计算机系统结构习题课 mine

第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。

这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。

虚拟机：用软件实现的机器。

翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。

解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。

执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。

计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。

在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。

计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。

计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。

系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。

Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。

程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。

包括时间局部性和空间局部性。

CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。

测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。

存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。

其基本点是指令驱动。

程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。

系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。

计算机系统结构课后习题答案计算机系统结构课后习题答案计算机系统结构是计算机科学与技术领域中的一门重要课程，它主要研究计算机硬件和软件之间的关系，以及计算机系统的组成和工作原理。

在学习这门课程的过程中，我们经常会遇到一些习题，下面我将为大家提供一些计算机系统结构课后习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 什么是计算机系统结构？计算机系统结构是指计算机硬件和软件之间的关系，以及计算机系统的组成和工作原理。

它包括计算机的组成部分、数据的存储和传输方式、指令的执行过程等内容。

2. 计算机系统结构有哪些主要组成部分？计算机系统结构主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备和总线等组成部分。

其中，中央处理器负责执行计算机指令，存储器用于存储程序和数据，输入输出设备用于与外部环境进行信息交换，而总线则负责连接各个组件。

3. 什么是指令集架构？指令集架构是计算机系统结构中的一个重要概念，它描述了计算机硬件支持的指令集和指令的执行方式。

常见的指令集架构有精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）两种。

4. 什么是冯·诺依曼体系结构？冯·诺依曼体系结构是计算机系统结构的一种经典模型，它由冯·诺依曼于1945年提出。

冯·诺依曼体系结构的特点是将存储器和处理器分开，通过总线进行数据传输，程序和数据以二进制形式存储在存储器中，按照顺序执行。

5. 什么是存储器层次结构？存储器层次结构是计算机系统结构中的一个重要概念，它描述了计算机系统中不同层次的存储器之间的关系。

存储器层次结构一般由高速缓存、主存和辅助存储器等多级存储器组成，不同级别的存储器速度和容量各不相同。

6. 什么是流水线技术？流水线技术是一种提高计算机指令执行效率的方法，它将指令执行过程划分为多个子任务，并通过流水线的方式进行并行处理。

流水线技术可以提高指令的吞吐量，但也会引入一定的延迟。

7. 什么是指令级并行？指令级并行是一种提高计算机指令执行效率的方法，它通过同时执行多条指令来提高指令的吞吐量。

习题一1、解释下列术语计算机系统的外特性：通常所讲的计算机系统结构的外特性是指机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性，即由他们所看到的计算机的基本属性（概念性结构和功能特性）。

计算机系统的内特性：计算机系统的设计人员所看到的基本属性，本质上是为了将有关软件人员的基本属性加以逻辑实现的基本属性。

模拟：模拟方法是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。

可移植性：在新型号机出台后，原来开发的软件仍能继续在升级换代的新型号机器上使用，这就要求软件具有可兼容性，即可移植性。

可兼容性是指一个软件可不经修改或只需少量修改，便可由一台机器移植到另一台机器上运行，即同一软件可应用于不同环境。

Amdahl定律：系统中对于某一部件采用某种更快的执行方式所能获得的系统性能改进程度，取决于这种执行方式被使用的频度或占总执行时间的比例。

虚拟机（Virtual Machine）：指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

6、7、假定求浮点数平方根的操作在某台机器上的一个基准测试程序中占总执行时间的20%，为了增强该操作的性能，可采用两种不同的方法：一种是增加专门的硬件，可使求浮点数平方根操作的速度提高为原来的20倍；另一种方法是提高所有浮点运算指令的速度，使其为原来的2倍，而浮点运算指令的执行时间在总执行时间中占30%。

试比较这两种方法哪一种更好些。

答：增加硬件的方法的加速比Sp1=1.23, 另一种方法的加速比Sp2=1.176，经计算可知Sp1=方法更好些。

Sp2>Sp2第一种9、假设高速缓存Cache的工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率T=为90%，则采用Cache能使整个存储系统获得多高的加速比？答：加速比，其中tm=5tc，代入公式、得到加速比S=3.33。

