系统结构及硬件(答案解析)

【例题】下列对应用程序员不透明的是(B )（2012年单选题）A．标志符数据表示中的标志符B．输入输出系统硬件的功能C．虚拟地址到主存实地址的变换D．"执行"指令1．（单选题）以下不属于计算机系统结构的属性为（）。

∙A．寻址种类∙B．主存的最小编址单位∙C．中断的分类∙D．加法采用行波进位还是先行进位【答案】D【解析】根据计算机系统结构的定义，系统结构主要对软、硬件之间的功能分配进行定义，确定系统设计有关的计算机属性，选项A、B、C均属于计算机系统结构的属性。

而选项D属于计算机组成，即逻辑实现的属性，故答案为D。

【知识点】计算机系统结构的定义【例题】主存的逻辑结构属于( ) （2012年单选题）A．计算机实现B．计算机组成C．计算机系统结构D．计算机应用隐藏答案【答案】B【解析】根据计算机系统结构的属性，主存的容量、编址方式、容量等属于计算机系统结构，为达到性能价格要求，主存速度为多少或者逻辑结构是否采用多体交叉属于计算机组成。

所以B选项正确。

2．（单选题）以下不属于计算机组成范畴的为（）。

∙A．是否具有浮点乘法运算∙B．取指令的具体操作∙C．是否采用多体交叉存储的逻辑结构∙D．乘法指令是否采用专门的乘法器实现【答案】A【解析】根据计算机组成的定义，计算机组成主要定义了计算机的逻辑实现，包括数据流和控制流的组成及逻辑设计等，选项B、C、D均属于计算机组成，而选项A是否具有浮点运算，是计算机系统结构的范畴。

【知识点】计算机组成的定义3．（单选题）目前一般通用计算机系统的设计方法为（）。

∙A．从上自下，从如何满足应用要求出发∙B．从中间开始向两边设计∙C．由下往上，从目前已有的器件出发∙D．乘法指令是否采用专门的乘法器实现【答案】B【解析】"从中间向两边"的设计：这是目前通用机一般采用的方法。

它可以克服"自上而下"和"自下而上"两种设计方法中，软、硬件设计分离和脱节的致命缺点，故答案为B。

计算机系统结构复习试题及答案（⾮计算）⼀．名词解释计算机系统结构：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。

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。

同构型多处理机系统：由多个同类型或⾄少担负同等功能的处理机组成，它们同时处理同⼀作业中能并⾏执⾏的多个任务。

堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。

累加器型机器：CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。

通⽤寄存器型机器：CPU 中存储操作数的单元是通⽤寄存器的机器。

数据相关：考虑两条指令i 和j，i 在j 的前⾯，如果下述条件之⼀成⽴，则称指令j 与指令 i 数据相关：（1）指令j 使⽤指令i 产⽣的结果；（2）指令j 与指令k 数据相关，⽽指令k ⼜与指令i 数据相关。

定向：⽤来解决写后读冲突的。

在发⽣写后读相关的情况下，在计算结果尚未出来之前，后⾯等待使⽤该结果的指令并不见得是马上就要⽤该结果。

如果能够将该计算结果从其产⽣的地⽅直接送到其它指令需要它的地⽅，那么就可以避免停顿。

向量处理机：指令级并⾏：简称ILP。

是指指令之间存在的⼀种并⾏性，利⽤它，计算机可以并⾏执⾏两条或两条以上的指令。

指令的动态调度：是指在保持数据流和异常⾏为的情况下，通过硬件对指令执⾏顺序进⾏重新安排，以提⾼流⽔线的利⽤率且减少停顿现象。

是由硬件在程序实际运⾏时实施的。

指令的静态调度：是指依靠编译器对代码进⾏静态调度，以减少相关和冲突。

它不是在程序执⾏的过程中、⽽是在编译期间进⾏代码调度和优化的。

失效率：CPU 访存时，在⼀级存储器中找不到所需信息的概率。

失效开销：CPU 向⼆级存储器发出访问请求到把这个数据调⼊⼀级存储器所需的时间。

强制性失效：当第⼀次访问⼀个块时，该块不在Cache 中，需要从下⼀级存储器中调⼊Cache，这就是强制性失效。

微机原理课后答案第一章：计算机系统简介1.1 问题1.计算机硬件系统由哪些部分组成？2.什么是计算机软件系统？3.计算机的主要功能有哪些？1.2 答案1.计算机硬件系统由以下几部分组成：–中央处理器（CPU）–内存（Memory）–外部设备（包括输入设备和输出设备）2.计算机软件系统是指计算机系统中的各种软件程序的集合，包括系统软件和应用软件。

