计算机组成原理（第四版）课后答案第一章

1.比较数字计算机和模拟计算机的特点

模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。
数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行，并且不连续地跳动计算。

2.数字计算机如何分类？分类的依据是什么？

数字计算机分为专用计算机和通用计算机。

通用计算机又分为超级计算机，大型机，服务器，PC机，单片机，多核机六类。
分类依据：专用和通用是根据计算机的效率，速度，价格，运行的经济性和适应性来划分的。
通用机的分类依据：体积，简易性，功率损耗，性能指标，数据存储容量，指令系统规模和机器价格等因素。

3.数字计算机主要有哪些应用？

科学计算，自动控制，测量和测试，信息处理（事务处理，管理应用），教育和卫生，家用电器，人工智能等。

4.冯诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括那些主要组成部分。

主要设计思想是:存储程序通用电子计算机万案。
主要组成部分有法建器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备

5.什么是存储器？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？

存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
每个存储单元都有编号，称为单元地址。
如果某字代表要处理的数据，称为数据字。
如果某字为一条指分，称为指令字。

6.什么是指令？什么是程序？

每一个基本操作称为一条指令。
解算某一问题的一串指令序列，称为程序。

7.指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？

取指周期中从内存读出的信息流是指食流，而在执行器周期以内存读出的信息流是指令流。

8.什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述功能。

半导体存储器称为内存
有储容量更大的磁盘存储器和尤盘存储器称为外存
内存和外存共同保存二进制数据。
运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU。
CPU被用来控制计算机及进行算术逻辑运算。
活配器是外围设备与主相联系的桥梁。
它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。

9.计算机的系统软件包括哪几类？说明用途。

计算机的系统软件包括系统程序和范用程序系统程学用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能用途；
应用程序是用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。

10.说明软件发展演变的过程。

在早期的计算机中，人们是直接用机器语言来编写程序的，这种程序称为手编程序或目的程序。
后来，为了编写程序方便和提高使用效率，人们使用汇编语言来编写程序，称为汇编程序；
为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉计算机的人也能很方便地使用计算机，人间又创造了算法语言，用算法语言编写的程序称为源程序。
源程序通过编译系统产生编译程序，也可以通过解析系统进行解释执行；
随着计算机技术的日益发展，人民有创造出来操作系统；
随着计算机在信息处理，情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格，于是产生了数据库管理系统。

11.现代计算机系统如何进行多级划分？这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？

从第一至五级分别为微程序设计级，一般机器级、操作系统级，汇编语言级，高级语言级。
采用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术，对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制。
而且用这种分级的观点来设计计算机，对保证产生一个良好的系统结构也很有帮助。

12.为什么软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件？实现这种转化的媒介是什么？

因为任何操作可以由软件来实现，也可以通过硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件来完成，也可以由软件来完成。实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。

13.CPU的性能指标有哪些？其概念是什么？

cpu的性能指标有主频、外频、倍频系数和制程技术。
1、主频也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率。
一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。
主频和实际的运算速度是有关的，只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。
2、外频外频是CPU的基准频率，单位是MHz。
CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地说，在台式机中，所说的超频，都是超CPU的外频(当然一般情况下，CPU的倍频都是被锁住的)相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲，超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度，两者是同步运行的，如果把服务器CPU超频了，改变了外频，会产生异步运行，这样会造成整个服务器系统的不稳定。
3、倍频系数倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。
在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。
这是因为CPU与系统之间数据传输速度是有限的，一味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”效应——CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度。
4、制程技术制程越小发热量越小，这样就可以集成更多的晶体管，CPU效率也就更高

14.“计算机应用”与“应用计算机”在概念上等价吗？用学科角度和计算机系统的层次结构来说明观点

计算机应用是一个学科的名词，它包含计算机网络、信息专管理、数据库技术、人属工智能、计算机辅助设计等多个领域，而应用计算机，从计算机层次结构的角度来看，不同的应用者，应用的方法和目标是不同的，如CPU的设计者是在微程序级应用计算机，目的是要后面的应用者提供功能强大的指令系统、而操作系统的设计者是在汇编语言级应用计算机，目的是扩展硬件功能，为后面的应用者提供良好的操作环境和手段。