产生208
• 6.5.3控制器的组成210
• 6.5.4硬布线控制逻辑设计中的若干问题212
• 6.5.5硬布线控制与微程序控制的比较214
• 6.6控制器的控制方式215
• 6.7流水线工作原理216
• 6.8CPU举例220
• 6.8.1RISC的CPU220
• 6.8.2RISC的编译系统229
• 6.8.3Pentium微处理器231
• 6.9计算机的加电及控制过程232
• 习题234
•  [2]
• 第7章存储系统239
• 7.1存储系统的层次结构239
• 7.2高速缓冲存储器(cache)240
• 7.2.1cache存储器工作原理240
• 7.2.2cache存储器组织242
• 7.2.3cache存储器举例245
• 7.2.4多层次cache存储器248
• 7.3虚拟存储器250
• 7.3.1虚拟存储器概述250
• 7.3.2页式虚拟存储器251
• 7.3.3段页式虚拟存储器253
• 7.3.4虚拟存储器工作的全过程254
• 7.3.5Pentium处理机的虚拟存储器256
• 7.3.6存储管理部件(MMU)256
• 7.4相联存储器257
• 7.5存储保护258
• 习题259
• 第8章辅助存储器262
• 8.1辅助存储器的种类与技术指标262
• 8.2磁记录原理与记录方式264
• 8.2.1磁记录原理264
• 8.2.2磁记录介质与磁头265
• 8.2.3磁记录方式268
• 8.3硬磁盘存储器273
• 8.3.1硬磁盘存储器的种类及基本结构273
• 8.3.2硬磁盘驱动器(HDD)及硬磁盘控制器(HDC)274
• 8.3.3磁盘cache278
• 8.3.4磁盘阵列存储器278
• 8.3.5硬磁盘驱动器的发展动向280
• 8.4软磁盘存储器281
• 8.4.1概述281
• 8.4.2软磁盘的记录格式281
• 8.4.3软磁盘驱动器和控制器283
• 8.4.4软磁盘驱动器发展动向283
• 8.5磁带存储器284
• 8.5.1磁带机的结构284
• 8.5.2磁带的记录格式286
• 8.5.3循环冗余校验码(CRC)288
• 8.5.4磁带机的发展动向290
• 8.6光盘存储器291
• 8.6.1光盘存储器种类291
• 8.6.2光盘的读写原理293
• 8.6.3光盘存储器的组成294
• 8.7硬盘、软盘、磁带和光盘存储器的综合比较295
• 8.8固态盘296
• 习题297
• 第9章输入输出(I/O)设备299
• 9.1外部设备概述299
• 9.2输入设备300
• 9.2.1键盘300
• 9.2.2光笔、图形板和画笔(或游动标)输入301
• 9.2.3鼠标、跟踪球和操作杆输入302
• 9.2.4触摸屏303
• 9.2.5图像输入设备(摄像机和数字照相机)304
• 9.2.6条形码及其技术305
• 9.2.7光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统306
• 9.3输出设备——显示器310
• 9.3.1显示技术中的有关术语310
• 9.3.2显示设备种类312
• 9.3.3字符显示器315
• 9.3.4图形和图像显示317
• 9.4输出设备——打印机318
• 9.4.1点阵针式打印机318
• 9.4.2激光打印机319
• 9.4.3喷墨打印机322
• 9.4.4热转印打字机325
• 9.4.5打印机的发展趋势326
• 9.5汉字处理技术327
• 9.5.1汉字编码标准327
• 9.5.2汉字的输入方法328
• 9.5.3汉字的存储329
• 9.5.4汉字的输出330
• 习题330
• 第10章输入输出(I/O)系统332
• 10.1输入输出(I/O)系统概述332
• 10.1.1输入输出设备的编址及设备控制器的基本功能332
• 10.1.2I/O设备数据传送控制方式333
• 10.2程序中断输入输出方式335
• 10.2.1中断的作用、产生和响应335
• 10.2.2中断处理337
• 10.2.3程序中断设备接口的组成和工作原理341
• 10.3DMA输入输出方式344
• 10.3.1DMA三种工作方式344
• 10.3.2DMA控制器组成344
• 10.3.3DMA的数据传送过程346
• 10.4通道控制方式和外围处理机方式347
• 10.4.1I/O通道的种类348
• 10.4.2I/O处理机(IOP)和外围处理机349
• 10.5总线结构350
• 10.5.1总线类型350
• 10.5.2总线组成351
• 10.5.3微机总线353
• 10.6外设接口357
• 10.6.1ATA(IDE)和SATA接口357
• 10.6.2SCSI、SAS和iSCSI接口359
• 10.6.3光纤通道FC和InfiniBand363
• 10.6.4PCMCIA364
• 10.6.5串行通信接口RS232、USB和IEEE　1394364
• 10.6.6Pentium处理器外围接口（芯片组）介绍366
• 10.6.7网络存储——SAN和NAS367
• 习题369
• 第11章计算机系统372
• 11.1计算机系统概述372
• 11.1.1计算机系统的分类372
• 11.1.2提高计算机系统运算速度的方法373
• 11.1.3开放系统373
• 11.1.4计算机系统的性能评测374
• 11.2微机系统376
• 11.2.1微处理器及个人计算机(PC)376
• 11.2.2台式机、笔记本式计算机、PDA和智能手机378
• 11.2.3商用计算机和家用计算机382
• 11.2.4嵌入式计算机和片上系统383
• 11.2.5智能卡和电子标签385
• 11.3工作站和服务器388
• 11.3.1工作站388
• 11.3.2服务器388
• 11.3.3瘦客户机390
• 11.4多媒体计算机390
• 11.4.1概述390
• 11.4.2多媒体计算机系统的组成391
• 11.4.3多媒体计算机系统的关键技术392
• 11.4.4多媒体计算机的用途与实例393
• 11.5超级标量处理机、超级流水线处理机和超长指令字处理机393
• 11.5.1超级标量、超级流水线和超长指令字处理机特点393
• 11.5.2超级标量处理器举例——Ultra SPARC Ⅳ+处理器395
• 11.6向量处理机396
• 11.7阵列处理机和多处理机系统398
• 11.7.1SIMD并行处理机系统(阵列处理机系统)398
• 11.7.2多处理机系统399
• 11.7.3SGI Origin多处理机体系结构402
• 11.7.4高性能计算和网格计算406
• 习题408
• 第12章计算机硬件设计和实现导论409
• 12.1计算机硬件的总体设计409
• 12.1.1计算机硬件设计过程409
• 12.1.2指令系统的模拟与仿真413
• 12.1.3微程序设计自动化414
• 12.1.4引进、消化、吸收、创新415
• 12.2集成电路设计概述415
• 12.2.1集成电路的设计过程416
• 12.2.2硬件描述语言(VHDL)418
• 12.3电子设计自动化EDA428
• 12.3.1面向SoC的系统级设计428
• 12.3.2集成电路物理设计430
• 习题432
• 习题答案434
• 参考文献450