1.4 计算机系统概述思维导图小结-常见问题和易混淆知识点（组成原理）

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1.计算机系统概述思维导图

2.常见问题及易混淆知识点

（1）主频高的CPU一定比主频低的CPU快吗？为什么？

• 不一定快，因为CPU运算速度不仅与主频有关还与CPU的流水线的各方面性能指标（架构、缓存、指令集、CPU位数、Cache大小等）。

（2）不同级别的语言编写程序有什么区别？哪种语言编写的程序能被硬件直接执行？

• 机器语言和汇编语言与机器指令对应
• 高级语言不与指令直接对应。具有较好的移植性
• 机器语言可以被硬件直接执行

（3）同一个功能可以由软件实现又可以由硬件实现吗？

• 可以，在逻辑功能上，软件和硬件是等效的，但不是等价的

（4）翻译程序、汇编程序、编译程序、解释程序的区别和联系是什么？

• 翻译程序：高级语言源程序翻译成机器语言程序（目标代码）的软件
• 翻译程序：编译程序+解释程序
• 编译程序：它将高级语言程序一次全部转换成目标语言程序，目标语言可以是汇编语言或机器语言之类的“低级语言”，每次执行程序时，只需执行目标程序，因此只要源程序不变，就无须重新翻译。同一高级语言在不同体系结构下，翻译成目标程序是不一样的，目标程序与体系结构有关，但仍不是计算机硬件能够直接执行的程序
• 汇编程序：也是一种语言翻译程序，它将汇编语言源程序翻译为机器语言程序，是一种面向机器的低级语言，是机器语言的符号表示，与机器语言一一对应

（5）什么是透明性？

• 在计算机领域中，对于某类用户来说，看不见，感觉不到的事务和属性，我们就说是透明的，否则就是不透明的。
• 比如高级语言程序员：浮点数格式、乘法指令等这些指令格式、数据如何在运算器中运算是透明的
• 对于机器语言和汇编语言程序员：指令格式、机器结构、数据格式等则不透明的
• 在CPU中，IR,MAR,MDR对各类程序员都是透明的

（6）机器字长、指令字长、存储字长的区别和联系是什么？

• 机器字长：计算机能直接处理的二进制数据位数，机器字长一般等于内部寄存器的大小，它决定了计算机的运输算精度
• 指令字长：一个指令字中包含的二进制位数
• 存储字长：一个存储单元存储的二进制位数，即一个存储单元中存储元件的个数，一个存储元件存储一个二进制数0/1
• 它们必须是字节的整数倍，一般1（字节，B，byte )= 8 bit
• 指令字长一般取存储字长的整数倍，若指令字长等于存储字长的2倍，那么需要访存2次取出一条指令，因此取指周期为机器周期的2倍；若指令字长等于存储字长，则取指周期等于机器周期；

在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。

（7）计算机体系结构和计算机组成的区别和联系是什么？

• 计算机体系结构：指机器语言或汇编语言程序员所看得到的传统机器属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术等，大都属于抽象的属性。
• 计算机组成：指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含对许多程序员来说透明的硬件细节。
  例如：指令系统如何实现取指令、分析指令、取操作数、如何运算等都属于组成问题
• 两台机器指令系统相同时，只能认为他们具有相同的结构，至于这两台机器如何实现其指令系统，可以完全不同，即可以认为他们的组成方式是不同的。
  例如：一台机器是否具备乘法指令是一个结构问题，但实现乘法指令采用什么方式则是一个组成问题。

（8）基准程序执行得越快说明机器的性能越好吗？

• 一般情况下，基准测试程序能够反映机器性能的好坏。但是，由于基准程序中的语句存在频度的差异，因此运行结果并不能完全说明问题。

基准测试程序(Benchmark)用来测量机器的硬件最高实际运行性能，以及软件优化的性能提升效果，可分为微基准测试程序(Microbenchmark)和宏基准测试程序(Macrobenchmark)。