系统软件用于管理和控制计算机硬件系统的运行，例如操作系统、编译器、数据库管理系统等。

应用软件用于实现各种具体的应用功能，例如文字处理软件、图形设计软件、游戏等。

3.计算机的主要功能包括：–进行数据的输入、输出和存储。

–进行数据的处理和运算。

–运行各种软件程序，实现各种功能。

第二章：计算机的基本组成部分2.1 问题1.什么是计算机的存储器？2.什么是计算机的输入设备？3.什么是计算机的输出设备？2.2 答案1.计算机的存储器是指计算机中用于存储数据和程序的设备，包括主存储器和辅助存储器。

主存储器又称为内存，是计算机中用于存放程序和数据的临时存储区域，其容量相对较小但访问速度很快。

辅助存储器是用于永久性存储数据和程序的设备，例如硬盘、固态硬盘或者光盘。

2.计算机的输入设备是用于将外部数据或命令输入到计算机中的设备，常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。

3.计算机的输出设备是用于将计算机处理后的结果或数据输出到外部的设备，常见的输出设备包括显示器、打印机、音频设备等。

第三章：计算机的运算方法3.1 问题1.什么是计算机的算术运算？2.什么是计算机的逻辑运算？3.什么是计算机的数据转移？3.2 答案1.计算机的算术运算是指计算机对数字数据进行加、减、乘、除等运算的过程。

算术运算包括整数运算和浮点数运算。

整数运算是指对整数进行计算的过程，浮点数运算是指对带有小数部分的实数进行计算的过程。

2.计算机的逻辑运算是指计算机对逻辑数据进行与、或、非等运算的过程。

逻辑运算常用于判断和决策的场景，例如判断某个条件是否为真、执行不同的分支等。

一：名词解释1：虚拟机：由软件实现的机器。

2：CPI：是衡量CPU执行指令效率的重要标志，指执行每条指令所需的平均时钟周期数。

3：摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

4：并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性。

5：程序局部性原理：是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。

相应地，执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。

局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。

6：CISC/RISC：CISC：即复杂指令系统计算机，指在系统中增加更多和复杂的指令，来提高操作系统效率的计算机。

RISC：即精简指令系统计算机，指在系统中选取使用一些频率最高的、长度固定的、格式种类少的简单指令的计算机。

7：计算机系统结构：指对机器语言计算机的软、硬件功能的分配和对界面的定义。

8：系列机：指先设计好一种系统结构，而后就按这种系统结构设计它的系统软件，按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法，并按照速度、价格等不同要求，分别提供不同速度、不同配置的各档机器。

9：模拟：用机器语言程序解释实现程序移植的方法。

10：仿真：用微程序直接解释另一种机器的指令系统。

11：寻址方式：寻找操作数或指令的有效地址的方式。

12：替换算法：在存储体系中，当出现页面失效时或者主存的所有页面已经全部被占用而又出现页面失效时，按照某种算法来替换主存中某页。

[由于主存中的块比Cache中的块多，所以当要从主存中调一个块到Cache中时，会出现该块所映象到的一组（或一个）Cache块已全部被占用的情况。

这时，需要被迫腾出其中的某一块，以接纳新调入的块。

]二：选择题1，直接执行微指令的是（C）A 汇编程序B 编译程序C 硬件D微指令程序2，对汇编语言程序员不透明的是（C）A 程序计数器B主存地址寄存器C条件码寄存器D指令寄存器3，最早的冯·诺依曼型计算机是以（B）为中心的A运算器B控制器C存储器 D I/O设备4，计算机系统结构的角度的结构来看，机器语言程序员看到的机器属性是（C ）A 计算机软件所要完成的功能B 计算机硬件的全部组成C 编程要用到的硬件组织D计算机各部分硬件的实现5，不同系列计算机之间实现可移植性的途径，不包括（B ）A 采用统一的高级语言B采用统一的汇编语言C 模拟D仿真6，利用时间重叠原理，实现并行处理的是（A）A流水处理机B多处理机 C 阵列处理机D集群系统7，多处理机实现的并行主要是（B）A指令级并行 B 任务级并行C 操作级并行D操作步骤的级并行8计算机系统结构不包括（B）A信息保护B存储速度C数据表示D机器工作状态9，不需要编址的数据存储空间（D ）A CPU通用寄存器B 主存储器C I/O寄存器D堆栈10，RISC执行程序的速度比CISC 快的原因是（C）A RISC指令系统中条数较少B 程序在RISC编译生成的目标程序较短C RISC指令平均执行周期数较少D RISC中只允许LOAD和STORE指令存储11，程序员在编写程序时，使用的访存地址是（B）A主存地址B逻辑地址C物理地址D有效地址12，虚拟存储器主要是为了（A）A扩大存储器系统容量B提高存储器系统速度C扩大存储器系统容量和提高存储器系统速度D便于程序的访存操作13，与全相联映像相比，组相联映像的优点是（B）A目录表小B块冲突概率低C命中率高D主存利用率高14，输入输出数据不经过CPU内部寄存器的输入输出方式是（C ）A程序控制方式B中断 C DMA方式D上述三种方式15，在配置了通道的计算机系统中，用户程序需要输入输出时引起的中断是（A）A访管中断 B I/O中断C程序性中断D外部中断16，当计算机系统通过执行通道程序，完成输入输出工作时，执行通道程序的是（B）A CPUB 通道C CPU和通道D指定的外设三：填空1，常见的计算机系统结构的分类法有两种：Flynn分类法，冯氏分类法冯氏分类法是根据系统的最大并行度对计算机系统结构进行分类，大多数的位并行的单处理机属于字串位并的处理机方式2，由软件实现的机器称为：虚拟机3，在一个计算机系统中，低层机器的属性往往对高层机器的程序员是透明的。

