计算机组成与系统结构常见选择题.docx

计算机组成与系统结构是计算机科学中的基础领域，涵盖了计算机硬件的各个方面，如CPU、存储器、总线系统以及指令系统等。以下是对给定文件中提及的一些关键知识点的详细解释： 1. **CPU周期和机器周期**：CPU周期是完成一个基本操作所需的时钟周期数，通常用于衡量CPU的速度。机器周期则是执行一个基本操作（例如，从内存读取或写入数据）所需的时间，通常等于若干个CPU周期。 2. **多线程和多核**：多线程允许单个处理器在同一时间处理多个线程，实现空间并行；而多核技术则是通过物理上的多个处理器核心来实现并行计算，提高了系统的整体性能。 3. **冯·诺依曼体系结构**：这是现代计算机的基础，其特点是存储程序概念，即程序和数据一起存储在内存中，由控制器按照指令顺序执行。 4. **计算机体系结构**：定义了计算机硬件和软件之间的接口，规定了它们如何交互，是程序员与硬件交互的抽象层。 5. **控制器**：控制器负责从内存读取指令，解码并执行这些指令，是CPU的重要组成部分。 6. **流水线技术**：流水线技术将指令执行过程分成多个阶段，使得每个阶段可以并行进行，从而提高处理速度，体现了时间并行。 7. **数据流**：数据流是数据在计算机系统中从一个位置移动到另一个位置的过程，尤其是在运算器和内存之间。 8. **指令周期**：指令周期是执行一条指令所需的完整时间，包括取指令、解码、执行和写回结果等步骤。 9. **晶体管和集成电路的发展**：第二代计算机使用晶体管，第三代使用小规模和中规模集成电路，第四代则使用大规模和超大规模集成电路，这代表了电子技术的进步和计算机性能的提升。 10. **替换算法**：在存储器管理中，当内存满时需要替换数据，LFU（Least Frequently Used）和LRU（Least Recently Used）是常见的替换策略，还有随机替换等方法。 11. **硬件实现的透明性**：某些功能如缓存管理和地址翻译由硬件自动完成，对程序员透明，无需他们直接处理。 12. **高速缓存（Cache）**：Cache是位于CPU和主存之间的快速存储，用于减少访问主存的延迟，提高性能。 13. **控制器功能**：控制器主要负责程序控制、操作控制、时间控制和数据加工，控制整个计算机系统的运行。 14. **控制方式**：同步控制方式下，所有操作按照固定的时序进行；异步控制方式则允许不同操作以不同的速度进行，更灵活。 15. **微程序控制**：复杂的指令可以通过微指令集实现，提供更大的设计灵活性，但可能需要更多时钟周期。 16. **光擦可编程只读存储器（EPROM）**：这种存储器可以被紫外线擦除并重新编程。 17. **动态随机存取存储器（DRAM）**：DRAM使用电荷存储技术，具有高集成度，但需要定期刷新以保持数据。 18. **静态随机存取存储器（SRAM）**：SRAM速度快但集成度低，常用于高速缓存。 19. **RISC（精简指令集计算机）**：RISC架构强调简单指令集、大量通用寄存器和指令流水线优化。 20. **奔腾CPU**：Intel公司的产品，采用流水线技术，支持多指令并行执行，能够处理中断和异常。 21. **程序控制类指令**：这类指令用于改变程序执行顺序，例如跳转、子程序调用等。 22. **Cache的目的**：Cache的存在是为了减少主存访问时间，提高系统响应速度。 23. **指令并行**：指令内部并行指的是单条指令内的操作可以并行执行，而程序级并行则涉及多个独立的程序或任务同时执行。 24. **存储器堆栈**：堆栈是主存储器的一部分，基于后进先出（LIFO）原则工作，常用于保存函数调用的上下文。 25. **总线分类**：总线分为数据传输、仲裁、中断和同步、公用线等多种类型，服务于不同功能。 26. **总线标准**：当代总线追求与技术、结构、CPU和厂家无关的开放标准，以促进兼容性和互操作性。 27. **程序计数器**：在执行指令时，程序计数器会自动递增，指向下一个要执行的指令地址。 28. **嵌入式计算机**：至今广泛使用的计算机形态，主要用于特定用途，如汽车、家电、工业设备等。 29. **堆栈操作**：进栈是数据推入堆栈，堆栈指针减一；出栈则是堆栈指针加一，然后从栈顶取出数据。 30. **冯·诺依曼计算机的特点**：除了存储程序外，还包括使用二进制表示数据和指令，以及按地址顺序执行程序。 31. **并发性和同时性**：并发性指事件在逻辑上的重叠，而同时性意味着事件真正地在同一时刻发生。 32. **专用和通用计算机**：专用计算机针对特定任务优化，效率高但应用范围窄；通用计算机适应性强，可用于多种任务，但效率可能相对较低。 以上是计算机组成与系统结构中涉及的部分核心概念和知识点，这些内容构成了理解和设计计算机系统的基础。