复习题
1．计算机由哪三个子系统组成？
计算机由输入/输出子系统、存储子系统和中央处理器（CPU）子系统组成。
2．CPU 由哪几个部分组成？
CPU 由算术逻辑单元（ALU）、控制单元和寄存器组成。
3．ALU的功能是什么？
ALU（算术逻辑单元）负责执行计算机中的所有算术运算和逻辑运算。
4．控制单元的功能是什么？
控制单元负责从主存中获取指令，解释指令并生成控制信号，以协调计算机中各个部件的工作。
5．主存的功能是什么？
主存负责存储计算机中运行的程序和数据。它是一种易失性存储器，即断电后数据会丢失。
6．定义 RAM 、 ROM 、 SRAM 、 DRAM 、 PROM 、 EPROM 和 EEPROM 。
RAM（随机存取存储器）是一种可读写的易失性存储器，用于存储计算机中运行的程序和数据。 ROM（只读存储器）是一种只能读取不能写入的非易失性存储器，用于存储固定不变的程序和数据。 SRAM（静态随机存取存储器）是一种速度快但成本高的 RAM 类型。 DRAM（动态随机存取存储器）是一种速度慢但成本低的 RAM 类型。 PROM（可编程只读存储器）是一种可以通过特殊设备编程但不能擦除的 ROM 类型。 EPROM（可擦除可编程只读存储器）是一种可以通过紫外线擦除并通过特殊设备编程的 ROM 类型。 EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）是一种可以通过电子方式擦除并通过特殊设备编程的 ROM 类型。
7．高速缓冲存储器的作用是什么？
高速缓冲存储器（Cache）用于缓存 CPU 访问过的数据，以加快 CPU 对数据的访问速度。它位于 CPU 和主存之间，速度比主存快但容量比主存小。
8．描述一下磁盘的物理组成。
磁盘由一个或多个盘片组成，每个盘片都覆盖有磁性材料。盘片通过一个主轴马达旋转，磁头通过一个臂来读写盘片上的数据。
9.磁盘和磁带表面是怎样组织的？
磁盘表面被分成同心圆形的磁道，每个磁道又被分成若干个扇区。数据以扇区为单位进行读写。磁带表面被分成若干个平行的磁道，数据以块为单位进行读写。
10．比较分析 CD - R 、 CD - RW 和 DVD 。
CD-R（光盘-可记录）是一种可以写入但不能擦除的光盘类型。CD-RW（光盘-可重写）是一种可以多次写入和擦除的光盘类型。DVD（数字多功能光盘）与 CD 类似，但容量更大。
11．比较分析 SCSI 、火线和 USB 控制器。
SCSI（小型计算机系统接口）是一种高速并行接口标准，用于连接计算机与外部设备。火线（IEEE 1394）是一种高速串行接口标准，用于连接计算机与外部设备。USB（通用串行总线）是一种常用的串行接口标准，用于连接计算机与外部设备。
12．比较分析两种 I / O 设备寻址的方法。
I/O设备寻址有两种方法：独立寻址和内存映射寻址。独立寻址是指为I/O设备分配独立的地址空间，通过特殊的指令来访问I/O设备。内存映射寻址是指将I/O设备映射到内存地址空间中，通过访问内存地址来访问I/O设备。
13．比较分析三种同步 CPU 和 I / O 设备的方法。
同步 CPU 和 I/O 设备的方法有三种：程序查询、中断和直接存储器存取（DMA）。程序查询是指 CPU 不断查询 I/O 设备的状态，以确定是否有数据需要处理。中断是指 I/O 设备在需要 CPU 处理数据时向 CPU 发送中断信号，CPU 响应中断并处理数据。DMA 是指通过一个专门的硬件控制器来控制数据在主存和 I/O 设备之间的传输，无需 CPU 干预。
14．比较分析 CISC 体系结构和 RISC 体系结构。
CISC（复杂指令集计算机）体系结构采用复杂的指令集，每条指令可以执行多个操作。RISC（精简指令集计算机）体系结构采用精简的指令集，每条指令只执行一个简单操作。
15．描述流水线及其作用。
流水线是一种提高 CPU 性能的技术。它将一条指令的执行过程分成若干个阶段，并通过并行执行不同阶段来提高 CPU 的执行效率。
16．描述并行处理及其作用。
并行处理是指同时使用多个处理器来执行计算任务，以提高计算性能。它可以通过多核处理器、多处理器系统或计算机集群来实现。
练习题
1．一台计算机有64 MB （兆字节）的内存，每个字长为4字节。那么在存储器中对每个字寻址需要多少位？
64MB 内存共有 64 * 1024 * 1024 = 67108864 字节，每个字长为 4 字节，所以共有 67108864 / 4 = 16777216 个字。对每个字寻址需要 log2(16777216) = 24 位。
