《计算机组成原理(教师用书)》课后习题答案

《计算机组成原理（第2版）》是由蒋本珊编著，2012年清华大学出版社出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材、北京高等教育精品教材、21世纪大学本科计算机专业系列教材。 该书可以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11.1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7
• 1.2.4不同对象观察到的计算机硬件系统7
• 1.2.5冯·诺依曼结构和哈佛结构的存储器设计思想9
• 1.3计算机系统10
• 1.3.1硬件与软件的关系10
• 1.3.2系列机和软件兼容11
• 1.3.3计算机系统的多层次结构12
• 1.3.4实际机器和虚拟机器13
• 1.4计算机的工作过程和主要性能指标13
• 1.4.1计算机的工作过程13
• 1.4.2计算机的主要性能指标14
• 习题16
• 第2章数据的机器层次表示17
• 2.1数值数据的表示17
• 2.1.1计算机中的数值数据17
• 2.1.2无符号数和带符号数18
• 2.1.3原码表示法18
• 2.1.4补码表示法19
• 2.1.5反码表示法21
• 2.1.63种机器数的比较与转换22
• 2.2机器数的定点表示与浮点表示23
• 2.2.1定点表示法23
• 2.2.2浮点表示法25
• 2.2.3浮点数阶码的移码表示法27
• 2.2.4定点、浮点表示法与定点、浮点计算机29
• 2.2.5浮点数尾数的基数30
• 2.2.6实用浮点数举例31
• 2.3非数值数据的表示33
• 2.3.1字符和字符串的表示33
• 2.3.2汉字的表示35
• 2.3.3统一代码38
• 2.4十进制数和数串的表示39
• 2.4.1十进制数的编码39
• 2.4.2十进制数串41
• 2.5现代微型计算机系统中的数据表示举例42
• 2.6数据校验码44
• 2.6.1奇偶校验码44
• 2.6.2海明校验码46
• 2.6.3循环冗余校验码50
• 习题52
• 第3章指令系统55
• 3.1指令格式55
• 3.1.1机器指令的基本格式55
• 3.1.2地址码结构56
• 3.1.3指令的操作码58
• 3.2寻址技术61
• 3.2.1编址方式61
• 3.2.2指令寻址和数据寻址62
• 3.2.3基本的数据寻址方式63
• 3.2.4变型或组合寻址方式69
• 3.3堆栈与堆栈操作71
• 3.3.1堆栈结构71
• 3.3.2堆栈操作73
• 3.4指令类型74
• 3.4.1数据传送类指令74
• 3.4.2运算类指令75
• 3.4.3程序控制类指令76
• 3.4.4输入输出类指令78
• 3.4.580x86指令系统举例78
• 3.5指令系统的发展82
• 3.5.1x86架构的扩展指令集82
• 3.5.2从复杂指令系统到精简指令系统83
• 3.5.3VLIW和EPIC83
• 习题85
• 第4章数值的机器运算88
• 4.1基本算术运算的实现88
• 4.1.1加法器88
• 4.1.2进位的产生和传递90
• 4.1.3并行加法器的快速进位90
• 4.2定点加减运算93
• 4.2.1原码加减运算93
• 4.2.2补码加减运算94
• 4.2.3补码的溢出判断与检测方法96
• 4.2.4补码定点加减运算的实现99
• 4.3带符号数的移位和舍入操作99
• 4.3.1带符号数的移位操作100
• 4.3.2带符号数的舍入操作101
• 4.4定点乘法运算102
• 4.4.1原码一位乘法102
• 4.4.2补码一位乘法104
• 4.4.3补码两位乘法108
• 4.4.4阵列乘法器110
• 4.5定点除法运算111
• 4.5.1原码除法运算111
• 4.5.2补码除法运算114
• 4.5.3阵列除法器118
• 4.6规格化浮点运算118
• 4.6.1浮点加减运算119
• 4.6.2浮点乘除运算121
• 4.6.3浮点运算器的实现123
• 4.7十进制整数的加法运算123
• 4.7.1一位十进制加法运算123
• 4.7.2十进制加法器125
• 4.7.3多位十进制加法126
• 4.8逻辑运算与实现127
• 4.9运算器的基本组成与实例129
• 4.9.1运算器结构129
• 4.9.2ALU举例131
• 4.9.3浮点运算器举例133
• 习题135
• 第5章存储系统和结构138
• 5.1存储系统的组成138
• 5.1.1存储器分类138
• 5.1.2存储系统层次结构140
• 5.2主存储器的组织141
• 5.2.1主存储器的基本结构141
• 5.2.2主存储器的存储单元142
• 5.2.3主存储器的主要技术指标143
• 5.2.4数据在主存中的存放144
• 5.3半导体随机存储器和只读存储器145
• 5.3.1RAM记忆单元电路146
• 5.3.2动态RAM的刷新148
• 5.3.3RAM芯片分析151
• 5.3.4半导体只读存储器154
• 5.3.5半导体存储器的封装156
• 5.4主存储器的连接与控制156
• 5.4.1主存容量的扩展157
• 5.4.2存储芯片的地址分配和片选159
• 5.4.3主存储器和CPU的连接161
• 5.4.4主存的校验163
• 5.4.5PC系列微型计算机的存储器接口164
• 5.5提高主存读写速度的技术168
• 5.5.1主存与CPU速度的匹配168
• 5.5.2FPMDRAM168
• 5.5.3EDODRAM169
• 5.5.4SDRAM169
• 5.5.5DDRSDRAM170
• 5.5.6DDR2SDRAM和DDR3SDRAM171
