计算机组成原理:课后答案与概念解析
本资源是关于《计算机组成原理》课程的课后习题答案解析,由清华大学出版,作者秦磊华、吴非提供。文档详细解答了与计算机组成原理相关的概念和问题,涵盖摩尔定律、主存、控制器、时钟周期、多核处理器、字长、存储容量、CPI、MIPS、CPU时间、计算机系统的层次结构、基准测试程序以及软硬件功能等价性等多个关键知识点。 1. 摩尔定律:这一定律由戈登·摩尔提出,预示着集成电路中晶体管数量、性能及价格的关系。每隔约18个月,集成电路上的晶体管数量会翻倍,同时性能提升一倍,价格下降一半。这是推动信息技术发展的重要驱动力。 2. 主存:主存是计算机中临时存储运行程序和数据的地方,是计算机的主要工作内存,具有随机存取(RAM)的特点,对计算速度有直接影响。 3. 控制器:作为计算机的指挥中心,控制器负责协调各个部件,确保指令的正确执行。 4. 时钟周期:时钟周期是计算机中最小的时间单位,是时钟频率的倒数,决定着处理速度的最基本限制。 5. 多核处理器:这种处理器在单个芯片上集成了两个或多个独立的计算单元,可以并行处理多个任务,显著提高计算效率。 6. 字长:字长表示运算器一次能处理的数据宽度,通常以二进制位数表示,如32位或64位,影响计算机处理精度和速度。 7. 存储容量:存储器能够存储的二进制信息总量,是衡量存储器大小的重要指标。 8. CPI(Cycles Per Instruction):衡量执行一条指令所需的平均时钟周期数,用于评估处理器效率。 9. MIPS(Millions of Instructions Per Second):用于评估计算机性能,表示每秒能执行的百万条指令数。 10. CPU时间:CPU时间指处理特定任务时,CPU实际消耗的时间,反映程序运行的效率。 11. 计算机系统的层次结构:从底层的微程序设计到高层的高级语言编程,计算机系统可以分为五级,每一级都提供了不同抽象级别的接口。 12. 基准测试程序:通过常用核心程序来评估计算机性能的标准工具,能够反映实际应用中的性能表现。 13. 软/硬件功能的等价性:在逻辑功能上,软件和硬件可以实现相同的功能。例如,浮点运算既可以通过软件算法实现,也可以通过硬件加速器完成。 14. 固件:介于硬件和软件之间的一种形式,是固化在硬件中的软件,以提高执行速度。 15. 可靠性、MTTF、MTTR和MTBF:这些都是衡量系统可靠性和可用性的指标。MTTF是平均无故障时间,MTTR是平均修复时间,MTBF是平均故障间隔时间。可用性则表示系统在任意时刻正常工作的概率。 这些知识点构成了计算机组成原理的基础,对于理解和分析计算机系统的工作原理至关重要。通过深入学习这些概念,可以更好地理解计算机的架构和性能评估方法。
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