硬件课后题部分答案

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1、第一章：二 简答题1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统有什么不同？答：通常所说的微型计算机严格的说是指微型计算机系统，它与常说的微型计算机和微处理器是 3 个不同的概念，是微型计算机系统从全局到局部的 3 个不同的概念，是微型计算机系统从全局到局部的 3 个不同的层次。微处理器是一片集成了运算和控制功能的超大规模集成电路（VLSI）芯片，随着技术的发展，它的运算速度及控制功能日益强大，是整个微型计算机系统的核心。微型计算机是通常所说的主机系统，除 CPU 外，它还包括存储程序和数据的内存储器、用于传送信息的总线及连接外部设备的输入或输出接口等。仅有主机的计算机是没有任何实际意义的，只有在配

2、置了基本的外部设备（如键盘、鼠标、显示器等） ，并安装好可在其上运行的各种相关软件后，它才能够称为真正有用的计算机，也就是计算机系统。2 微型计算机系统包括哪几个部分？请简述其硬件系统各个部件的主要功能。答：硬件系统和软件系统。运算器：又名算术逻辑部件，简称算逻件，它由部件及逻辑电路成，是实现各种算术运算和逻辑运算的实际执行部件。控制器：是分析和执行指令的部件，也是统一指挥和控制计算机个部件按时序协调操作的部件。存储器：是用来存放信息的部件。输入设备：是计算机用来接受外界信息的设备。输出设备：是将计算机处理后的结果或中间结果以某种人们能认识并能接受的形式或其他机器设备所需要的形式表示出来。3

3、冯诺依曼计算机既有什么特点？答：计算机的基本工作原理，都是存储程序控制的原理，其基本结构属于冯诺依曼型计算机，即计算机至少应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。4 计算机系统可分为哪几个层次?答：硬件连接逻辑级、微程序级、机器语言级、操作系统级、系统应用程序级、用户级。5 计算机中常用的数制有哪些？答：二进制、八进制、十进制、十六进制。6 衡量微型计算机性能的主要标准有哪些？答：CPU 的子长、主频、主存容量、存取周期、输入输出数据的传送率、软硬件配置及性能价格比7 计算机的字与字节、位之间的关系如何？“K” 、 “M” 、 “G”分别表示什么意义？答：最基本的存储器单元是

4、位（bit） ，8bit 宽度的数据叫做 1 个字节（B，byte）,2 个字节宽度的数据，叫做 1 个字（W,word） 。KB 1KB=1024BMB 1MB=1024KBGB 1GB=1024MB第二章：1.填空填空（1）CPU 是计算机的核心，主要由控制器，运算器和寄存器 3 部分组成。（2） ALV 又称为算术逻辑单元，其主要功能是进行算术运算和逻辑运算。（3）在 Intel 的 8086/8088 芯片中，CPU 分为两大功能模块：执行单元和总线接口单元。（4）下面的 CPU 各自使用对应什么类型的接口：Intel Pentium MMX socet7 AMD K6 socket7

5、 Pentium slot 1 Pentium E so 370 Cwleron so 370 Tualatin so 370 Duron solce A Athlon XP solce A Pentium 4 （North Wood） 478 Athlon 64 FX 940 （5）在 Intel 德 Pentium CPU 中，采用了超标量流水线技术，在物理硬件结构中用了两条分开的整数流水线。（6） 乱序执行 允许处理器将多余指令不按程序规定的顺序，而是按系统实际情况，分开发送给各个相应的单元进行处理，使得处理器的各个单元得到充分的利用，减少了空闲等待时间，提高了处理器的执行效率。（7）分