计算机体系结构试题及答案一、简答题1、请你简述冯·诺依曼结构的工作原理。

指出：它的结构特点是什么？冯·诺依曼结构是指计算机采用存储程序的工作方式，包含五个部分：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、存储器（Memory）、输入/输出设备（I/O）、数据通路（Bus）。

它的工作原理是，程序从存储器中读取指令，指令分解成操作码和地址，控制单元根据操作码控制算术逻辑单元完成运算，然后将结果存储到存储器中或输出到I/O设备中。

其结构特点是：CPU与存储器采用同一总线，存储程序的方式，将数据和指令存储在同一存储器中，指令操作码和地址采用相同位数的二进制代码表示。

2、请你简述计算机的指令周期，以及每个阶段的作用。

指令周期是指计算机执行一条指令所经历的若干个阶段，一般包括取指令（Fetch）、指令译码（Decode）、执行指令（Execute）、存储结果（Write Back）四个阶段。

具体作用如下：取指令：从存储器中读取指令。

指令译码：对指令进行解析，确定指令的类型和操作数。

执行指令：根据指令类型和操作数进行相应的运算。

存储结果：将执行结果存储到指定的地址中，或者输出到I/O设备中。

3、请你简述计算机CPU的主要组成部分及其作用。

计算机CPU包含三个主要组成部分：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、寄存器组。

具体作用如下：算术逻辑单元（ALU）：执行算术和逻辑运算，例如加、减、乘、除、与、或、非等运算。

控制单元（CU）：控制计算机的运行，包括指令译码、节拍发生、中断处理、目标跳转等操作。

寄存器组：存储一些特殊的数据，例如程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、通用寄存器等。

4、请你简述计算机的系统总线及其作用。

计算机的系统总线是一种用于传送信息的共享通信通路，分为三类：地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）、控制总线（Control Bus）。

其主要作用是实现各个组件之间的数据传输和控制信号传送，如CPU向存储器读写数据、I/O设备访问存储器等。

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23.120/2.0)2.01(11=+-=p S ,另一种方法的加速比176.12/3.0)3.01(12=+-=p S ，经计算可知Sp1>Sp2第一种方法更好些。

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%10)(%90'⨯++⨯==tc tm tc tmT T S ，其中tm=5tc ，代入公式，得到加速比S=3.33。

计算机系统结构试题及答案一、选择题（50分，每题2分，正确答案可能不只一个，可单选或复选）1.（CPU周期、机器周期）是内存读取一条指令字的最短时间。

2.（多线程、多核）技术体现了计算机并行处理中的空间并行。

3.（冯•诺伊曼、存储程序）体系结构的计算机把程序及其操作数据一同存储在存储器里。

4.（计算机体系结构）是机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。

5.（控制器）的基本任务是按照程序所排的指令序列，从存储器取出指令操作码到控制器中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。

6.（流水线）技术体现了计算机并行处理中的时间并行。

7.（数据流）是执行周期中从内存流向运算器的信息流。

8.（指令周期）是取出并执行一条指令的时间。

9.1958年开始出现的第二代计算机，使用（晶体管）作为电子器件。

10.1960年代中期开始出现的第三代计算机，使用（小规模集成电路、中规模集成电路）作为电子器件。

11.1970年代开始出现的第四代计算机，使用（大规模集成电路、超大规模集成电路）作为电子器件。

12.Cache存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：（LFU算法、LRU算法、随机替换）。

