大学生计算机体系结构习题集

【计算机体系结构】知识点详解： 1. **透明性**：在选择题中提到的“对汇编语言程序员透明”指的是某种特性或操作对程序员来说是不可见或无需关心的。例如，I/O 方式中的 DMA（直接存储器访问）访问方式，对程序员来说是透明的，他们无需直接管理数据传输过程。 2. **机器属性**：机器语言程序员看到的机器属性通常是计算机硬件的抽象表示，即编程时需要理解的硬件组织，而不是具体的硬件实现细节。选项B（计算机硬件的全部组成）最符合这一描述。 3. **系统结构设计**：提高硬件功能实现的比例通常会提高系统的运行速度，因为硬件直接执行的任务增多，减少了软件解释或调度的开销。因此，答案是B。 4. **软件功能实现比例**：提高软件功能实现的比例会增加系统的灵活性，因为它允许更多的功能通过软件进行扩展和更新。选项C正确。 5. **软件兼容性**：系列机在软件兼容上的要求通常是向前兼容（兼容旧版本的软件）和向上兼容（新版本软件也能运行在旧系统上）。答案是A。 6. **数据表示**：数据表示是指数据在计算机内部的表示形式，包括数制（如二进制、十进制）、码制（如ASCII码、Unicode）以及数据类型等。A选项概括了这些方面。 7. **浮点数表示**：浮点数的尾数部分由基数rm和位数p决定。规格化最小正尾数是在不考虑符号位的情况下，最高位为1，其余位全为0的值，所以rm=8时，最小规格化正尾数是1/2^1，即0.5；rm=16时，最小规格化正尾数是1/2^(16-1)，即1/128。答案分别是A和D。 8. **数据存储空间**：CPU中的通用寄存器不需要编址，它们是直接由硬件控制的高速缓冲存储器，用于临时存储计算中的中间结果。答案是A。 9. **平均码长**：哈夫曼编码是一种变长编码，能够为出现频率高的符号分配较短的编码，使得平均码长最短。答案是B。 10. **2-4扩展编码**：2-4扩展编码是一种可变长编码，从2个输入产生4个可能的输出，最多可以得到4个码点。答案是B。 11. **RISC和CISC**：RISC（精简指令集计算机）执行速度较快，主要是因为指令数量少、指令执行周期数少，以及优化的指令流水线设计。答案是C。 12. **RISC的交叉寄存器窗口**：这种技术减少了程序调用时的访存次数，从而提高了执行效率。答案是B。 13. **指令的顺序执行**：指令的顺序执行意味着指令按照程序的顺序逐条执行，指令内部的操作也通常是串行的。答案C最全面。 14. **指令流水线**：指令流水线是处理机级流水线的一种实现，它将指令的执行过程分为多个阶段，使得指令可以并行地在不同阶段执行。答案是C。 15. **静态流水线**：静态流水线是指各段之间的连接固定不变，功能固定的流水线。答案是D。 16. **非线性流水线**：非线性流水线的特点是其功能段在不同运算中可以有不同的连续性，这允许更灵活的资源调度。答案是D。 17. **流水线最大吞吐率**：最大吞吐率取决于流水线中最慢子过程的执行时间，因为这决定了整个流水线的瓶颈。答案是C。 18. **指令相关**：顺序流动的指令流水线中，可能出现先流入指令的写操作与后流入指令的读操作之间的先写后读相关，这是典型的RAW（Write-after-Read）冲突。答案是B。 19. **程序员编写程序**：程序员在编写程序时需要考虑计算机体系结构的特性，如指令集、内存模型、I/O接口等，以便写出高效且适应硬件的代码。 以上是计算机体系结构相关习题涉及的知识点解析，涵盖了数据表示、浮点运算、系统结构设计、指令集架构、流水线技术等多个核心概念。这些知识点对于理解和优化计算机系统性能至关重要。