11、Flynn分类法的依据是什么，它与按“并行级”和“流水级”的分类方法有什么不同？答：Flynn分类法的依据是指令流和数据流多倍性概念进行分类的。

计算机系统结构习题课1、选择题系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的是（B ）A 汇编语⾔机器级——操作系统机器级——⾼级语⾔机器级B 微程序机器级——传统机器语⾔机器级——汇编语⾔机器级C传统机器语⾔机器级——⾼级语⾔机器级——汇编语⾔机器级D汇编语⾔机器级——应⽤语⾔机器级——⾼级语⾔机器级2、汇编语⾔源程序变换成机器语⾔⽬标程序是经（D ）来实现的。

A 编译程序解释B 汇编程序解释C 编译程序翻译D 汇编程序翻译3、对系统程序员不透明的应当是（ D）A、CACHE存储器B、系列机各档不同的数据通路宽度C、指令缓冲寄存器D、虚拟存储器4、计算机系统结构不包括（ A）A、主存速度B、机器⼯作状态C、信息保护D、数据表⽰5、系列机软件应做到（B ）A 向前兼容，并向上兼容B 向后兼容，⼒争向上兼容C 向前兼容，并向下兼容D 向后兼容，⼒争向下兼容6、在计算机系统设计中，⽐较好的⽅法是（ D）。

A、从上向下设计B、从下向上设计C、从两头向中间设计D、从中间开始向上、向下设计7、软件和硬件在实质上是完全不同的，但他们在（ B）上是逻辑等价的。

A 性能B 功能C 系统结构D 价格8、在相同的机器字长和尾数位数的情况下，浮点数尾数基值取⼩，可使浮点数（B ）A．运算过程中数的精度损失降低B．数在数轴上的分布变密C．可表⽰数的范围增⼤D．可表⽰数的个数增多9、浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6位，可表⽰的最⼩正尾数为（C ）A．0.5 B. 0. 25 C. 0.125 D.1/6410、在尾数下溢处理⽅法中，平均误差最⼤的是（A ）A．截断法 B. 舍⼊法C．恒置“1”法 D. ROM查表法11、IBM370系统中断响应优先级级别最低的是（D ）A．机器校验中断 B. 外中断C．I/O中断 D. 重新启动中断12、不属于堆栈型替换算法的是（C ）A．近期最少使⽤法 B.近期最久未⽤法C．先进先出法 D.页⾯失效频率法13、下列关于虚拟存贮器的说法，⽐较正确的应当是（D ）A．访主存命中率随页⾯⼤⼩增⼤⽽提⾼B．访主存命中率随页⾯容量增加⽽提⾼C．更换替换算法能提⾼命中率D．在主存命中率低时，改⽤堆栈型替换算法，并增⼤主存容量，可提⾼命中率14、采⽤组相联映像的Cache存贮器，为提⾼其等效访问速度应（B ）A．增⼤主存容量（Cache⼤⼩不变）B．增加Cache块数（块⼤⼩不变）C．减⼩组的⼤⼩（块⼤⼩不变）D．减⼩块的⼤⼩（组的⼤⼩不变）15、浮点数尾数基值rm=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表⽰的规格化最⼤正尾数为（D ）A．1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/25616、总线控制机构为解决N个部件使⽤总线时有限次序的裁决，集中式定时查询，需另外增加控制线根数为（C ）log┐ D. N＋2A．3 B. 2N＋1 C. 2＋┌N217、计算机组成设计不考虑（ B ）A．专⽤部件设置 B.功能部件的集成度C．控制机构的组成 D.缓冲技术18、属计算机系统结构考虑的应是（C ）A．主存采⽤MOS还是TTL B.主存采⽤多体交叉还是单体C．主存容量和编址⽅式 D.主存频宽的确定19、与全相联相⽐，组相联映象的优点是（A ）A ⽬录表⼩B 块冲突概率低C 命中率⾼D 主存利⽤率⾼20、同时性指两个或多个事件在同⼀时刻发⽣，并发性指两个或多个事件在（A）发⽣。

