第一章 计算机体系结构的基本概念
1.1 见书
1.2见书
1.4见书
1.5见书
1.6 对于一台400MHz计算机执行标准测试程序，程序中指令类型，执行数量和平均时钟周期数如下：
指令类型 指令执行数量 平均时钟周期数
整数 45000
1
数据传送 75000 2
浮点
8000 4
分支 1500 2
求该计算机的有效CPI、MIPS和程序执行时间。
解：ICCPIICCPIii/)(
45000175000280004150021.776450007500080001500CPI
640010225.2251.776fMIPSMIPSCPI速率
程序执行时间=
64(4500017500028000415002)/(40010)5.7510s
1.7 将计算机系统中某一功能的处理速度加快10倍，但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的40％，则采用此提高性能的方法后，能使整个系统的性能提高多少？
解：部件加速比＝11，可改进比例＝40％
系统加速比＝111.5714(10.4(1＝＝0.4可改进比例）＋可改进比例）＋部件加速11比
1.8 计算机系统有三个部件可以改进，这三个部件的加速比如下：
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的可改进比例为30％，那么当部件3的可改进比例为多少时，系统的加速比才可以达到10？
(2) 如果三个部件的可改进比例为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:
eeeoeSffTT)1( eeeSffS)1(1
iiiiiSffS)1(1
式中，fi为可加速部件i在未优化系统中所占的比例；Si是部件i的加速比。
第一章 计算机系统结构的基本概念
历年真题精选
1. 下列对系统程序员不透明的是（ ）。
A. 乘法器 B. 先行进位链 C. 指令缓冲器 D. 条件码寄存器
2．“从中间开始”设计的“中间”目前多数是在（ D ）。
A. 微程序机器级与汇编语言机器级之间
B. 操作系统机器级与汇编语言机器级之间
C. 传统机器语言机器级与微程序机器级之间
D. 传统机器语言机器级与操作系统机器级之间
3. 开发计算机系统结构并行性的主要技术途径有时间重叠、（ 资源重复 ）和（ 资源共享 ）。
4. 计算机系统弗林分类法，把计算机系统分成单指令流单数据流（SISD）、单指令流多数据流（SIMD）、（ 多指令流单数据流（MISD） ）和（ 多指令流多数据流（MIMD） ）四大类。
5. 设计指令系统时，以乘法运算为例，简述系统结构设计、计算机组成设计、计算机实现各应考虑的问题。（ P4）
6. 实现软件移植的途径有哪些各受什么限制（ P14）
同步强化练习
一．单项选择题。
1. 实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（ C ）。
A. 编译程序翻译 B. 编译程序解释 C. 汇编程序翻译 D. 汇编程序解释
2. 系列机软件应做到（ B ）
A. 向前兼容，并向下兼容 B. 向后兼容，力争向上兼容
C. 向前兼容，并向上兼容 D. 向后兼容，力争向下兼容
3. 在计算机系统多级层次结构中，机器级由低到高，相对顺序正确的应当是（ B ）。
A. 传统机器语言、汇编语言、操作系统
B. 微程序、传统机器语言、高级语言
C. 高级语言、汇编语言、传统机器语言
D. 传统机器语言、应用语言、高级语言
4. 可以直接执行微指令的是（ C ）。
计算机系统结构自考复习资料
1 第一章 计算机系统结构的基本概念
历年真题精选
1. 下列对系统程序员不透明的是（ ）。
A. 乘法器 B. 先行进位链 C. 指令缓冲器 D. 条件码寄存器
2．“从中间开始”设计的“中间”目前多数是在（ D ）。
A. 微程序机器级与汇编语言机器级之间
B. 操作系统机器级与汇编语言机器级之间
C. 传统机器语言机器级与微程序机器级之间
D. 传统机器语言机器级与操作系统机器级之间
3. 开发计算机系统结构并行性的主要技术途径有时间重叠、（ 资源重复 ）和（ 资源共享 ）。
4. 计算机系统弗林分类法，把计算机系统分成单指令流单数据流（SISD）、单指令流多数据流（SIMD）、（ 多指令流单数据流（MISD） ）和（ 多指令流多数据流（MIMD） ）四大类。
5. 设计指令系统时，以乘法运算为例，简述系统结构设计、计算机组成设计、计算机实现各应考虑的问题。（ P4）
6. 实现软件移植的途径有哪些？各受什么限制？（ P14）
同步强化练习
一．单项选择题。
1. 实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（ C ）。
A. 编译程序翻译 B. 编译程序解释 C. 汇编程序翻译 D. 汇编程序解释
2. 系列机软件应做到（ B ）
A. 向前兼容，并向下兼容 B. 向后兼容，力争向上兼容
C. 向前兼容，并向上兼容 D. 向后兼容，力争向下兼容
3. 在计算机系统多级层次结构中，机器级由低到高，相对顺序正确的应当是（ B ）。
A. 传统机器语言、汇编语言、操作系统
B. 微程序、传统机器语言、高级语言
C. 高级语言、汇编语言、传统机器语言
D. 传统机器语言、应用语言、高级语言
一 计算机系统体系结构
1.1 什么是计算机体系结构
本章的第一个概念是计算机系统(computer system)。
计算机系统包括读取并执行程序的 中央处理单元(CPU，
保存程序和数据的存储器以及将芯片转换为实用系统的 其他子系统。
这些子系统会使CPU与显示器、打印机、Internet等外部设备之间的通信变得更加容易。
• cpu(处理器): 计算机实际执行程序的部分
• 微处理器: 在单个硅片上实现的CPU
• 微机: 围绕微处理器构建的计算机
计算机的性能既取决于CPU；也取决于其他子系统。如果不能高效进行数据传输，
仅仅提高CPU的性能是毫无意义的。
Figure 1: • 信息(程序和数据): 保存在存储器中；计算机会使用不同类型的存储器，达到不同的目的。
– 如果不能叫信息保存在正确的存储器，那么CPU的速度再快也将毫无意义
– Cache: 保存常用的数据是 高速专用 的存储器。
– 主存: 存放大量的工作数据，断电消失
– 辅存: 指磁盘等，用于存储海量的数据。永久存储
• 组成计算机的各个子系统通过 总线 连接在一起，
数据通过总线从计算机中的一个位置传递到另一个位置。 什么是计算机
Figure 2:
• 输入: 指用户交给计算机的信息
• 输出: 指计算机返回给用户的信息
可编程计算机接收两种类型的输入: 它将要处理的 数据，
以及准确描述要如何处理输入数据的程序。
程序 不过是计算机所执行的完成给定任务的 操作序列。
Figure 3:
• CPU 读程序并完成程序指定的操作。内部使用寄存器来保存数据
• 存储器系统保存两类信息:程序，程序处理或产生的数据
计算机从存储器中读出指令并执行这些指令(即完成或执行指令定义的动作)。
执行指令时，可能要从存储器中读出数据，对数据进行操作，将数据写回存储器。
寄存器是CPU内部用来存放数据的存储单元。时钟提供了脉冲流,
