1.4 本章真题解析

　　1.4 本章真题解析

　　在本章的内容中，主要要求考生掌握计算机的基本组成、工作过程和性能指标的概念，本节按照研究生入学考试的试题样式，参考历年的真题和全国40所高校的研究生入学试题，组织了相关的真题及解析，供读者参考。
　　例题1
　　下列选项中，能缩短程序执行时间的措施是 （1） 。[2010年试题12]
　　I．提高CPU时钟频率 II．优化数据通路结构 III．对程序进行编译优化
　　（1）A．仅I和II　　 B．仅I和III C．仅II和III D．I，II，III
　　例题1分析
　　我们分别分析题目所给出的三种情况。
　　提高CPU的时钟频率，即提高了CPU的执行速度，显然是可以缩短程序的执行时间的。
　　在计算机系统中，各个子系统通过数据总线连接形成的数据传送路径称为数据通路。优化数据通路结构，可以有效提高计算机系统的吞吐量，从而加快程序的执行。
　　对程序进行编译优化，可以提高程序的执行效率，也可以实现缩短程序的执行时间。
　　例题1答案
　　（1）D
　　例题2
　　一个完整的计算机系统包括 （2） 。
　　（2）A．主机、键盘、显示器 B．计算机及外围设备
　　C．系统软件与应用软件 D．硬件系统与软件系统
　　例题2分析
　　从系统结构角度来看，计算机系统可以分为硬件逻辑层、微程序控制和PLA（Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列）控制层、指令系统层、操作系统层、高级程序编译和解释程序层、各种应用程序层、应用系统算法与数字模型层，具体结构如图1-5所示。

　　从图1-5中可以看出，在硬件的基础上，是由应用软件来实现计算机系统功能的，因此，一个完整的计算机系统应该包括硬件和软件。
　　例题2答案
　　（2）D
　　例题3
　　下面给出的选项中，不属于六大类型计算机的是（3） 。
　　（3）A．小巨型机 B．大型机 C．中型机 D．微型机
　　例题3分析
　　按计算机的大型程度，计算机可以分为巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机六大类型。
　　巨型机。全世界只有几家公司能生产，最快1.4万亿次，9千个CPU组成。例如，Cray-1，Cray-2，Cray-3，国产银河系列等。
　　小巨型机。功能与巨型机相近，价格相对便宜，发展十分迅速，美国Convex公司的C系列机为其代表产品。
　　大型机。大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调度主机资源，代表产品有IBM360、370、4300等。
　　小型机。它可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用，典型产品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，国产太极系列。
　　工作站。用于特殊的专业领域，例如，图像处理和辅助设计，典型产品有HP-APOLLO，SUN工作站等。
　　微型机。个人或家庭使用，典型产品有PC（个人计算机），价格低廉。
　　例题3答案
　　（3）C
　　例题4
　　20世纪60年代，在美国的加利福尼亚州，出现了一个地名叫硅谷。该地主要工业是微电子工业，它也是 （4） 的发源地。
　　（4）A．通用计算机 B．大型计算机
　　C．小型计算机和微处理机 D．微处理机
　　例题4分析
　　硅谷的主要工业是微电子工业，它也是小型计算机和微处理机的发源地。
　　例题4答案
　　（4）C
　　例题5
　　计算机硬件能够直接识别的语言是（5） 。
　　（5）A．自然语言 B．高级语言 C．机器语言 D．汇编语言
　　例题5分析
　　机器语言是一种用二进制形式表示的，并且能够直接被计算机硬件识别和执行的语言。机器语言与计算机的逻辑结构相关，也就是说，机器语言因计算机不同而异。利用机器语言编写的程序称之为机器语言程序。机器语言的缺点是：不易书写，可阅读性差，出错也不易修改。
　　汇编语言是一种将机器语言符号化的语言，它用形象、直观、便于记忆的字母、符号来代替数字编码的机器指令。汇编语言的语句与机器指令一一对应，不同的计算机具有不同的汇编语言。用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序。例如，NASM、MASM、TASM等都属于汇编语言程序。
　　高级语言是一种与具体计算机逻辑结构不相关，表达方式接近于被描述问题的程序设计语言。高级语言程序具有可书写性和可阅读性强等优点。高级语言程序在计算机上并不能直接执行，需要利用编译程序或解释程序将其翻译成机器语言程序后再执行。例如，Basic、Fortran、Pascal、C、C++、Java等都属于高级语言程序。
　　自然语言是一种非格式化语言，计算机硬件是无法识别的。
　　例题5答案
　　（5）C
　　例题6
　　冯•诺依曼计算机的核心思想是（6） ，冯•诺依曼计算机的工作特点是（7） 。
　　（6）A．采用二进制 B．存储程序 C．并行计算 D．指令系统
　　（7）A．堆栈操作 B．存储器按内容访问
　　C．按地址访问并顺序执行指令 D．多指令流单数据流
　　例题6分析
　　20世纪40年代中期，冯•诺依曼大胆提出了采用二进制作为数字计算机的数制基础的理论。同时，他还提出了计算机组成结构、程序存储和程序设计等思想，其核心思想是存储程序。人们把冯•诺依曼的这些理论总结为冯•诺依曼体系结构。从ENIAC到当前最先进的计算机都采用的是冯•诺依曼体系结构。根据冯•诺依曼体系结构构成的计算机必须具有如下特征：
　　程序和数据在计算机中以二进制的方式执行；
　　必须能够记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果；
　　具有完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力；
　　指令由操作码和地址码组成；
　　能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。
　　例题6答案
　　（6）B （7）C
　　例题7
　　在计算机的不同发展阶段，操作系统最先出现在（8） 。
　　（8）A．第一代计算机 B．第二代计算机
　　C．第三代计算机 D．第四代计算机
　　例题7分析
　　第一代计算机为电子管计算机，其逻辑元件采用电子管，典型逻辑结构为定点运算。编制程序所用工具为低级语言。
　　第二代计算机为晶体管计算机。其内存储器由磁芯构成，磁鼓与磁带成为外存储器。计算机典型逻辑结构实现了浮点运算，并出现了多种高级语言及其编译程序。
　　第三代计算机为集成电路计算机，其逻辑元件与存储器均由集成电路实现；在软件方面，操作系统日益成熟。
　　第四代计算机以大规模和超大规模集成电路作为计算机的主要功能部件。软件方面发展了数据库系统、分布式操作系统和网络软件等。
　　例题7答案
　　（8）C
　　例题8
　　计算机性能评测分为评估和测试两种方法，其中评估是基于一些原始数据进行推算。（9）是用于评价同一厂商生产的同一计算机系统的定点运算速度比较正确。（10）可用于比较和评价同一系统上求解同一问题的不同算法的性能。
　　（9）A．MIPS B．PDR C．MIPS D．PDR
　　（10）A．MFLOPS B．MFLOPS C．CTP D．CTP
　　例题8分析
　　MIPS综合CPU周期和每条指令占用周期的数量两个重要因素，用于评价同一厂商生产的同一计算机系统的定点运算速度。
　　MFLOPS用于比较和评价同一系统上求解同一问题的不同算法的性能。以RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）芯片作处理单元的并行机为例，理论峰值可以按下式计算：

