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回复关键词：计算机科学概论 即可获取资料 第三章习题 （1） 复习题 1． 计算机由哪几部分组成， 其中哪些部分组成了中央处理器？ 答：计算机硬件系统主要由运算器、 控制器、 存储器、 输入设备、 输出设备等五部分组成其中， 运算器和控制器组成中央处理器（CPU）。 （P69） 2． 试简述计算机多级存储系统的组成及其优点？ 答：多级存储系统主要包括：高速缓存、 主存储器和辅助存储器。把存储器分为几个层次主要基于下述原因： （1） 合理解决速度与成本的矛盾， 以得到较高的性能价格比。 （2） 使用磁盘、磁带等作为外存，不仅价格便宜，可以把存储容量做得很大，而且在断电时它所存放的信息也不丢失，可以长久保存，且复制、携带都很方便。 (P74-P75) 3． 简述 Cache 的工作原理， 说明其作用。 答：Cache 的工作原理是基于程序访问的局部性的。即主存中存储的程序和数据并不是 CPU每时每刻都在访问的， 在一段时间内， CPU 只访问其一个局部。这样只要 CPU 当前访问部分的速度能够与 CPU 匹配即可， 并不需要整个主存的速度都很高。 Cache 与虚拟存储器的基本原理相同， 都是把信息分成基本的块并通过一定的替换策 略， 以块为单位， 由低一级存储器调入高一级存储器， 供 CPU 使用。但是， 虚拟存储器的替换策略主要由软件实现， 而 Cache 的控制与管理全部由硬件实现。因此 Cache 效率高并且其存在和操作对程序员和系统程序员透明， 而虚拟存储器中， 页面管理虽然对用户透明， 但对程序员不透明； 段管理对用户可透明也可不透明。Cache 的主要作用是解决了 存储器速度与 CPU 速度不匹配的问题， 提高了整个计算机系统的性能。 (P77) 4． 描述摩尔定律的内容， 并说明其对于计算机的发展具有怎样的指导意义？ 答：摩尔定律（Moore law） 源于 1965 年戈登· 摩尔（GordonMoore， 时任英特尔(Intel)公司名誉董事长） 的一份关于计算机存储器发展趋势的报告。根据他对当时掌握的数据资料的整理和分析研究， 发现了一个重要的趋势：每一代新芯片大体上包含其前一代产品两倍的容量， 新一代芯片的产生是在前一代产生后的 18-24 个月内。 随着计算机技术的发展， 摩尔定律得到业界人士的公认， 并产生巨大的反响， 逐渐成为硬件领域最重要的规律。许多基于未来预期的研究和预测都是以它为理论基础。这里需要特别指出， 摩尔定律并非数学、 物理定律， 而是对发展趋势的一种分析预测， 因此， 无论是它的文字表述还是定量计算， 都应当容许一定的宽裕度。 从某种意义上说， 摩尔定律是关于人类创造力的定律， 而不是物理学定律。摩尔定律实际上是关于人类信念的定律， 当人们相信某件事情一定能做到时， 就会努力去实现它。摩尔当初提出他的观察报告时， 在某种程度上是给了人们一种信念， 使大家相信他预言的发展趋势一定会持续。而所以摩尔定律在长达 40 多年的时间里不断被证实， 正是由于人们这些年来的不懈努力。 摩尔提出的周期可以认为是英特尔公司芯片研发的基本计划周期。 (P72-P73) 5． 与主存相比 Cache 具有哪些特点？ 答：主存相比 Cache 具有以下特点： （1） Cache 一般用存取速度高的 SRAM 元件组成， 其速度已经与 CPU 相当。 （2） Cache 与虚拟存储器的基本原理相同， 都是把信息分成基本的块并通过一定的替 换策略， 以块为单位， 由低一级存储器调入高一级存储器， 供 CPU 使用。但是， 虚拟存储器的替换策略主要由软件实现， 而 Cache 的控制与管理全部由硬件实现。因此 Cache效率高。并且其存在和操作对程序员和系统程序员透明， 而虚拟存储器中， 页面管理虽然对用户透明，但对程序员不透明； 段管理对用户可透明也可不透明。 （3） Cache 的价格较贵， 为了 保持最佳的性能价格比， Cache 的容量应尽量小， 但太小会影响命中率， 所以 Cache 的容量是性能价格比和命中率的折衷。 （P77） 其他章节答案可以关注公众号获取 |
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