• 5.5.7RambusDRAM171
• 5.5.8双通道内存技术172
• 5.6多体交叉存储技术173
• 5.6.1并行访问存储器173
• 5.6.2交叉访问存储器173
• 5.7高速缓冲存储器175
• 5.7.1高速缓存工作原理175
• 5.7.2Cache的读写操作176
• 5.7.3地址映像177
• 5.7.4替换算法177
• 5.7.5更新策略179
• 5.7.6PC机中Cache技术的实现179
• 5.8虚拟存储器180
• 5.8.1虚拟存储器的基本概念180
• 5.8.2页式虚拟存储器181
• 5.8.3段式虚拟存储器182
• 5.8.4段页式虚拟存储器183
• 5.8.5快表与慢表183
• 习题184
• 第6章中央处理器187
• 6.1中央处理器的功能和组成187
• 6.1.1CPU的功能187
• 6.1.2CPU中的主要寄存器187
• 6.1.3CPU的组成189
• 6.1.4CPU的主要技术参数190
• 6.2控制器的组成和实现方法192
• 6.2.1控制器的基本组成193
• 6.2.2控制器的硬件实现方法194
• 6.3时序系统与控制方式195
• 6.3.1时序系统196
• 6.3.2控制方式198
• 6.3.3指令运行的基本过程199
• 6.3.4指令的微操作序列200
• 6.4微程序控制原理202
• 6.4.1微程序控制的基本概念202
• 6.4.2微指令编码法204
• 6.4.3微程序控制器的组成和工作过程206
• 6.4.4微程序入口地址的形成208
• 6.4.5后继微地址的形成208
• 6.4.6微程序设计209
• 6.5控制单元的设计212
• 6.5.1简单的CPU模型212
• 6.5.2组合逻辑控制单元设计215
• 6.5.3微程序控制单元设计220
• 6.6流水线技术223
• 6.6.1重叠控制223
• 6.6.2先行控制原理224
• 6.6.3流水工作原理225
• 6.7精简指令系统计算机227
• 6.7.1RISC的特点和优势227
• 6.7.2RISC基本技术229
• 6.8微处理器中的新技术230
• 6.8.1超标量和超流水线技术230
• 6.8.2EPIC的指令级并行处理230
• 6.8.3超线程技术231
• 6.8.4双核与多核技术231
• 习题233
• 第7章外部设备237
• 7.1外部设备概述237
• 7.1.1外部设备的分类237
• 7.1.2外部设备的地位和作用238
• 7.2磁介质存储器的性能和原理239
• 7.2.1磁介质存储器的读写239
• 7.2.2磁介质存储器的技术指标241
• 7.2.3数字磁记录方式242
• 7.2.4编码方式的比较245
• 7.3磁介质存储设备246
• 7.3.1硬盘存储器的基本结构与分类246
• 7.3.2硬盘驱动器247
• 7.3.3硬盘的信息分布和磁盘地址248
• 7.3.4硬盘存储器的技术参数249
• 7.3.5硬盘的分区域记录252
• 7.3.6硬盘的NCQ技术252
• 7.3.7软磁盘存储器253
• 7.4磁盘阵列254
• 7.4.1RAID简介255
• 7.4.2RAID的分级255
• 7.5光盘存储器257
• 7.5.1光盘存储器的类型257
• 7.5.2光盘存储器的组成及工作原理257
• 7.5.3光盘驱动器260
• 7.5.4DVD261
• 7.6新型辅助存储器262
• 7.6.1大容量可移动存储器262
• 7.6.2闪存卡和USB电子盘265
• 7.7键盘输入设备266
• 7.7.1键开关与键盘类型266
• 7.7.2键盘扫描267
• 7.7.3微型计算机键盘268
• 7.8其他输入设备271
• 7.8.1鼠标器271
• 7.8.2其他定位设备272
• 7.8.3扫描仪272
• 7.9打印输出设备275
• 7.9.1打印机概述275
• 7.9.2打印机的主要性能指标276
• 7.9.3针式打印机工作原理276
• 7.9.4喷墨打印机工作原理278
• 7.9.5激光打印机工作原理280
• 7.10显示设备281
• 7.10.1显示器概述281
• 7.10.2CRT显示器281
• 7.10.3字符显示器的工作原理285
• 7.10.4图形显示器的工作原理288
• 7.10.5LCD显示器290
• 7.10.6视频显示标准292
• 7.10.7微型计算机的显示适配器294
• 习题294
• 第8章输入输出系统297
• 8.1主机与外设的连接297
• 8.1.1输入输出接口297
• 8.1.2接口的功能和基本组成298
• 8.1.3外设的识别与端口寻址300
• 8.1.4输入输出信息传送控制方式302
• 8.2程序查询方式及其接口303
• 8.2.1程序查询方式304
• 8.2.2程序查询方式接口305
• 8.3中断系统和程序中断方式307
• 8.3.1中断的基本概念307
• 8.3.2中断请求和中断判优310
• 8.3.3中断响应和中断处理313
• 8.3.4多重中断与中断屏蔽317
• 8.3.5中断全过程321
• 8.3.6程序中断接口结构322
• 8.4DMA方式及其接口323
• 8.4.1DMA方式的基本概念323
• 8.4.2DMA接口324
• 8.4.3DMA传送方法与传送过程328
• 8.5通道控制方式330
• 8.5.1通道的基本概念330
• 8.5.2通道的类型与结构331
• 8.5.3通道程序334
• 8.5.4通道工作过程337
• 8.6总线技术337
• 8.6.1总线通信控制338
• 8.6.2总线管理339
• 8.6.3总线类型和总线标准342
• 8.6.4I/O接口标准344
• 习题348
• 索引351
• 参考文献362
• 目录ⅩVII