第1章计算机系统概论
1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件?硬件和软件哪个更重要?
解:P3
计算机系统:由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件:指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件:计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存,缺一不可,因此同样重要。
2. 如何理解计算机的层次结构?
答:计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
(1) 硬件系统是最内层的,它是整个计算机系统的基础和核心。 (2) 系统软件在硬件之外,为用户提供一个基本操作界面。
(3) 应用软件在最外层,为用户提供解决具体问题的应用系统界面。 通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。各层次之间关系密切,上层是下
层的扩展,下层是上层的基础,各层次的划分不是绝对的。
3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答:机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言, 汇编语言是机器语言的符号表 示,高级语言是面向算法的语言。高级语言编写的程序(源程序)处于最高层, 必须翻译成汇编语言,再由汇编程序汇编成机器语言(目标程序)之后才能被执
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构?
答:计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性,
如指令
系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。计算机组成是指如何实现计算机 体系结构所体现的属性,包含对程序员透明的硬件细节,如组成计算机系统的各 个功能部件的结构和功能,及相互连接方法等。
5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么?
解:冯?诺依曼计算机的特点是:P8
计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成; 指令和数据以同同等地位存放于存储器内,并可以按地址访问; 指令和数据均用二进制表示;
指令由操作码、地址码两大部分组成,操作码用来表示操作的性质,地 址码用来表示操作数在存储器中的位置;
指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行; 机器以运算器为中心(原始冯 ?诺依曼机)
6. 画出计算机硬件组成框图,说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。
答:计算机硬件组成框图如下:
各部件的作用如下:
控制器:整机的指挥中心,它使计算机的各个部件自动协调工作。
运算器:对数据信息进行处理的部件,用来进行算术运算和逻辑运算。 存储器:存放程序和数据,是计算机实现“存储程序控制”的基础。
输入设备:将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信息形 式的设备。 输出设备:将计算机处理的结果(二进制信息)转换成人类或其它设备可 以接收和识别
的信息形式的设备。
计算机系统的主要技术指标有:
机器字长:指CPU —次能处理的数据的位数。通常与 CPU的寄存器的位 数有关,字
长越长,数的表示范围越大,精度也越高。机器字长也会影响计算机 的运算速度。
数据通路宽度:数据总线一次能并行传送的数据位数。
存储容量:指能存储信息的最大容量,通常以字节来衡量。一般包含主存容 量和辅存容量。
运算速度:通常用MIPS (每秒百万条指令)、MFLOPS (每秒百万次浮点运 算)或
CPI (执行一条指令所需的时钟周期数) 来衡量。CPU执行时间是指CPU
对特定程序的执行时间
主频:机器内部主时钟的运行频率,是衡量机器速度的重要参数。
吞吐量:指流入、处理和流出系统的信息速率。它主要取决于主存的存取周 期。
响应时间:计算机系统对特定事件的响应时间,如实时响应外部中断的时间 等。
7. 解释下列概念:
主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字 长、存储容量、机器字长、指令字长。 解:P9-10
主机:是计算机硬件的主体部分,由 CPU和主存储器MM合成为主机。
CPU :中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;(早 期的运算
器和控制器不在同一芯片上,现在的 CPU内除含有运算器和控制器外 还集成了 CACHE)
0
主存:计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作 存储器,可随机存取;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
存储单元:可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
存储元件:存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位, 又叫存储基元或存储元,不能单独存取。
存储字:一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长:一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。
存储容量:存储器中可存二进制代码的总量;(通常主、辅存容量分开描述)
机器字长:指CPU —次能处理的二进制数据的位数,通常与 CPU的寄存器 位数有关。 指令字长:机器指令中二进制代码的总位数。
8. 解释下列英文缩写的中文含义:
CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、 FLOPS
解:全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。
CPU : Cen tral Processi ng Un it ,中央处理机(器),是计算机硬件的核心 部
件,主要由运算器和控制器组成。
PC: Program Counter ,程序计数器,其功能是存放当前欲执行指令的地 址,并可
自动计数形成下一条指令地址。
IR: Instruction Register,指令寄存器,其功能是存放当前正在执行的指 令。 CU : Control Unit ,控制单元(部件),为控制器的核心部件,其功能是产 生微操作
命令序列。
ALU : Arithmetic Logic Unit ,算术逻辑运算单元,为运算器的核心部件, 其功能是
进行算术、逻辑运算。
ACC: Accumulator,累加器,是运算器中既能存放运算前的操作数,又 能存放运算结
果的寄存器。
MQ : Multiplier-Quotient Register
除法时存放商的寄存器
,乘商寄存器,乘法运算时存放乘数、
X:此字母没有专指的缩写含义,可以用作任一部件名,在此表示操作数
寄存器,即运算器中工作寄存器之一,用来存放操作数;
MAR : Memory Address Register,存储器地址寄存器,在主存中用来 存放欲访问
的存储单元的地址。
MDR : Memory Data Register
,存储器数据缓冲寄存器,在主存中用来