冯·诺依曼计算机结构与程序执行优化

"这份文档是关于计算机结构原理的试题集，包含了多项选择题，涵盖了冯·诺依曼计算机体系结构、计算机系统层次结构、主存储器容量与组件位数、计算机发展历史、冯·诺依曼机的工作方式、完整的计算机系统组成以及CPU存取速度等相关知识点。" 计算机结构原理试题涵盖了多个核心概念。首先，冯·诺依曼型计算机的设计原则是数据和指令在存储器中以二进制形式混合存放，CPU通过指令周期的不同阶段来区分它们。例如，问题1指出，区分指令和数据是基于指令周期的不同阶段。 其次，试题强调了提高程序执行效率的措施，如提高CPU时钟频率、优化数据通路结构和对程序进行编译优化。这在问题2中得到体现，所有这些措施都能缩短程序执行时间。 计算机系统的层次结构在问题3中被详细解释。计算机系统由硬件和软件两部分组成，从底层到高层包括微程序机器级、传统机器级、操作系统级、汇编语言机器级、高级语言机器级，甚至可能有应用语言机器级。每一层都支持特定级别的编程。 在问题4中，讨论了主存储器容量及其对组件位数的影响。例如，对于64K32位的主存储器，MAR（存储器地址寄存器）需要16位，因为64K等于2^16个地址，而MDR（存储数据寄存器）、IR（指令寄存器）、ACC（累加器）、MQ（乘商寄存器）和X（通用寄存器）都是32位，因为指令字长、机器字长和存储字长相同。 试题还涉及计算机发展史，如问题1指出以晶体管为主要元件的计算机属于第二代。问题2阐述了冯·诺依曼机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。问题3说明完整的计算机系统包括硬件和软件两部分。最后，问题4和5分别涉及到CPU的存取速度和指令寄存器，指出寄存器的存取速度最快，其次是Cache，最慢的是内存，而存放欲执行指令的寄存器是IR。 这些试题不仅测试了对基本概念的理解，还考察了学生对计算机系统结构和工作原理的深入理解，是学习计算机科学与技术的重要参考资料。