A.主机和外设

B.硬件系统和操作系统

C.硬件系统和软件系统

D.硬件系统和系统软件

参考答案：选项C

简要分析： 选项A：现代计算机通常把运算器和控制器合起来做在一个芯片上，称为中央处理器（CPU）。然后把CPU和内存储器合起来称为主机。主机和外设构成硬件系统。所以选项A不全面。 选项B：一个完整的计算机系统应该包括硬件系统和软件系统两部分。软件系统分为系统软件和应用软件两大类。系统软件包括操作系统、计算机语言处理程序（各种程序翻译软件，包括编译程序、解释程序、汇编程序）、服务性程序、数据库管理系统和网络软件等。操作系统只是系统软件的一种，所以不全面。 选项D：系统软件只是软件系统中的一类软件，因而，也不全面。

A.一个程序由若干条指令和所处理的数据组成

B.指令和数据形式上没有差别，都是一串0/1序列

C.指令和数据不能放在同一个存储器中，必须分别存放在指令存储器和数据存储器中

D.启动程序前指令和数据都存放在外存中，启动后才被装入内存

参考答案：选项C

简要分析： 选项A：在计算机上完成的所有任务都必须先编好程序，通过计算机执行程序来完成。所以执行程序的过程就是周而复始执行指令的过程。一个程序由一条条指令以及指令所处理的数据组成。指令规定程序的动作和步骤，数据是动作作用的对象。 选项B：指令和数据在计算机内部都是用二进制表示的，因而都是0、1序列，在形式上没有差别。 选项C和D：程序编好后，先放到外存（如，磁盘）上保存。当需要执行程序时，通过操作系统提供的人-机接口（在命令行符下输入命令，或鼠标双击等）启动程序，程序被启动后，程序中的指令和数据被操作系统装入主存，一般是装入到同一个主存储器（DRAM）中，而不区分是数据存储器还是指令存储器。CPU通过指令执行的不同阶段来区分取出的是数据还是指令，而不是靠分开存放数据和指令来区分的。所以，选项C是错误的。

A.计算机完成的所有任务都必须执行相应的程序来完成

B.某任务用某语言（如C++）编好程序后，一旦被启动，则马上可调至主存直接执行

C.程序执行时，CPU按指令地址自动按序到内存读取指令并执 行

D.冯.诺依曼计算机工作方式称为“存储程序”控制方式

参考答案：选项B

简要分析： 冯.诺依曼计算机的工作方式被称为“存储程序”控制方式。其主要内容是：计算机的工作由程序控制，程序是一个指令序列，指令是能被计算机理解和执行的操作命令； 程序(指令)和数据均以二进制编码表示，均存放在存储器中；存储器中存放的指令和数据按地址进行存取；指令是由CPU一条一条顺序执行的。用一句话来说，就是：一旦要计算机完成某个特定的任务，则计算机会将事先编好的程序，按指令的顺序自动一条一条从主存中读出并执行，整个过程不需要人的干预。这里，事先编好的程序是指机器可执行的目标程序。用C++这种高级语言编写的源程序，不能直接装入内存后由CPU执行，而是需要先用编译程序将其转换为机器可直接执行的目标程序。

A.最小的计量单位为位（bit），表示一位“0”或“1”，一个字节为8位

B.最基本的计量单位是字节（Byte），因而指令、数据和地址的长度都是8的倍数

C.主存储器的编址单位一般是字节的倍数

D.主存容量为1KB，其含义是主存储器中能存放1000个字节的二进制信息

参考答案：选项D

简要分析： 选项A：冯偌依曼结构计算机规定，计算机内部信息的表示采用二进制，所以，所有信息都是由0或1构成的0/1序列，用位（bit）来表示一个二进制位“0”或“1”，它是最小的计量单位，一个字节为8位。 选项B：计算机中的存储部件、传送部件、运算部件等的宽度（串行传送部件例外）基本上都是字节的倍数，因而最基本的计量单位是字节（Byte）。为了数据、地址和指令信息的存储、传输和运算方便，一般把指令、数据和地址的长度都规定为8的倍数。 选项C：对于现代计算机的主存储器，其存储单元的编号采用字节编址方式，也就是说，每8位构成一个存储单元，所以其编址单位为一个字节。早期的机器也有用16位、24位、32位进行编址的。所以一般应该是8的倍数。 选项D：主存容量的单位有KB、MB、GB等，分别表示210字节、220字节和230字节。而辅存容量中的kB、MB、GB分别表示103字节、106字节和109字节。所以，选项D是错误的。