1．3 典型习题和题例分析与解答题1.1 有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。

每一级为了执行一条指令需要下一级的N 条指令解释。

若执行第1级的一条指令要K ns 时间，那么执行第2、第3、第4级的一条指令各需要用多少时间?[分析] 计算机按功能分成级时，最底层是第l 级，向上依次为第2、第3和第4级；解释方式的执行是在低级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高一级机器级上的一条语 句或指令的功能，而且是通过对高级机器级程序中的每条语句或指令逐条加以解释来实现的。

[解答] 执行第2、第3、第4级的一条指令各需KN ns 、KN 2 ns 、KN 3 ns 的时间。

题1.2 操作系统机器级的某些指令就用传统机器级的指令，这些指令可以用微程序直接实现，而不必由操作系绕自己来实现。

你认为这样做有哪些好处？[解答] 这样做，可以加快操作系统中操作命令解释的速度，同时也节省了存放解释操作命令这部分解释程序所占的存贮空间，简化了操作系统机器级的设计，也有利于减少传统机器级的指令条数。

题1.3 有一个计算机系统可按功能分成4级，各级的指令都不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M 倍，即第i 级的一条指令能完成第i-1级的M 条指令的计算量。

现若需第i 级的N 条指令解释第i+l 级的一条指令，而有一段第l 级的程序需要运行的时间为K s ，问在第2、3和4级上一段等效的程序各需要运行多长时间?[分析] 因为从功能意义上讲，第i 级的一条指令能完成第i-1级的M 条指令的计算量，但第i 级的一条指令的执行，都是靠第i-1级的N 条指令的执行来解释完成。

已知，第1级的一段程序运行时间为K s 。

第2级的一段程序从功能等效上讲，所需的指令条数应当是第1级上指令数的1/M 。

而由第1级解释时又需要执行N 条指令，所以，第2级一段等效程序的运行就需要K ·s M N 的时间。

第3、4级则可依次类推。

《计算机系统结构》练习题一一、单项选择题1。

页式虚拟存储器得地址变换对于 D 就是透明得、ﻩＡ、操作系统设计者ﻩﻩＢ、任何程序员C、系统结构设计者D、应用程序员2.以下各类中断中,属于自愿中断得就是Ｃ、ﻩＡ、外部中断B、 I/Ｏ中断ﻩC、执行“访管”指令Ｄ、机器校验中断3、高速外部设备磁盘机适合连接于 C 、A、选择通道或字节多路通道ﻩB、数组多路通道或字节多路通道C、数组多路通道或选择通道ﻩﻩＤ、任意一种通道4、页式虚拟存储器页表得作用就是Ａ、ﻩA、反映虚页在主存得存储情况Ｂ、仅反映虚页就是否调入主存Ｃ、反映主存实页与Cache得对应关系D、反映虚页在辅存得存储情况5.软件与硬件得功能在逻辑上就是Ｃ得、Ａ、固件优于软件ﻩﻩB、不等价C、等价ﻩﻩﻩD、软件优于固件６、计算机中最优化得操作码编码方法就是 D 、ﻩD、哈夫曼编码A、ＢCD码ﻩﻩﻩB、AＳCＩＩ码C、扩展操作码ﻩﻩﻩ7、从计算机系统执行程序得角度瞧,并行性等级由低到高分为四级 A 、A.指令内部—-指令之间-—进程之间-—程序之间Ｂ。

指令之间——指令内部-—进程之间-—程序之间ﻫC。

进程之间——指令之间——指令内部——程序之间D．程序之间—-进程之间——指令之间——指令内部8、计算机系统多级层次结构中,操作系统机器级得直接上层就是Ｄ、Ａ．传统机器级ﻩＢ。

高级语言机器C.应用语言机器级ﻩＤ.汇编语言机器级9、全相联地址映像就是指Ａ、Ａ、任何虚页都可装入主存中任何实页得位置B、一个虚页只装进固定得主存实页位置ﻩC、组之间就是固定得,而组内任何虚页可以装入任何实页位置D、组间可任意装入,组内就是固定装入１０.对于同一系列机，必须保证软件能够 C 、A。