6、支预测和推测执行时 CPU 动态技术的核心。（8）CISC 全称为 复杂指令集 ，与 CISC 对应的是 RISC，全称为 精简指令集合 。（9）RISC 技术的要点包括精简指令条数，规范指令格式，简化寻址方式，面向寄存器操作，优化指令流水线技术。（10）MMX 的意思是 多媒体扩展 ，SSE 的意思是 单指令数据扩展 。2 名词解释CPU 中央处理器 EU 执行单元 BIU 总线接口单元 X86 兼容 指 CPU 可以运行使用 8086/8088 指令系统编写的任何程序 Slot 一种插槽式接口，它的 CPU 采用单边接触卡盒包装。Socket 插座接口，这种接口 CPU 的引脚是大量的插针

7、，它需要主板上有与之相配的插座才能插入。 乱序执行 是允许处理器将多条指令不按程序规定的顺序，而是按系统实际情况，分开发送给各个相应的单元进行处理的方法。分支预测 是指在指令结果出来之前，能够预测到指令是否产生分支转移。 推测执行 建立在分支预测的基础上，在分支预测后推测执行。 Power PC 性能优化的增强型 RISC 的强力芯片。 进程 在多任务系统中，当有多个任务共同执行时，一个程序按多任务进行组织，系统需要为不同任务生成一个程序的多个拷贝，使这些任务得以并行处理。这些同一任务的多个拷贝，就是进程。 线程 进程内的基本调度和分配单位，它只占有极少量的资源，可以与其他线程共享进程的资源。

8、 超线程 超线程技术利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内容模拟成两个物理芯片，让单个处理器能实现线程级并行计算，从而兼容多线程操作系统和软件，提高处理器的性能。3 简答（1）微处理器德基本结构包括哪些部分？答：包括控制器，运算器，寄存器 3 部分（2）简要概括 Pentium 超标量流水线技术。答：为了更好地提高 CPU 的处理能力，在 Intel 的 Pentium CPU 中，采用了超标量流水线技术，在物理硬件结构中使用了两条分开的整数流水线-U 流水线和 V 流水线，每条流水线在一个周期内可以流出（完成）一条常用指令，使得 CPU 的常用指令可以同时启动，并独立执行。（3）RISC 的技术要

9、点有哪些？答：1.精简指令条数 2.规范指令格式 3.简化寻址方式，面向寄存器操作 4.优化指令流水线技术（4）什么是 MMX 技术？什么是 SSE 技术？它们分别有哪些优点与不足？答：MMX 意思是多媒体扩展。多媒体指令集的一个关键技术是单指令多数据技术，即能利用一条多媒体指令同时处理多对数据，以提高处理器的性能。MMX 技术将 CPU 中 的 8 个浮点运算寄存器映射为 1个 64 位的 MMX 寄存器，由于没有新增新的寄存器，使得现有的操作系统和应用软件无需修改就可以运行在 MMX CPU 上，保证了向下的兼容。这种方法同时也导致了 MMX 技术的缺陷，例如：不能加快所有的应用软件的运行

10、速度（如游戏软件的性能就没有什么显著的提升） ，在多任务环境中可能会导致计算错误等等。SSE 称为单指令多数据扩展，SSE 技术是为了解决 MMX 不能提高浮点运算性能（MMX 主要针对整型数据）的缺点儿提出来的。SSE 指令集增强了浮点数据的运算能力，使得 3D 图形性能得到了显著提高。需要注意的一点是，要获得 SSE/SSE2 指令集所带来的好处，必须在软件开发时针对 SSE/SSE2 进行优化，也就是说，只有针对 SSE/SSE2 指令集进行优化开发的软件才能在性能上有显著的提高。（5）什么是超线程？它的主要内容是什么？答：超线程的出发点是：在传统的架构中，CPU 的执行单元没有被充分利

