计算机组成原理第⼀章思考题
1、什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个重要？
计算机系统：由“硬件”和“软件”两⼤部分组成。（原书就只写了这个，完全没再解释，总觉得应该会有更详细全⾯的概念，可惜百度了很久也没找到满意的）
计算机硬件：即计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电⼦元件、各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外设等等。
计算机软件：由⼈们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成。通常可以分为两⼤类：系统软件和应⽤软件。系统软件⼜称为系统程序，主要⽤来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，确保⾼效运⾏。应⽤软件⼜称应⽤程序，他是⽤户根据任务需要所编制的各种程序。
很显然缺⼀不可。2、如何理解计算机系统的层次结构？
3、说明⾼级语⾔、汇编语⾔和机器语⾔的差别及其联系。
机器语⾔：⽤户必须⽤⼆进制代码0/1编写程序。难度很⼤，但可以直接在机器上执⾏。
汇编语⾔：符号式的程序设计语⾔。⽤符号ADD、SUB、MUL、DIV等分别表⽰加减乘除等操作，并⽤符号表⽰指令或数据所在存储空间的地址，使程序员摆脱了⼆进制代码程序。但是必须先将汇编语⾔程序翻译成机器语⾔程序后，才能被机器接受和运⾏。这个翻译过程是由机器系统软件中的汇编程序来完成的。由于汇编语⾔摆脱不了实际机器的指令系统，因此，汇编语⾔没有通⽤性，每台机器必须有⼀种与之相对应的汇编语⾔。
⾼级语⾔：这类⾼级语⾔对问题的描述⼗分接近⼈们的习惯，并且还具有较强的通⽤性。程序员完全可以不必了解实际机器M1的机型、内部的具体组成及⾃⾝的指令系统，只要掌握这类⾼级语⾔本⾝所赋予的语法和语义，便可直接⽤这种语⾔编程，很⽅便。当然在进⼊M1机器运⾏前，必须先将⾼级语⾔翻译成汇编语⾔（或其他中间语⾔程序），然后再将其翻译成机器语⾔程序。通常，我们把⾼级语⾔程序翻译成机器语⾔程序的软件叫做翻译程序。翻译程序有两种：⼀种叫编译程序，另⼀种叫解释程序。编译程序将⽤户编写的⾼级语⾔程序（即源程序）的全部语句⼀次全部翻译成机器语⾔程序，⽽后再执⾏机器语⾔程序。因此，只要源程序不变，就⽆需再次进⾏翻译。4、如何理解计算机组成和计算机体系结构？
审计署计算机审计中级培训授课大纲（2001版）
第一部分：《计算机基础》
第一章 计算机体系结构
掌握计算机的数字表示与数字电路、存储器、中央处理器、指令与程序、输入与输出、系统引导的原理和概念。
第二章 计算机市场
学会计算机主机系统、存储系统、显示系统、音效系统、网络系统、输出系统、输入系统各部件的性能、安装、参数设置、调试等。
第三章 计算机系统集成
学会硬件集成、系统软件集成、应用软件集成、网络集成的概念和方法。
第四章 DOS一般使用
了解命令行界面方式、了解程序的执行概念，为系统维护打下基础。
第五章 Windows 98的一般使用与维护
掌握Windows 98的高级管理、设备管理、软件安装与卸载、注册表管理、故障处理的方法。
第六章 网络基础
1．掌握通信基础设施的术语和通信线路、通信系统的组成。
2．局域网部分应掌握共享信道原理、局域网类型、局域网结构与组网硬件、服务器与“客户/服务器”模式和组网过程。
3．因特网部分应掌握互连网协议IP的工作机理、路由与路由器、因特网接入方式。
4．网络应用原理部分应掌握的内容有：什么是域名系统；什么是电子邮件以及如何使用电子邮件；如何进行文件传输与软件下载；什么是万维网WWW；如何进行远程登录。
5．计算机安全方面内容包括病毒、软件使用权限、加密、备份、防火墙。
第二部分：《数据库应用技术》
第一章 绪论
了解数据和数据管理的概念；掌握数据库的概念；了解数据库的发展、应用领域；理解数据模型的概念；理解数据库管理系统的结构。