向前兼容，并向上兼容ﻩB。

向前兼容，并向下兼容C.向后兼容，力争向上兼容ﻩD．向后兼容,力争向下兼容11。

设有１6个处理单元得并行处理机系统，采用共享主存得方式、若同时存取１6个数据, 为避免存储器访问冲突，共享主存得多体数量应该为 C 才合理、ﻩA、15ﻩﻩﻩﻩＢ、1６ﻩC、１７ﻩﻩD、1912、软件兼容得根本特征就是Ｃ、A、向前兼容ﻩﻩＢ、向后兼容C、向上兼容ﻩD、向下兼容ﻩ１3、在下列机器中，能够实现软件兼容得机器就是Ｂ、A、完全不同种类得机型ﻩB、系统结构相同得机器ﻩﻩC、宿主机与目标机ﻩD、虚拟机ﻩ14。

第1章 计算机系统结构的基本概念1.1 试用实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系。

答：如在设计主存系统时，确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构。

确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成。

选择存储芯片类型、微组装技术、线路设计等属于计算机实现。

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。

一种体系结构可以有多种组成。

一种组成可以有多种实现。

1.2 计算机系统设计中经常使用的4个定量原理是什么？并说出它们的含义。

答：（1）以经常性事件为重点。

在计算机系统的设计中，对经常发生的情况，赋予它优先的处理权和资源使用权，以得到更多的总体上的改进。

（2）Amdahl 定律。

加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。

（3）CPU 性能公式。

执行一个程序所需的CPU 时间 = IC ×CPI ×时钟周期时间。

（4）程序的局部性原理。

程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对地簇聚。

1.3 计算机系统中有三个部件可以改进，这三个部件的部件加速比为：部件加速比1=30； 部件加速比2=20； 部件加速比3=10（1） 如果部件1和部件2的可改进比例均为30%，那么当部件3的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到10？（2） 如果三个部件的可改进比例分别为30%、30%和20%，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少？解：（1）在多个部件可改进情况下，Amdahl 定理的扩展：∑∑+-=iii n S F F S )1(1已知S 1＝30，S 2＝20，S 3＝10，S n ＝10，F 1＝0.3，F 2＝0.3，得：）（）（10/20/0.330/0.30.30.3-111033F F +++++=得F 3＝0.36，即部件3的可改进比例为36%。

可编辑修改精选全文完整版《计算机系统结构》练习题一一、单项选择题1．页式虚拟存储器的地址变换对于 D 是透明的.A. 操作系统设计者B. 任何程序员C. 系统结构设计者D. 应用程序员2．以下各类中断中，属于自愿中断的是 C .A. 外部中断B. I/O中断C. 执行“访管”指令D. 机器校验中断3. 高速外部设备磁盘机适合连接于 C .4. 页式虚拟存储器页表的作用是 A .A. 反映虚页在主存的存储情况B. 仅反映虚页是否调入主存C. 反映主存实页与Cache的对应关系D. 反映虚页在辅存的存储情况5．软件和硬件的功能在逻辑上是 C 的.D.软件优于固件6. 计算机中最优化的操作码编码方法是 D .码码C.扩展操作码 D.哈夫曼编码7. 从计算机系统执行程序的角度看，并行性等级由低到高分为四级 A .A．指令内部——指令之间——进程之间——程序之间B．指令之间——指令内部——进程之间——程序之间C．进程之间——指令之间——指令内部——程序之间D．程序之间——进程之间——指令之间——指令内部8. 计算机系统多级层次结构中，操作系统机器级的直接上层是 D .A．传统机器级B．高级语言机器C．应用语言机器级D．汇编语言机器级9.全相联地址映像是指 A .A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置B.一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置D.组间可任意装入，组内是固定装入10．对于同一系列机，必须保证软件能够 C .A．向前兼容，并向上兼容B．向前兼容，并向下兼容C．向后兼容，力争向上兼容D．向后兼容，力争向下兼容11．设有16个处理单元的并行处理机系统, 采用共享主存的方式. 若同时存取16个数据, 为避免存储器访问冲突, 共享主存的多体数量应该为 C 才合理.A. 15B. 16C. 17D. 1912. 软件兼容的根本特征是 C .A. 向前兼容B. 向后兼容C. 向上兼容D. 向下兼容13.在下列机器中，能够实现软件兼容的机器是 B .A. 完全不同种类的机型B. 系统结构相同的机器C. 宿主机和目标机D. 虚拟机14．输入输出系统硬件的功能对 C 是透明的。