5.以下给出的措施对缩短程序的响应时间和提高系统的吞吐率各有什么影响？

A. 使用更快的处理器

B. 增加处理器个数，使得不同的处理器同时处理不同的任务

C. 优化编译生成的代码使得程序执行的总时钟周期数减少

D. 在CPU和主存之间增加Cache

简要分析： 选项A：使用更快的处理器意味着执行同样的一个指令序列所花费的时间更短了。因为总执行时间=总时钟周期数x时钟周期。总时钟周期数没有变，而时钟频率加快了，即每个时钟周期更短了，因此总执行时间变短了。因此，能够缩短程序的响应时间，而每个作业的响应时间的加快，使得单位时间内完成的作业数增加，因而，系统的吞吐率也提高了。 选项B：处理器个数的增加使得同时可以有多个作业在不同的处理器上进行处理，因而，系统在单位时间内可以完成更多的作业，吞吐率会明显提高。但每个作业的处理过程还是一样的，所以程序的执行时间并不会缩短。但是，因为吞吐率提高了，所以作业在等待队列中的排队时间减少了，因而响应时间会有一定相应的改善。 选项C：优化编译使生成的代码总的执行时钟周期数减少，也就缩短了程序的执行时间，因而也就使得单位时间内完成的作业数增加，提高了系统的吞吐率。 选项D：在CPU和主存之间增加Cache，使得程序中的访问内存的时间大大缩短，因而可以缩短程序的响应时间，因而也就使得单位时间内完成的作业数增加，提高了系统的吞吐率。 综上所述，选项A和C和D是因为首先缩短了程序的执行时间而使得系统吞吐率提高了；而选项B是因为提高了系统的吞吐率，使得程序等待时间缩短而缩短了程序响应时间。所以程序响应时间和系统吞吐率之间也是相辅相成的关系。

6.考虑以两种不同方式实现同一指令集的机器M1和M2。在该指令集中一共有三类指令：A类指令、B类指令、C类指令。M1的时钟频率为400MHz，M2的时钟频率为200MHz。各类指令在M1和M2上运行时所需的平均时钟周期数分别为： M1的CPI为：A: 4; B: 6; C: 8; M2的CPI为：A: 2; B: 4; C: 3。采用三种不同的编译器(C1、C2和第三方编译器C3)生成程序代码，这三类指令在三类编译器生成的程序中所占的百分比分别为：使用C1的%为：A: 30; B: 50; C: 20; 使用C2的%为：A: 30; B: 20; C: 50; 使用C3的%为：A: 50; B: 30; C: 20。假设对于同一个程序而言，三个编译器生成的代码中指令总数相等，但是指令的组合情况各不相同，如上所述分别占各自的%。如果M1和M2上都使用C1编译器，那么，M1的生产厂商可以声称其性能是M2的多少倍呢？如果M1和M2上都使用C2编译器，M2的生产厂商可以声称其性能是M1的多少倍呢？如果你购买了M1，那么你会选择哪种编译器？如果你购买了M2，你又会选择哪种编译器？如果其他所有指标（包括价格）都相同，你会买哪台机器？

简要分析： 1）假定在M1和M2上都是用C1编译器，则 M1上的CPI为：4x30%+6x50%+8x20%=5.8 M2上的CPI为：2x30%+4x50%+3x20%=3.2 M1的时钟频率为400MHz，M2的时钟频率为200MHz，所以： M1上一条指令的平均执行时间为：5.8x1/400MHz=5.8x2.5ns=14.5ns M2上一条指令的平均执行时间为：3.2x1/200MHz=3.2x5ns=16ns M1的性能和M2的性能之比为：16 ns / 14.5 ns =1.1 所以，M1的生产商可以声称M1的性能是M2的1.1倍。 2）假定在M1和M2上都是用C2编译器，则M1上的CPI为： M1上的CPI为：4x30%+6x20%+8x50%=6.4 M2上的CPI为：2x30%+4x20%+3x50%=2.9 M1的时钟频率为400MHz，M2的时钟频率为200MHz，所以： M1上一条指令的平均执行时间为：6.4x1/400MHz=6.4x2.5ns=16ns M2上一条指令的平均执行时间为：2.9x1/200MHz=2.9x5ns=14.5ns M2的性能和M1的性能之比为：16 ns / 14.5 ns =1.1 所以，M2的生产商可以声称M2的性能是M1的1.1倍。 3）根据上述分析，可知：如果购买了M1，则编译器应选择C1；如果购买了M2，则编译器应选择C2。 4）如果所有其他指标都相同（包括价格），那么应选择M1还是M2呢？ 从上述1）和2）分析结果来看，用生产商各自自己的编译器无法衡量M1和M2的好坏，所以借助第三方提供的编译器来考察。 M1上的CPI为：4x50%+6x30%+8x20%=5.4 M2上的CPI为：2x50%+4x30%+3x20%=2.8 M1的时钟频率为400MHz，M2的时钟频率为200MHz，所以： M1上一条指令的平均执行时间为：5.4x1/400MHz=5.4x2.5ns=13.5ns M2上一条指令的平均执行时间为：2.8x1/200MHz=2.8x5ns=14ns M1的性能和M2的性能之比为：14 ns / 13.5 ns =1.04 所以，用第三方编译器说明M1的性能是M2的1.04倍。