《计算机组成与体系结构 基本原理 设计技术与工程实现（第3版）》课后习题答案

《计算机组成与体系结构 基本原理 设计技术与工程实现》书包括数字电路基础（先修部分）、计算机组成（主体部分）、计算机体系结构（提高部分）3部分内容，共13章，重点讲解计算机系统的完整组成和提高性能的可行途径。作为硬件课程教材，兼顾到计算机科学与技术专业中偏工程技术方向、偏软件方向的本科生，也可用于软件学院和计算机应用方向的学生。

目录

• CONTENTS
• 第1章计算机系统概述1
• 1.1计算机系统的基本组成及其层次结构1
• 1.2计算机硬件的5个功能部件及其功能4
• 1.3计算机系统主要的技术与性能指标7
• 1.4计算机的体系结构、组成和实现概述9
• 1.5计算机发展进步、分类和拓展应用的进程12
• 本章内容小结和学习方法建议15
• 习题与思考题15
• 第2章数字电路基础和常用器件17
• 2.1数字电路的基本元件17
• 2.1.1晶体二极管与三极管17
• 2.1.2应用案例19
• 2.2数字电路基础及其相关处理方法20
• 2.2.13种基本逻辑关系20
• 2.2.2逻辑函数及其描述方法23
• 2.2.3逻辑函数的特性、规则与应用24
• 2.3组合逻辑电路及时序逻辑电路25
• 2.3.1常用逻辑门器件26
• 2.3.2时序逻辑电路29
• 2.3.3存储器芯片简介31
• 2.3.4几个专用功能器件和存储器芯片的引脚图32
• 2.4现场可编程逻辑器件及其应用34
• 2.4.1现场可编程器件概述34
• 2.4.2CPLD和FPGA的编程与应用37
• 本章内容小结和学习方法建议37
• 习题与思考题37
• 第3章数据表示、运算算法和线路实现39
• 3.1数字化信息编码的概念和二进制编码知识39
• 3.1.1数字化信息编码的概念39
• 3.1.2二进制编码和码制转换40
• 3.1.3检错纠错码45
• 3.2数据表示50
• 3.2.1逻辑类型数据的表示50
• 3.2.2字符类型数据的表示50
• 3.2.3多媒体信息编码53
• 3.2.4数值类型数据的表示55
• 3.3二进制数值数据的编码方案与运算算法60
• 3.3.1原码、反码、补码的定义60
• 3.3.2补码加、减运算规则和电路实现65
• 3.3.3原码一位乘法、除法的实现方案66
• 3.3.4实现乘法、除法的其他方案71
• 本章内容小结和学习方法建议76
• 习题与思考题77
• 目录计算机组成与体系结构（第3版）第4章运算器部件79
• 4.1算术逻辑运算单元的功能设计与线路实现79
• 4.2定点运算器81
• 4.2.1定点运算器部件的功能、组成与控制概述81
• 4.2.2设计实现一个简单的原理性8位运算器模型82
• 4.2.3运算器芯片Am2901实例与使用86
• 4.2.4MIPS多指令周期CPU系统的运算器的组成及其功能90
• 4.3浮点运算和浮点运算器92
• 4.3.1浮点数的运算规则92
• 4.3.2浮点运算器举例96
• 本章内容小结和学习方法建议98
• 习题与思考题99
• 第5章指令系统和汇编语言程序设计102
• 5.1指令格式和指令系统概述102
• 5.1.1指令的定义和指令格式102
• 5.1.2操作码的组织与编码103
• 5.1.3有关操作数的类型、个数、来源、去向和地址安排104
• 5.1.4指令的分类105
• 5.1.5指令周期及其对计算机性能和硬件结构的影响106
• 5.2基本寻址方式概述108
• 5.3指令系统举例111
• 5.3.1Pentium Ⅱ计算机的指令系统111
• 5.3.2MIPS32计算机的指令系统113
• 5.3.3PDP11计算机的指令系统114
• 5.3.4教学计算机的指令系统116
• 5.4教学计算机的汇编语言程序设计120
• 5.4.1汇编语言及其程序设计中的有关概念120
• 5.4.2教学计算机的汇编程序设计举例121
• 本章内容小结和学习方法建议127
• 习题与思考题127
• 第6章控制器部件130
• 6.1控制器的功能与组成概述130
• 6.2硬布线控制器132
• 6.2.1硬布线控制器的组成和运行原理简介132
• 6.2.2MIPS32计算机的控制器简介133
• 6.2.3TEC_XP_Ⅱ教学计算机的硬布线控制器的设计与实现139
• 6.3微程序控制器部件149
• 6.3.1微程序控制器的基本组成和运行原理150
• 6.3.2微程序设计中的下地址形成逻辑和微程序设计152
• 6.3.3TECXPⅡ教学计算机的微程序控制器的设计与实现155
• 本章内容小结和学习方法建议161
• 习题与思考题162
• 第7章多级结构存储器系统和主存储器166
• 7.1存储器系统概述166
• 7.1.1存储器分类166
• 7.1.2存储器系统目标167
• 7.1.3多级结构存储器系统169