MFLOPS值= MHz值×n×M

　　其中，MHz是CPU频率，即周期的倒数；n为每个周期能产生的浮点结果数；M为处理单元的数量。目前大部分RISC芯片采用超流水技术，一个周期能产生一个结果，同时又采用超标量技术，多条流水线并行工作，n即为并行工作的浮点运算部件个数。
　　采用计算PDR（Processing Data Rate，数据处理速率法）值的方法来衡量机器性能，PDR值越大，机器性能越好。PDR与每条指令和每个操作数的平均位数以及每条指令的平均运算速度有关，PDR值主要对CPU和主存储器的速度进行度量，但不适合衡量机器的整体速度，不能全面反映计算机的性能，因为它没有涉及Cache、多功能部件等技术对性能的影响。PDR曾是美国及巴黎统筹委员会用来限制计算机出口的系统性能指标估算方法，1991年9月停止使用，取而代之的是CTP（Composite Theoretical Performance，综合理论性能）。
　　CTP是美国政府为限制较高性能计算机出口所设置的运算部件综合性能估算方法。CTP用MTOPS（Million Theoretical Operations Per Second，每秒百万次理论运算）表示。CTP的估算方法是，首先算出处理部件每个计算单元（例如，定点加法单元、定点乘法单元、浮点加单元、浮点乘法单元等）的有效计算率，再按不同字长加以调整，得出该计算单元的理论性能，所有组成该处理部件的计算单元的理论性能之和即为CTP。
　　例题8答案
　　（9）A （10）A
　　例题9
　　下面关于计算机发展趋势的说法，不可能的是（11） 。
　　（11）A．计算机的智能程度越来越高，未来可以取代人脑进行思考。
　　B．计算机的速度越来越快，每秒可以完成几十亿次基本运算。
　　C．计算机的体积越来越小，可以放在口袋里。
　　D．计算机的价格越来越便宜。
　　例题9分析
　　总的来说，计算机的发展趋势是计算的速度越来越快、体积越来越小、价格越来越便宜，智能化程度也会不断的提升，但无论其怎么发展，要想取代人脑，那是不能实现的。
　　例题9答案
　　（11）A