2．如果屏幕有24行，每行80个字符，则需要多少字节的内存用于存储全屏的数据？
如果系统使用 ASCII 码，每个 ASCII 字符占1字节。 屏幕共有 24 * 80 = 1920 个字符，如果系统使用 ASCII 码，每个 ASCII 字符占1字节，则需要 1920 * 1 = 1920 字节的内存用于存储全屏的数据。
3．假如一台计算机有16个数据寄存器（ RO ~R15),1024个字的存储空间以及16种不同的指令（如 add 、 subtract 等），那么下面这条指令最少需要占多少位空间？ add M R2
指令 add M R2 需要指定操作码、内存地址和寄存器地址。操作码有16种不同的指令，所以需要 log2(16) = 4 位来表示。内存地址有1024个字，所以需要 log2(1024) = 10 位来表示。寄存器地址有16个数据寄存器，所以需要 log2(16) = 4 位来表示。因此，这条指令最少需要占用 4 + 10 + 4 = 18位空间。
4．在第3题中，如果数据和指令使用相同的字长，那么每个数据存器大小是多少？
在第3题中，一条指令最少需要占用18位空间。如果数据和指令使用相同的字长，则每个数据存器大小也应该是18位。
5．在第3题中，计算机中的指令寄存器大小是多少？
在第3题中，一条指令最少需要占用18位空间。因此，计算机中的指令寄存器大小应该至少为18位。
6．在第3题中，计算机中的程序计数器大小是多少？
在第3题中，内存地址有1024个字，所以程序计数器需要能够表示0到1023之间的所有整数。因此，程序计数器大小应该至少为 log2(1024) =10位。
7．在第3题中，数据总线为多少位？
在第3题中，如果数据和指令使用相同的字长，则每个数据存器大小也应该是18位。因此，数据总线应该至少为18位。
8．在第3题中，地址总线为多少位？
在第3题中，内存地址有1024个字，所以地址总线需要能够表示0到1023之间的所有整数。因此，地址总线应该至少为 log2(1024) =10位。
9．在第3题中，控制总线最少需要多少位？
控制总线用于传输控制信号。控制总线所需的位数取决于计算机系统支持的控制信号数量。这道题目没有给出足够的信息来确定控制总线最少需要多少位。
10．计算机使用 I / O 独立寻址。内存为1024个字。如果每个控制器包括16个寄存器，那么计算机可以 存取多少个控制器？
这道题目没有给出足够的信息来确定计算机可以存取多少个控制器。I/O独立寻址是指为I/O设备分配独立的地址空间，但题目中没有给出I/O地址空间的大小。
11．计算机使用 I / O 存储器映射寻址。地址总线为10条（10位）。如果内存为1000个字，那么计算机可以存取多少个四位寄存器控制器？
计算机使用 I / O 存储器映射寻址，地址总线为10条（10位），则地址空间大小为 2^10 = 1024。如果内存占用了1000个字，则剩余 1024 - 1000 = 24 个地址用于 I/O 设备寻址。如果每个控制器包括16个寄存器，则每个控制器需要16个地址。因此，计算机最多可以存取 24 / 16 = 1.5 个四位寄存器控制器。由于控制器数量必须是整数，所以计算机最多可以存取1个四位寄存器控制器。
12．使用简单计算机指令集，编写执行下列计算的程序代码： D ⬅ A + B + C A 、 B 、 C 和 D 是二进制补码格式的整数，用户输入 A 、 B 和 C 的值， D 的值显示在监视器上。
LOAD A // 加载A
ADDF B // 加上B
ADDF C // 加上C
STORE D // 将结果存入D
HALT // 停机
13．使用简单计算机指令集，编写执行下列计算的程序代码： B ⬅ A +3 A 和3是二进制补码格式的整数，用户输入 A 的值， B 的值显示在监视器上。（提示：使用加1指令）。
LOAD A // 加载A
INC // 加1
INC // 加1
INC // 加1
STORE B // 将结果存入B
HALT // 停机
14．使用简单计算机指令集，编写执行下列计算的程序代码： B ⬅ A -2 A 和2是二进制补码格式的整数，用户输入 A 的值， B 的值显示在监视器上。（提示：使用减1指令）。
LOAD A // 加载A
DEC // 减1
DEC // 减1
STORE B // 将结果存入B
HALT // 停机