[小试牛刀-习题练]《计算机组成原理》之计算机系统概述【详解过程】

【计算机系统概述】

1、【冯诺伊曼结构】计算机中数据采用二进制编码表示，其主要原因是（D）

I、二进制运算规则简单
II、制造两个稳态的物理器件较为容易
III、便于逻辑门电路实现算术运算

A.仅I、Ⅱ

B.仅I、Ⅲ

C.仅Ⅱ、Ⅲ

D. I、Ⅱ、Ⅲ

I. 二进制运算规则简单：二进制只有0和1两个符号，其算术运算和逻辑运算规则非常简单，易于通过电子元件实现。

II. 制造两个稳态的物理器件较为容易：实现二进制需要两种稳定的状态来代表0和1，这在电子学中可以通过高低电平轻松实现，技术上比较容易达到且稳定可靠。

III. 便于逻辑门电路实现算术运算：逻辑门电路，如与门、或门、非门等，可以直接处理二进制信号，通过组合这些基本逻辑门可以实现复杂的布尔逻辑和算术运算，这是现代计算机硬件设计的基础。

2、【冯诺伊曼结构】计算机基本思想的叙述中，错误的是（C）
A.程序的功能都通过中央处理器执行指令实现
B.指令和数据都用二进制表示，形式上无差别
C.指令按地址访问、数据都在指令中直接给出
D.程序执行前，指令和数据需预先存放在存储器中

在冯·诺依曼结构中，指令通常并不直接在指令中给出操作数（数据），而是通过地址来间接访问操作数。这意味着指令中包含的是操作数的地址，而非操作数本身。
正确说法应该是指令按地址访问、数据通过地址间接寻址。

3、【性能指标】下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是（D）
A. MIPS
B.CPI
C.IPC
D.MFLOPS

MIPS（每秒百万条指令）是一个更通用的衡量处理器速度的指标，不专门针对浮点运算；
CPI（周期每指令）用来衡量执行一条指令所需的时钟周期数；
IPC是指每个时钟周期内处理器平均能执行的指令数量，是衡量处理器效率的一个重要指标。它反映了处理器在同一时间内能完成的工作量，与CPI互为倒数关系。

4、【性能指标计算】某计算机主频为1.2GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如表所示

指令类别	所占比例	CPI
A	50%	2
B	20%	3
C	10%	4
D	20%	5

该机的 MIPS 数是(C)

A.100

B.200

C.400

D.600

平均CPI=(50%×2)+(20%×3)+(10%×4)+(20%×5)=1.0+0.6+0.4+1.0=1.0+0.6+0.4+1.0=3.0

已知主频为1.2GHz，即每秒12亿个时钟周期。因此，计算机每秒能执行的指令数为：

$MIPS=\frac{f}{CPI}=\frac{1.2\ast10 ^{9}}{3}=400\times10 ^{6}=400MIPS$

所以，该计算机的MIPS数是400。