第二章 关系数据库及数据库体系结构
理解关系数据模型的概念；理解并掌握关系数据库中表、列、用户等基本概念；理解“客户/服务器”数据库的基本概念；理解“客户/服务器”结构的特点。
第5章 存储层次
1. 单级存储器的主要矛盾是什么？通常采取什么方法来解决？
主要矛盾：
(1) 速度越快，每位价格就越高。
(2) 容量越大，每位价格就越低。
(3) 容量越大，速度越慢。
采取多级存储层次方法来解决。
2. 评价存储层次的主要参数有哪些？
存储层次的平均每位价格、命中率或失效率、平均访问时间。
3. “Cache-主存”和“主存-辅存”层次的主要区别是什么？
存储层次
比较项目 “Cache-主存”层次 “主存-辅存”层次
目的 为了弥补主存速度的不足 为了弥补主存容量的不足
存储管理的实现 全部由专用硬件实现 主要由软件实现
访问速度的比值
（第一级比第二级） 几比一 几万比一
典型的块（页）大小 几十个字节 几百到几千个字节
CPU对第二级的访问方式 可直接访问 均通过第一级
不命中时CPU是否切换 不切换 切换到其他进程
4. 在存储层次中应解决哪四个问题？
（1）映像规则：当把一个块调入高一层存储器时，可以放到哪些位置上。
（2）查找算法：当所要访问的块在高一层存储器中时，如何找到该块。
（3）替换算法：当发生失效时，应替换哪一块。
（4）写策略：当进行写访问时，应进行哪些操作。
5. 地址映像方法有哪几种？它们各有什么优缺点？
（1）全相联映像。实现查找的机制复杂，代价高，速度慢。Cache空间的利用率较高，块冲突概率较低，因而Cache的失效率也低。
（2）直接映像。实现查找的机制简单，速度快。Cache空间的利用率较低，块冲突概率较高，因而Cache的失效率也高。
（3）组相联映像。组相联是直接映像和全相联的一种折中。
6. 组相联Cache比相同容量的直接映像Cache的失效率低。由此是否可以得出结论：采用组相联Cache一定能带来性能上的提高？为什么？ 不一定。因为组相联命中率的提高是以增加命中时间为代价的，组相联需要增加多路选择开关。
第六章课后题
1.画出16台处理器仿ILLIAC Ⅳ 的模式进行互连的互连结构图，列出PE0分别只经一步、二步和三步传送能将信息传送到的各处理器号。
答：
6台处理器仿ILLIAC Ⅳ 处理单元的互连结构如图所示：
图中第个PU中包含PE、PEM和MLU。
PE0(PU0)经一步可将信息传送至PU1、PU4、PU12、PU15。
PE0(PU0)至少需经二步才能将信息传送至PU2、PU3、PU5、PU8、PU11、PU13、PU14。
PE0(PU0)至少需经三步步才能将信息传送至PU6、PU7、PU9、PU10。
2.编号为0、1、...、15的16个处理器，用单级互连网互连。当互连函数分别为
(1)Cube3
(2)PM2+3
(3)PM2-0
(4)Shuffle
(5)Shuffle(Shuffle) 时，第13号处理器各连至哪一个处理器？
解答：
(1)5号处理器
(2)5号处理器
(3)12号处理器
(4)11号处理器
(5)7号处理器
剖析：
由题意知，有16个处理器，即N=16,n=log2(N)=log2(16)=4。
Cube3(13)=Cube3(1101)=0101=5
PM2+3(13)=(13+2^3)mod16=5
PM2-0(13)=(13-2^0)mod16=12
Shuffle(13)=Shuffle(1101)=1011=11
Shuffle(Shuffle)=Shuffle(11)=Shuffle(1011)=0111=7
3.编号分别为0、1、2、...、F的16个处理器之间要求按下列配对通信：(B、1)，(8、2)，(7、D)，(6、C)，(E、4)，(A、0)，(9、3)，(5、F)。试选择所用互连网络类型、控制方式，并画出该互连网络的拓补结构和各级交换开关状态图。
解答：
采用4级立方体网络，级控制。该互连网络的拓补结构和各级交换开关状态图如下图所示：
