第2章计算机体系结构习题与答案

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1、第二章习题(1)复习题1.简述冯•诺依曼原理，冯•诺依曼结构计算机包含哪儿部分部件，其结构以何部件为中心？答：冯•诺依曼理论的要点包括：指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；指令格式使用二进制机器码表示；用程序存储控制方式工作。这3条合称冯•诺依曼原理冯•诺依曼计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，整个结构一般以运算器为中心，也可以以控制器为中心。2.简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。答：计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是锁件了

2、系统的结构概念及其功能特性。计算机组成(computerorganization)是依据计算机体系结构确定并J_L分配了硕件系统的概念结构和功能特性的革础上，设计计算机各部件的具体组成，它们Z间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性。同时，为实现指令的控制功能，还需要设计相应的软件系统來构成一个完整的运算系统。计算机实现，是计算机组成的物理实现，就是把完成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自冇不同的含义，但是乂冇着密切的联系，而且随着时间

3、和技术的进步，这些含意也会冇所改变。在某些情况下，冇时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。3.根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？答：根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。4.简述RISC技术的特点？答：从指令系统结构上看，RISC体系结构-•般貝有如下特点：(1)精简指令系统。可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使川频度的统计，來选収其中常用的基本指令，并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令；(2)减少指

4、令系统可采用的寻址方式种类，一般限制在2或3种；(3)在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整，让所冇指令尽可能等长；(4)单机器周期指令，即人多数的指令都可以在一个机器周期内完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。5.有人认为，RISC技术将全面替代CISC,这种观点是否正确，说明理由？答：不正确。与CISC架构相比较，RISC计算机具备结构简单、易于设计和程序执行效率高的特点,但并不能认为RISC架构就可以取代CISC架构。事实上,RISC和CISC各有优势，CISC计算机功能丰富，指令

5、执行更加灵活，这些吋RISC计算机无法比拟的，当今时代，两者正在逐步融合，成为CPU设计的新趋势。6.什么是流水线技术？答：流水线技术，指的是允许一个机器周期内的计算机各处理步骤重叠进行。特别是，当执行一条指令吋，可以读取下-•条指令，也就意味着，在任何一个时刻可以有不止一条指令在“流水线”上，每条指令处在不同的执行阶段。这样，即便读取和执行每条指令的时间保持不变，而计算机的总的吞吐量提高了。7.并行处理结构包含哪几种主要的体系结构，分别冇什么特点？答：流水线计算机：主要通过时间重叠，让多个部件在时间上交错重

6、稅地并行执行运算和处理，以实现吋间上的并行。阵列处理机：主要通过资源重复，设置人最算术逻辑单元，在同一控制部件作用下同时运算和处理，以实现空间上的并行。多处理器系统：主要通过资源共享，让共享输入/输出了系统、数据库资源及共享或不共享存储的-•组处理机在统一的操作系统全盘控制下，实现软件和硬件各级上相互作用，达到时间和空间上的异步并行。8・试解释下列基本概念：机器语言、汇编语言、高级语言。答：机器语言，最早的计算机只有机器语言，计算机能肓接执行用机器语言所编的程序。机器语言是由二进制代码表示的计算机机器指令和数

7、据组合而成。汇编语言，到50年代，人们想出了用一些具有一定含义的文字、符号和数字，按规定的格式來表示各种不同的机器指令，称为“助记符”。例如，用“ADD”表示加法，“MOV”表示数据传输等。再用这些助记符來编写程序，这就是汇编语言。高级语言，也称为算法语言，它定义了一套基本符号以及怎样使用这套基本符号设计程序的规则。算法语言比较接近数学语言，与具体机器无关，直接学习该高级语言的规则就可以使用计算机解决H己的问题，例如C、C++、Java等。9.计算机软件系统可以分为哪几类？答：计算机软件系统可以分为系统软件和

8、应用软件两大类。1().从高级语言转换到真正可执行的机器语言有几类方法，试描述其原理？答：高级语言-•般先翻译为汇编语言或者某个中间语言，再经过中间语言的翻译然后成为机器语言的目的程序，最后在机器上执行。这种翻译通常有两种方法：1、编译法：给计算机高级语言编制-•套用机器语言编写的编译程序，它先把源程序全部翻译成冃的程序，再提供给机器执行。编译程序的作用类似汇编程序，但是高级语言更复朵,其“翻译“的