第一章计算机系统结构的基本概念1.有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。

现若需第i级的N 条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？答：第2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。

第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。

第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。

note: 由题意可知：第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。

而现在第i 级有N条指令解释第i+1级的一条指令，那么，我们就可以用N/M来表示N/M 表示第i+1级需(N/M)条指令来完成第i级的计算量。

所以，当有一段第1级的程序需要运行Ks时，在第2级就需要(N/M)Ks，以此类推2.硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。

答：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成。

但是实现的性能价格比，实现的难易程序不同。

在DOS操作系统时代，汉字系统是一个重要问题，早期的汉字系统的字库和处理程序都固化在汉卡（硬件）上，而随着CPU、硬盘、内存技术的不断发展，UCDOS把汉字系统的所有组成部份做成一个软件。

3.试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。

答：计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同，但又相互影响。

（1）计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。

如IBM370系列有115、125、135、158、168等由低档到高档的多种型号机器。

从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同，均是由中央处理机/主存，通道、设备控制器，外设4级构成。

其中，中央处理机都有相同的机器指令和汇编指令系统，只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行，在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。

1、从使用语言的角度，计算机系统的层次结构分为六级，其中最高层为（应用语言机器级),最低层（微程序机器级）。

2、汇编语言程序经（A ）的（）转换成机器语言程序。

A.汇编程序，翻译B.编译程序，解释C微指令程序，解释 D.应用程序包，翻译3、软件和硬件在（B ）上是等效的A.概念B、逻辑C、算法D、指令4、透明性是指客观存在的事物或属性（ D ）看不到。

A。

从软件角度B。

从硬件角度C。

从任何角度D。

从某种角度5、.用机器语言程序解释实现软件移植的方法称为（C ）A、仿真B。

翻译 C.模拟 D 解释从机器（汇编）语言程序员看，以下哪些是透明的？（书本课后题）指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件码寄存器；乘法器；主存地址寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断字寄存器。

假设高速缓存Cache 工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得多高的加速比？解：r=5，f=0.91、标志符数据表示将（A ）直接联系在一起。

A、数据类型与数据本身B、数据表示与数据结构C、计算机系统结构与计算机组成D、高级语言语句与计算机组成2、数据表示指的是能由（A ）直接识别和引用的数据类型A硬件B软件 C 机器语言 D 数据结构3、浮点数中的阶码位数主要影响（A ）A.可表示数的范围B. 可表示数的精度C.计算机系统结构D. 计算机组成4、浮点数中的尾数的位数主要影响（D ）A.可表示数的数轴上分布的离散程度B.可表示数的范围和精度C.可表示数的范围D可表示数的精度5、在非负阶，正尾数，规格化的条件下，若机器数中阶码采用二进制p位，尾数采用rm进位制，则表示的最小值是（ A ）A.1*rm-1B.1-1*rm-m’C.rm-1D.rm(2p-1)*(1-rm-m’)某台处理机的各条指令使用频度如下所示：1)请分别设计这9条指令操作码的哈夫曼编码.2)设计两种码长的扩展操作码设主存由8个存储体按低位交叉编址方式组成，主存容量1MB，Cache容量4KB，要求一个主存周期从主存取得一个块。

计算机系统结构习题答案计算机系统结构是计算机科学与技术领域中的一个重要分支，它涉及到计算机硬件的设计和实现，以及与软件的交互。

以下是一些常见的计算机系统结构习题及其答案。

1. 指令集架构（ISA）是什么？答案：指令集架构（ISA）是计算机体系结构中定义计算机硬件能执行的指令类型和操作方式的规范。

它包括指令的格式、操作数类型、寻址模式、寄存器组织等。

2. 流水线技术是如何提高计算机处理速度的？答案：流水线技术通过将指令执行过程分解为多个阶段，使得多个指令可以同时在不同的阶段执行，从而减少了每条指令的执行时间，提高了计算机的处理速度。

3. 什么是缓存一致性问题？答案：缓存一致性问题是指在多处理器系统中，每个处理器可能有自己的缓存，当多个处理器访问同一数据时，如果缓存数据不一致，就会产生一致性问题。

