《计算机组成与体系结构（原书第4版）》 —1 习题

习题

1.硬件和软件在哪些方面不同？它们在哪些方面相同？

2.a）1s等于多少ms？

b）1s等于多少μs？

c）1ms等于多少ns？

d）1ms等于多少μs？

e）1μs等于多少ns？

f）1GB等于多少KB？

g）1MB等于多少KB？

h）1GB等于多少MB？

i）20MB等于多少B？

j）2GB等于多少KB？

3.运行在纳秒级别的某个部件比运行在毫秒级别的某个部件快多少个数量级？

4.假设你准备买一台新计算机供个人使用。首先，看看各种杂志和报纸上的广告，列出你不太懂的术语。查阅这些术语并简要地写出解释。确定影响购买哪种计算机的重要因素，并列出这些因素。在你选好了想购买的系统后，确定哪些术语与硬件有关，哪些术语与软件有关。

5.平板电脑制造商在成本、功耗、重量和电池寿命等约束条件下不懈地工作。你认为完美的平板电脑应该是什么样子的？屏幕应该多大？即使重量增加，你也想要续航更持久的电池吗？重量最大不应该超过多少？你是选择低成本还是选择高性能？电池应该是消费者可更换的吗？

6.选择你最喜欢的计算机语言编写一个小程序。编译完程序后，看看是否可以确定源代码指令与编译器生成的机器语言指令的比例。如果你增加一行源代码，机器语言程序会有什么影响？试着增加不同的源代码指令，比如一个加法指令和一个乘法指令。增加不同指令，机器代码文件的大小有什么变化？对这个结果给出你的看法。

7.回应在1.5节中提出的想法：如果今天发明了计算机，你想给计算机起个什么名字？对于你的回答，至少给出一个很好的理由。

8.简述计算历史上的两个突破性进展。

9.现在还有可能用一个像“土耳其机械人”那样的机器人糊弄人们吗？现在，如果你想创建一个“土耳其人”，它应如何不同于18世纪的版本？

10.假设集成电路芯片上的一个晶体管是2μm大小。根据摩尔定律，在2年内晶体管会是多大？摩尔定律与程序员是什么样的关系？

11.什么环境使得IBM PC如此成功？

12.列出5个个人计算机的应用。计算机的应用有限制吗？你有没有想象过在不久的将来会有何种完全不同和令人激动的应用？如果有，它是什么？

13.在冯·诺依曼模型中，解释下面部件的作用：

a）处理单元

b）程序计数器

14.在冯·诺依曼架构下，程序和数据都是存储在主存储器中的，因此，当认为主存储器的某个地方保存了一块数据，而实际上保存的是程序指令时，就有可能意外（或故意）修改了自己的程序。这种情况对作为程序员的你有什么影响？

15.解释为什么现代计算机由多个层次的虚拟机组成。

16.解释云计算平台的3种主要类型。

17.希望迁移到云平台的组织所面对的挑战是什么？风险和收益是什么？

18.云计算是否消除了一个组织对其计算基础设施的所有顾虑？

19.解释“取”一条指令意味着什么。

20.阅读一份当地受欢迎的报纸并搜索招聘职位。（也可以查看一些比较受欢迎的在线职业网站。）哪些工作需要特定的硬件知识？哪些工作隐含着计算机硬件知识？所需的硬件知识与公司或其职位有什么关联吗？

21.列出并描述计算机在商业和社会其他领域中一些常见的应用和不常见的应用。

22.摩尔定律的技术专家的观点是每个芯片上的晶体管数量大约每18个月翻一番。在20世纪90年代，摩尔定律开始描述为每18个月微处理器的处理能力翻一番。根据摩尔定律的新变化，回答如下问题：

a）在你学完计算机组成和体系结构课程之后，你会有一个非常好的新芯片设计想法，这个想法可以使处理器的速度比现在市场上最快的处理器快6倍。不幸的是，你需要花四年半的时间存钱、创建原型和开发产品。如果摩尔定律持续有效，你是花钱开发和生产芯片，还是投资在其他有风险的地方？

b)假设我们有一个需要解决的问题，使用当前的技术通常要花100000h的计算机时间才能解决。下列哪一项能最早给我们解决方案？（1）用快两倍的算法替换当前解决方案中的算法，但仍在当前技术下运行；（2）等待3年，假设按照摩尔定律每18个月计算机的性能翻一番，在解决方案中使用当前的算法，但是在3年后的新技术下运行。

23.摩尔定律的局限性是什么？为什么这个定律不能永远有效？请解释原因。

24.摩尔定律的技术含义是什么？它对未来有什么影响？

25.费鲁奇博士认为所有计算机总有一天会变得像沃森那样，你认同他的观点吗？如果你有一台像平板电脑大小的沃森，你想用它做什么？