11、用，于是就在 CPU 中加入两个逻辑处理单元，同时管理 CPU 的全部资源，直接提高 CPU 内核的工作效率。超线程技术利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内容模拟成两个物理芯片，让单个处理器能实现线程级并行计算，从而兼容多线程操作系统和软件，提高处理器的性能。操作系统或者应用软件的多线程可以同时运行在一个超线程处理器上，两个逻辑处理器共享处理器的执行单元。第三章：主存储器主存储器 内部储存器简称内存，也可成为主存，通常存放当前正在使用或经常被使用的程序和数据相联存储器地址映像相联存储器地址映像 为了把信息放到 Cache 中，必须应用某种函数把主存地址映像到 Cache 中定位，称为地址映像。 C

12、ache 一个高速的容量较小的存储器，用于存放由主存调入的指令与数据。 虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器采用将数据换入换出物理内存的方式，使 CPU 感觉到它有实际更大的内存。访问方式保护访问方式保护为了防止各用户程序之间访问的错误，或受到其他用户程序的破坏，甚至系统程序遭到破坏，就要设法使各用户之间，用户与系统程序之间隔离开。 存储区域保护存储区域保护 存储系统的核心是主存储器，它是 CPU 所要访问的实际空间，存储保护就是主存中所采用的一些保护措施。 有效存取时间有效存取时间 层次结构存储器的有效存储时间为每层访问频率与存取时间乘积的总和。efftifit4.问答题及计算题（1）计算机的内存

13、由哪两部分组成?特点是什么？外存一般指哪些设备，外存有什么特点？答：只读存储器 ROM 和随机存储器 RAM；速度快，容量小；容量大，速度慢（2）什么是静态 RAM？它的使用特点是什么 ？答：SRAM，不用时时刷新的随机存储器。不用刷新。（3）试述动态 RAM 的工作特点。与金泰 RAM 相比，动态 RAM 有什么长处和不足之处？说明它的使用场合。答：集成度较高，但需刷新电路。（9）Intel2114 为 1K*4bit 的 SRAM 芯片，请用 Intel2114 组成 4K*4bit 的存储器，试问:需要多少片 Intel2114 芯片？答：4 片试画出存储器与 CPU 的连接示意图。答：

14、（10）某存储器地址总线为 16bit，存储单元为 8bit，试问：该存储器的存储容量是多少（以字节计）？答： KB64216若该存储器由 Intel2114 构成，需要多少片 Intel2114 芯片？答：1K*4B 片1282*644*18*64BKBK（11）若用 8K*8 位的 SRAM 组成该存储器，需要多少根地址线产生芯片选择？答： 片88*88*64BKBK如果 3.48 所示，用 8 片 2114 构成 4K*8 的存储器，与一个 8 位微处理器相连，2114 为 1024*4 位的静态RAM 芯片。试求：答：1K*4B4K*8B用 4*2=8 片（6）每一组芯片组的地址范围、

15、地址线数目。（7）4KBRAM 的寻址范围。（8）存储器有没有重叠区？（16）列出各种存储器的优缺点。答：按储存介质分：1.半导体存储器：双极型存储器存取速度快，不易集成化，功耗大，价格贵；MOS型存储器速度低，制造工艺简单，存储密度高，功耗低，成本低；2.磁介质存储器：大多以非磁性金属或塑料等作为载体，表面覆盖一层均匀的极薄的高导磁性材料；3.光存储器：应用广泛。按照与 CPU 的关系：1.高速缓冲存储器，为了缓冲 CPU 与主存之间的速度差异。2.内部存储器：用来存放计算机要执行的程序和数据。3.外部存储器：容量大，单位价格低，速度慢按照存取特性的不同：1.随机访问存储器 RAM：可以随机地按照指定地址对任意存储单元进行访问，并且读写操作所需时间与存储单元所处位置无关。2.只读存储器 ROM:只能随机读出已经存储的信息，不能写入新的信息。3.顺序存储器 SAM：结构简单，成本低，容量大，速度慢。4.直接访问存储器 DAM：容量大，价格低，速度远比主存储器慢，但比顺序存储器快。（17）试比较 Cache 与虚拟存储器的异同。答：相似之处：把程序中最近常用的部分驻留在高速的存储