计组论述题整理1

【计组论述题整理1】 计算机的分类主要依据Flynn的分类法，它根据指令流和数据流的不同组合，将计算机分为四大类： 1. SISD（Single Instruction Stream, Single Data Stream）：单指令流单数据流，代表了传统的顺序执行处理器。这种架构有一个单一的控制器、一个执行部件和一个存储器，执行过程严格按照指令序列进行。 2. SIMD（Single Instruction Stream, Multiple Data Stream）：单指令流多数据流，适用于并行处理大量相似数据的情况。系统有一条指令控制多个执行单元，每个执行单元处理不同的数据，提高处理效率。 3. MISD（Multiple Instruction Stream, Single Data Stream）：多指令流单数据流，结构较为罕见，通常不常用。多个控制器和执行部件共同处理单个数据流，以达到特定的计算目的。 4. MIMD（Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream）：多指令流多数据流，是最常见的并行处理器系统，包含多个控制器、执行部件和存储器。每个处理器可以独立执行不同的指令，处理不同的数据，实现高度并行计算。 计算机性能指标通常由以下几个参数衡量： 1. 机器字长：CPU一次处理的数据位数，影响数据总线、寄存器和运算部件的宽度，决定了数据处理速度和指令的复杂度。 2. 存储容量：包括主存和辅存的大小，衡量存储能力，通常以字节数和字节长度计算。 3. 运算速度：常用指标有主频、每秒百万指令数（MIPS）、每周期指令数（CPI）和每秒浮点运算次数（FLOPS），反映计算机执行操作的速度。 计算机系统由硬件和软件两部分组成： 1. 硬件系统包括：存储器（存储数据和指令）、运算器（执行算术和逻辑运算）、控制器（控制指令执行）、输入设备（转换输入信息为二进制）和输出设备（转化处理结果为人或设备可读格式）。运算器和控制器组合成CPU，主存与CPU构成主机，I/O设备和辅存称为外设。 2. 软件系统分为系统软件（如操作系统、语言处理程序、数据库管理系统）和应用软件（针对特定任务开发的程序）。 冯诺依曼计算机设计的核心思想： 1. 二进制表示数据和指令，指令由操作码和地址码组成。 2. 存储程序概念，预加载程序自动执行任务。 3. 指令按顺序执行，但可以跳转。 4. 由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成，运算器居中协调。 计算机系统的层次结构从底层向上分别为：微程序设计级、机器指令系统级、操作系统级、语言处理程序级、其他系统软件与应用软件级。 计算机硬件基础中，组合逻辑电路的输出仅依赖当前输入，而时序逻辑电路还考虑历史状态。串行加法器逐位进位，加法时间随位数增加，而并行加法器同时处理所有位，效率更高。 信息编码与数据表示方面，机器零不同于真值零，浮点数规格化能提高精度、简化运算，汉字编码则涉及输入码、交换码、内码和字形码等不同形式。 存储体系中，存储器层次包括寄存器、高速缓存、主存和辅存。SRAM（静态随机存取存储器）速度快但成本高，常用于高速缓存；DRAM（动态随机存取存储器）成本低，但需定期刷新。非易失性存储器如PROM、EPROM、EEPROM和闪存（Flash Memory）各有特点，用于长期存储。 虚拟存储器通过请求调入和置换技术，逻辑上扩大了主存容量，使得小内存系统也能运行大型程序。指令系统中，RISC（精简指令集）追求高效执行，简化指令集；CISC（复杂指令集）则包含更多指令，提供更丰富的功能。