计算机科学概论（2）数据的操控和程序的执行

1.CPU是什么？它有什么作用？

CPU(Central Processing Unit，中央处理器)负责操控数据在不同位置间的移动及对数据进行处理。它是计算机的核心部件。它主要由三个部分组成：算数/逻辑单元、控制单元、寄存器单元。算数逻辑单元负责在数据上执行运算；控制单元协调机器的活动；寄存器单元负责信息临时存储。CPU通过总线和主存储器通信。

2.cache是什么？

cache是高速缓存寄存器。它是位于CPU内部高速存储器的一部分。它保存了主存储器最重要部分的一个副本。这样当CPU需要调用主存中的数据的时候，可以直接从cache里调用，而不用再通过总线和主存储器通信。因此，CPU可以较快的执行它的机器周期。

3.机器语言是什么？

CPU可以识别以二进制模式编码的指令，这组指令及编码系统统称为机器语言。用机器语言表达的指令称为机器指令。机器指令主要由操作码和操作字段组成。操作码指明了该指令是什么运算，操作字段为运算提供了详细的信息。

4.指令集是什么？有哪些常用指令集？

不同的CPU被设计成能够执行不同的指令集。指令集主要分为三类：（1）数据传输类，包含请求在各个位置之间传输数据的指令；（2）算数/逻辑类，告诉控制单元请求在算数/逻辑单元内实现一个活动；（3）控制类，包含指导程序执行而非操作的指令，比如跳转。

5.RISC 和 CISC的各有什么特点？

RISC是精简指令集，它的设计背景是人们认为CPU只需执行最小的机器指令集。这样设计的计算机效率高，速度快，制造起来便宜。ARM，PowerPC处理器采用的是RISC.

CISC是复杂指令集，它的设计背景是人们认为CPU应该能够执行大量复杂的指令，来应对今天日益复杂的软件复杂性。CISC耗电较大。Intel，AMD的CPU采用的都是CISC.

6.LOAD和STORE有什么区别？

Load是指用存储单元的内容填充通用寄存器的请求。Store是指将寄存器中的内容传输给存储单元的请求。

7.主存储器为什么以2的幂为度量单位？

机器指令中保存了若干位用来表示地址。如果满满的利用这几位的话，那么就有2的若干位次幂的地址。而每个存储单元是8位，因此总得存储空间也是2的幂。

8.CPU是如何执行程序的？

程序的代码储存在主存里，CPU通过不断的重复执行一个算法来完成工作，该算法引导它完成一个机器周期。一个机器周期主要分为取指、译码和执行。通过不断的执行机器周期，程序的代码被运行。

9.CPU的主频是什么意思？有什么用吗？

CPU的主频是指CPU的时钟频率。1Hz表示每秒一个周期。主频越高表示执行一个机器周期的时间越短。但是，不同的CPU在一个时钟周期里完成的工作量不同，因此单纯比较主频并不能说明什么。

10.什么是超频？

超频就是使CPU工作在比额定频率高的频率下。比如一块CPU的额定频率是2.4GHz，如果将工作频率提高到2.6GHz它还能正常工作，那就表示这次超频成功了。主要通过CPU的倍频和外频来超频。

11.修改开机启动项的原理是什么？

每个程序存放在主存中不同的位置。系统开机时，会去程序计数器中标识的位置寻找相应的程序。想要哪个程序开机启动，只需把地址发给程序计数器即可。