13.Cache的功能由（硬件）实现，因而对程序员是透明的。

14.Cache是介于CPU和（主存、内存）之间的小容量存储器，能高速地向CPU提供指令和数据，从而加快程序的执行速度。

15.Cache由高速的（SRAM）组成。

16.CPU的基本功能包括（程序控制、操作控制、时间控制、数据加工）。

17.CPU的控制方式通常分为：（同步控制方式、异步控制方式、联合控制方式）反映了时序信号的定时方式。

18.CPU的联合控制方式的设计思想是：（在功能部件内部采用同步控制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下，尽可能多地采用异步控制方式）。

19.CPU的同步控制方式有时又称为（固定时序控制方式、无应答控制方式）。

计算机结构面试题目及答案面试题一：什么是计算机结构？计算机结构是指计算机硬件系统的组成和工作原理，它包括计算机的内部组织结构、各部件之间的联系以及数据在计算机内部的传输和处理方式。

面试题二：请列举计算机结构的各个层次。

计算机结构包括以下几个重要层次：1. 逻辑门电路层：由多个逻辑门组成，实现基本的逻辑运算。

2. 组合逻辑层：由多个逻辑门构成组合逻辑电路，实现复杂的逻辑运算。

3. 时序逻辑层：在组合逻辑电路的基础上添加时钟信号，实现同步电路功能。

4. 微程序层：通过微指令控制计算机的操作，使计算机具备执行指令集的能力。

5. 控制器层：控制计算机的运行流程和各部件的工作状态，实现指令的解析和执行。

6. 运算器层：执行算术和逻辑操作，实现数据的处理和运算。

7. 存储器层：用于存储指令和数据，包括主存和辅存。

8. 输入输出设备层：将信息输入到计算机中或将计算机处理结果输出到外部设备。

面试题三：请解释冯·诺依曼结构。

冯·诺依曼结构是由冯·诺依曼于1945年提出的一种计算机结构，它是现代计算机设计的基础。

冯·诺依曼结构包括五个重要组成部分：输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。

其中，存储器用于存储指令和数据，运算器用于执行算术和逻辑操作，控制器用于控制计算机的运行流程和各部件的工作状态，输入设备用于将信息输入到计算机中，输出设备用于将计算机处理结果输出到外部设备。

面试题四：请解释指令周期和时钟周期。

指令周期是指一个完整的指令执行所需要的时间，它包括取指令、指令解析、操作数取得、执行指令等各个阶段。

时钟周期是指计算机系统中的基本时钟信号的周期，它决定了计算机的工作速度。

一个指令周期通常由多个时钟周期组成。

面试题五：请解释数据通路和控制信号。

数据通路是指计算机中用于传输和处理数据的部件以及它们之间的连接方式。

数据通路包括运算器、寄存器、ALU（算术逻辑单元）等。

控制信号是指用于控制数据通路工作的信号，它通常由指令中的操作码产生，用于指示各个部件执行相应的操作。

第3章计算机网络体系结构(习题答案)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2第3章计算机网络体系结构一、填空题1.协议主要由（语法）、（语义）和（同步）三个要素组成。

2.OSI模型分为（物理层）、（数据链路层）、（网络层）、（传输层）、（会话层）、（表示层）和（应用层）七个层次。

3.OSI模型分为（资源子网）和（通信子网）两个部分。

4.物理层定义了（机械特性）、（电气特性）、（功能特性）和（规程特性）四个方面的内容。

5.数据链路层处理的数据单位称为（帧）。

6.数据链路层的主要功能有（链路管理）、（成帧）、（信道共享）、（帧同步）、（流量控制）、（差错控制）、（透明传输）和（寻址）。

7.在数据链路层中定义的地址通常称为（硬件地址）或（物理地址）。

8.网络层所提供的服务可以分为两类：（面向连接的）服务和（无连接的）服务。

9.传输层的功能包括（服务选择）、（连接管理）、（流量控制）、（拥塞控制）和（差错控制）等。

二、名词解释同步协议实体对等层对等层通信服务 CIDR 协议数据单元服务数据单元同步同步指的是广义的、在一定条件下发生什么事情的特性，而且条件和时间有关，具有时序的含义。

协议计算机网络中意图进行通信的结点必须要遵守一些事先约定好的规则。

这些为进行数据交换而建立的规则、标准或约定即称为协议，也称为网络协议。

实体任何接收或者发送数据的硬件单元或者软件进程模块都可以称为通信实体，简称实体。

对等层不同的网络结点，若它们遵循的是同一种网络体系结构的话，那么在不同结点上完成同样功能的层次称为对等层。

对等层通信在分层的网络体系结构中，每个层次只知道自己从上层接收来数据并处理后再传递给下一层，结果通信目的方该层次的对等层就收到与己方处理的一模一样的数据。

就好像在两个对等层之间有一条“通道”直接把数据传送过去一样，这种情况就称为对等层通信。