第 1 章 计算机系统结构的基本概念
1. 什么是计算机系统的多级层次结构？
第 6 级
L6：应用语言虚拟机 第 5 级 L5：高级语言虚拟机 第 4 级 L4：汇编语言虚拟机 第 3 级 L3：操作系统虚拟机 第 2 级 L2：机器语言(传统机器级)
第 1 级 L1：微程序机器级 从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成以下多级层次结构：
2. 硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上是不等效的？
硬件和软件在功能实现上是等效的，即一种功能可以由软件实现，也可以由硬件实现。在实现性能上是不等效的。软件实现的优点是设计容易、改进简单；硬件实现的优点是速度快。
3. 经典计算机系统结构的实质是什么？
计算机系统中软、硬件界面的确定，其界面之上的是软件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。
4. 语言实现的两种基本技术是什么？
翻译和解释是语言实现的两种基本技术。它们都是以执行一串Ｎ级指令来实现 N+1 级指令，但二者存
在着差别：翻译技术是先把 N+1 级程序全部变换成 N 级程序后，再去执行新产生的 N 级程序，在执行
过程中 N+1 级程序不再被访问。而解释技术是每当一条 N+1 级指令被译码后，就直接去执行一串等效的
N 级指令，然后再去取下一条 N+1 级的指令，依此重复进行。在这个过程中不产生翻译出来的程序，因
此解释过程是边变换边执行的过程。
5. 对于通用寄存器型机器来说，机器语言程序设计者所看到的计算机的属性主要有哪些？
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
数据表示 寻址规则 寄存器定义 指令集 中断系统
机器工作状态的定义和切换 存储系统 信息保护 I/O 结构
6. 什么是软件兼容？软件兼容有几种？其中哪一种是软件兼容的根本特征？
同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各档机器上，而且它们所获得的结果一样，差别
只在于运行时间的不同。
软件兼容分为向上兼容、向下兼容、向前兼容和向后兼容。其中向后兼容是软件兼容的根本特征。
7. 什么是系列机？它的出现较好地解决了什么矛盾？
系列机是指在一个厂家生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的
机器。它的出现较好地解决了软件要求环境稳定和硬件、器件技术迅速发展之间的矛盾。 8. 对计算机发展非常关键的实现技术有哪些？
（1） 逻辑电路
（2） 半导体 DRAM(动态随机访问存储器) （3） 磁盘 （4） 网络
9. 实现软件移植的主要途径有哪些？
(1) 采用系列机方法 (2) 采用模拟与仿真方法 (3) 采用统一的高级语言
10. 试以系列机为例，说明计算机系统结构、计算机组成和计算机实现三者之间的关系。
计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现；计算机实现是计算机组成的物理实现。
一种系统结构可以有多种组成；一种组成可以有多种实现。同一系列机中各种型号的机器具有相同的系统结构，但采用不同的组成和实现技术，因而具有不同的性能和价格。 11. 存储程序计算机在系统结构上的主要特点是什么？
（1）以运算器为中心。
（2）采用存储程序原理。程序和数据放在同一存储器中，并且没有对两者加以区分。（3）存储器是按地址访问的、线性编址的空间。 （4）控制流由指令流产生。
（5）指令由操作码和地址码组成。操作码指明本指令的操作类型，地址码指明操作数和操作结果的
地址。
（6）数据以二进制编码表示，采用二进制运算。
12. 从系统结构的发展情况看，新型系统结构的设计主要从哪两方面着手？
新型系统结构的设计主要从以下两方面着手：
一方面是合理地增加计算机系统中硬件的功能比例，使系统结构对操作系统、高级语言甚至应用软
件提供更多更好的支持；
另一方面则是通过多种途径提高计算机系统结构中的并行性等级，使得凡是能并行计算和处理的问
题都能并行计算和处理，使这种系统结构和组成对算法提供更多、更好的支持。 13. 软件技术两个最重要的发展趋势是什么？
(1) 程序及数据所使用存储器容量的不断增大。
(2) 高级语言的使用越来越广泛，在很多应用领域取代了汇编语言。
14. 计算机系统设计人员的技术挑战主要来自哪几个方面？
计算机系统设计人员的技术挑战主要来自系统结构、设计工具、制造工艺、软件、应用和经济等多个方面。
15. 一种计算机系统结构的生命周期是怎样的？
计算机的生命周期和系统中各个部分的发展密切相关。一种新的系统结构的诞生，往往以硬件为标
志，它的发展和成熟，是以配套的系统软件和应用为标志的。一个计算机系统结构，从产生到消亡，大 致需要 15～20 年的时间。
16. 用户 CPU 时间由哪三个因素决定？
用户 CPU 时间 = CPI ? IC / 时钟频率 其中，CPI：指令时钟数
IC：程序执行过程中所处理的指令数。
计算机系统结构(张晨曦)简答题