解决这个问题通常需要使用缓存一致性协议。

4. 虚拟内存是如何工作的？答案：虚拟内存是一种内存管理技术，它允许计算机使用磁盘空间作为内存的一部分。

操作系统将物理内存和磁盘空间映射，使得应用程序可以访问比物理内存更大的地址空间。

当物理内存不足时，操作系统会将不常用的数据从内存转移到磁盘，释放内存给其他程序使用。

5. 解释冯·诺伊曼结构和哈佛结构的区别。

答案：冯·诺伊曼结构是一种计算机组织方式，其中程序指令和数据使用相同的总线和存储器。

哈佛结构则将指令存储器和数据存储器分开，允许同时访问指令和数据，提高了执行效率。

6. 什么是超标量处理器？答案：超标量处理器是一种设计，允许同时执行多条指令。

这种处理器通常具有多个执行单元，可以同时处理多条指令的不同部分，从而提高性能。

7. RISC和CISC的区别是什么？答案：RISC（精简指令集计算机）使用简单、统一的指令集，每条指令执行时间短，适合流水线处理。

CISC（复杂指令集计算机）则包含更多的指令，每条指令可以执行更复杂的操作，但执行时间较长，流水线效率较低。

一、简答题（2题）相关概念、原理、方法说明及比较分析例题1：解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。

虚拟机：用软件实现的机器。

翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。

解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。

执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。

计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。

透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。

计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。

计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。

软件兼容：一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运行。

差别只是执行时间的不同。

兼容机：由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。

模拟：用软件的方法在一台现有的计算机(称为宿主机)上实现另一台计算机(称为虚拟机)的指令系统。

仿真：用一台现有计算机(称为宿主机)上的微程序去解释实现另一台计算机(称为目标机)的指令系统。

并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。

只要在时间上相互重叠，就存在并行性。

它包括同时性与并发性两种含义。

时间重叠：在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。

资源重复：在并行性概念中引入空间因素，以数量取胜。

通过重复设置硬件资源，大幅度地提高计算机系统的性能。

第一章重点：1. P2 1.1.1计算机系统层次结构（1.1.2透明性概念）2. P9 1.2.1计算机系统设计的定量原理（Amdahl law及CPU性能公式）3. P22 1.4.1 Von Neumann结构（模拟与仿真）1．习题题1.5硬件和软件在什么意义上是等效的?在什么意义上又是不等效的?试举例说明。

[解答] 硬件和软件在逻辑功能上是等效的。

在原理上，用软件实现的功能完全可以用硬件或固件(微程序解释)来完成。

用硬件实现的功能也可以通过用软件进行模拟来完成，只是反映在速度、价格、实现的难易程度上，这两者是不同的。

例如，编译程序、操作系统等许多用机器语言软件子程序实现的功能完全可以用组合电路硬件或微程序固件来解释实现。

它们的差别只是软件实现的速度慢，软件的编制复杂，编程工作量大，程序所占的存贮空间量较多，这些都是不利的；但是，这样所花硬件少，硬件实现上也就因此而简单容易，硬件的成本低，解题的灵活性和适应性较好，这些都是有利的。

又如，乘除法运算可以经机器专门设计的乘法指令用硬件电路或乘除部件来实现，也可以通过执行一个使用相加、移位、比较、循环等机器指令组成的机器语言子程序来实现。

向量、数组运算在向量处理机中是直接使用向量、数组类指令和流水或阵列等向量运算部件的硬件方式来实现，但在标量处理机上也可以通过执行用标量指令组成的循环程序的软件方式来完成。

浮点数运算可以直接通过设置浮点运算指令用硬件来实现，也可以用两个定点数分别表示浮点数的阶码和尾数，通过程序方法把浮点数阶码和尾数的运算映象变换成两个定点数的运算，用于程序软的方式来实现。

十进制数的运算可以通过专门设置十进制运算类指令和专门的十进制运算部件硬的方式来完成，或者通过设置BCD数的表示和若干BCD数运算的校正指令来软硬结合地实现，也可以先经10转2的数制转换子程序将十进制数转成二进制数，再用二进制运算类指令运算，所得结果又调用2转10的数制转换子程序转换成十进制数结果，用全软的方式实现。