• 7.2主存储器170
• 7.2.1主存储器概述170
• 7.2.2动态存储器的存储原理172
• 7.2.3静态存储器的存储原理173
• 7.2.4存储器容量扩展174
• 7.3教学计算机的主存储器实例176
• 7.4提高主存储器性能的途径179
• 本章内容小结和学习方法建议181
• 习题与思考题181
• 第8章高速缓冲存储器和虚拟存储器183
• 8.1高速缓冲存储器183
• 8.1.1Cache的运行原理183
• 8.1.2Cache的3种映像方式185
• 8.1.3Cache实用中的问题187
• 8.2虚拟存储器190
• 8.2.1虚拟存储器的概念介绍190
• 8.2.2段式存储管理190
• 8.2.3页式存储管理191
• 本章内容小结和学习方法建议193
• 习题与思考题193
• 第9章外部存储器设备196
• 9.1外存设备概述196
• 9.1.1主要技术指标196
• 9.1.2磁记录原理与记录方式197
• 9.2磁盘设备199
• 9.2.1磁记录介质199
• 9.2.2磁盘驱动器200
• 9.2.3磁盘控制器201
• 9.3磁盘阵列202
• 9.4光盘设备205
• 9.4.1只读光盘205
• 9.4.2可刻光盘206
• 9.4.3可擦写光盘208
• 9.4.4DVD208
• 9.4.5BluRay209
• 本章内容小结和学习方法建议209
• 习题与思考题209
• 第10章输入输出设备210
• 10.1输入输出设备概述210
• 10.2常用的输入设备211
• 10.3常用的输出设备212
• 10.3.1点阵式输出设备基本原理212
• 10.3.2显示器的组成和运行原理214
• 10.3.3打印机的组成和运行原理217
• 10.3.4计算机终端221
• 本章内容小结和学习方法建议221
• 习题与思考题222
• 第11章输入输出系统223
• 11.1计算机输入输出系统概述223
• 11.2计算机总线224
• 11.2.1总线概述224
• 11.2.2总线结构226
• 11.2.3总线宽度227
• 11.2.4总线时钟228
• 11.2.5总线仲裁230
• 11.2.6总线举例232
• 11.3输入输出接口238
• 11.3.1输入输出接口的功能238
• 11.3.2通用可编程接口组成239
• 11.3.3输入输出接口举例239
• 11.4输入输出方式242
• 11.4.1程序直接控制方式242
• 11.4.2程序中断传送方式243
• 11.4.3直接存储器访问方式245
• 11.4.4I/O通道控制方式247
• 11.4.5外围处理机方式247
• 本章内容小结和学习方法建议247
• 习题与思考题248
• 第12章流水线技术250
• 12.1流水线的基本概念250
• 12.1.1流水线的概念250
• 12.1.2流水线的表示方法252
• 12.1.3流水线的特点253
• 12.1.4流水线的分类方法254
• 12.2流水线的性能指标257
• 12.2.1流水线的吞吐率257
• 12.2.2流水线的加速比260
• 12.2.3流水线的效率260
• 12.2.4流水线的最佳段数261
• 12.3DLX指令集与DLX流水线261
• 12.3.1DLX指令集结构介绍261
• 12.3.2DLX的一种简单实现266
• 12.3.3DLX流水线的实现原理268
• 12.4流水线中的相关问题271
• 12.4.1结构相关271
• 12.4.2数据相关273
• 12.4.3控制相关279
• 12.5指令级并行技术284
• 12.5.1基本概念284
• 12.5.2多指令发射技术284
• 本章内容小结和学习方法建议287
• 习题与思考题288
• 第13章并行计算机体系结构289
• 13.1计算机体系结构概述289
• 13.1.1计算机体系结构的发展289
• 13.1.2计算机体系结构的分类290
• 13.1.3并行计算机体系结构分类292
• 13.2并行计算机系统的设计问题293
• 13.2.1并行计算机系统的互联网络293
• 13.2.2并行计算机系统的性能问题298
• 13.2.3并行计算机系统的软件问题300
• 13.3SIMD计算机简介301
• 13.3.1阵列处理机301
• 13.3.2向量处理机302
• 13.4共享内存的多处理机系统304
• 13.4.1一致性内存访问的UMA多处理机系统305
• 13.4.2非一致性内存访问的NUMA多处理机系统310
• 13.4.3基于Cache内存访问的COMA多处理机系统312
• 13.5基于消息传递的多计算机系统312
• 13.5.1大规模并行处理机314
• 13.5.2工作站集群315
• 本章内容小结和学习方法建议315
• 习题与思考题316
• 参考文献317