搜索
第2章中央處理單元一、選擇題(4)1.CPU對於電腦的重要性,宛如人的什麼部位？(1)大腸(2)神經(3)骨頭(4)大腦(3)2.下列那一項不是CPU的任務？(1)將我們輸入的指令做運算(2)將資料輸出到螢幕上(3)提高電腦主機的溫度,以維持電腦各元件的正常運作(4)將資料存入硬碟中(2)3.CPU的組成不包含哪一項？(1)暫存器(2)快取記憶體(3)控制單元(4)匯流排(3)4.下列關於暫存器的敘述何者正確？(1)作業系統是安裝在暫存器中(2)控制單元和算術/邏輯單元使用暫存器來傳遞資料(3)暫存器位於CPU內部,屬於電腦五大單元裏的記憶單元(4)暫存器是CPU內部的記憶體,也就是快取記憶體(1)5.用來計算CPU運算速度的單元是(1)MIPS(2)FSB(3)GHz(4)USB(4)6.下列關於匯流排的敘述何者為是？(1)CPU和主機板上都有設置匯流排,以便於散熱(2)電腦主機內的線路稱為內部匯流排,連接到主機外(USB線、網路線等)的線路稱為外部匯流排(3)CPU內部使用的匯排稱為系統匯流排(4)擴充匯流排是晶片組和主機板上各元件傳送資料的通道(3)7.下列關於快取記憶體的敘述,何者為是？(1)目前快取記憶體的規格,以DDR2最普遍(2)由於快取記憶體的價格降低,現在通常都會配置256MB~1GB的快取記憶體(3)目前使用的快取記憶體通常有L1~L2兩個階層(4)我們可以自行加裝L1快取記憶體,以提高電腦效能(2)8.下列關於雙核心CPU的敘述,何者正確？(1)雙核心CPU就是指加入了Hyper-Threading技術的CPU(2)雙核心CPU是利用平行運算的概念來提高效能(3)雙核心CPU就是32位元X2,也就是所謂的64位元CPU(4)雙核心CPU的時脈計算方式,就是單核心的時脈X2(1)9.下列關於雙核心CPU的說明,何者為非？(1)雙核心CPU因為有2個核心,所以耗電量是單核心CPU的2倍(2)雙核心CPU所使用的程式必須經過特別設計,才能發揮效能(3)雙核心CPU內,共有2組的控制單元和算術/邏輯運算單元(4)雙核心CPU若加上了Hyper-Threading技術,電腦將會辦識為4顆CPU(3)10.下列關於CPU指令集的敘述,何者為是？(1)CPU的指令集其實一種應用軟體,電腦開機時會讀入暫存器供CPU使用(2)CPU廠商會不斷研發新的CPU指令集,供我們下載更新(3)CPU指令集可以用來增加CPU運算的效能(4)為了因應寬頻網路的使用,所以設計了CPU指令集來加快網路的速度二、問答題1.請解釋下列各名詞：暫存器(Register)、機器週期(Machinecycle)、CPU時脈。Ans：暫存器—是CPU內部用來暫時存放資料的地方,是相當重要的一個元件。暫存器其實就是記憶體,也是位於記憶體階層的最上層,主要是為了配合CPU的高速運算而設置。雖然暫存器的存取速度相當快,但因成本太高,所以通常只能配置幾個位元組(Bytes)的容量。每個暫存器的大小(寬度)也決定了CPU所能處理的字組(Word)大小。機器週期—當我們操作電腦而產生指令時,指令會放在記憶體中,接著CPU會讀取指令,再由控制單位進行解譯指令的工作。指令解譯完成後,會由控制單位或算術/邏輯單元執行指令。而在上述過程中,CPU會使用暫存器來存放處理前及處理後的資料。上述CPU執行指令的一連串過程,就稱之為機器週期(MachineCycle),亦可稱為指令週期(InstructionCycle)。CPU時脈—一般描述CPU的效能時,都是以CPU運作的「時脈頻率」,也稱為「工作時脈」來描述,早期其單位為MHz(每秒百萬次)；如Celeron950、Duron800就是指其時脈頻率分別為950MHz與800MHz。近來則發展到GHz(每秒十億次)的速度,像是Pentium43.2G、Duron1.8G等；當然頻率愈高、執行效能愈快,但相對價格也愈貴。2.請簡單說明北橋和南橋晶片的功用為何？Ans：早期主機板必須佈滿許多電阻、電容、IC晶片、與複雜的電子線路,才能供應主機板所需的各項功能,不但製造成本高,維修時更是困難重重。不過,拜半導體科技突飛猛進之賜,現在只要以2、3顆晶片便能取代原先眾多的元件與線路,在功能上更是有過之而無不及。這幾顆晶片必須整組運用在同一塊板子上,因此便稱為『晶片組』。通常晶片組是由北橋(NorthBridge)與南橋(SouthBridge)晶片所組成的。3.請簡述CPU的組成。Ans：CPU的構造包含了控制單元(CU,ControlUnit)、算術/邏輯單元(ALUArithmetic/LogicUnit)、暫存器(Register)等,並透過匯流排(Bus)來溝通。4.請簡述匯流排的功能及分類。Ans：電腦上各元件傳送資料的管道就是匯流排(Bus)。從字面上解讀,取其『匯流』之意,就大致可以明白這個傳送資料的管道,是由許多不同的管道整合在一起的。而這樣做的好處在於管道(也就是主機板上的電子線路)容易安排,也能確保所有元件都能互相傳送資料。舉例來說,就像高速公路也是採用『匯流』的概念一樣,不同的地點都以交流道和高速公路銜接,而不是地點和地點之間各自連接。如此,就算新增加了一個地點,只要此地點有交流道連上高速公路,還是可以確保我們一定能到達該處。在電腦中匯流排主要分為三大類：內部匯流排(InternalBus)：CPU內部用來傳送資料的通道。控制單元、算術/邏輯單元及暫存器在讀取、存放資料時,都是經過內部匯流排。系統匯流排(SystemBus,或ProcessorSystemBus)：CPU與主機板上晶片組傳送資料的通道,在2-2-2節會詳細介紹。擴充匯流排(ExpansionBus)：晶片組和主機板上除了CPU之外的各元件傳送資料的通道。5.請比較MIPS和GHz兩種計算單位的意義為何？Ans：通常我們用指令週期衡量CPU運算的速度。一個指令週期所需的時間,大約幾百萬分之一秒,也就是說一秒鐘可以執行幾百萬個的指令。而用來計量CPU運算速度的單位稱為MIPS(MillionsofInstructionPerSecond,每秒百萬個指令),意即CPU一秒鐘可以執行幾百萬個的指令。MIPS值越高,代表CPU的運算速度越快。一般描述CPU的效能時,都是以CPU運作的「時脈頻率」,也稱為「工作時脈」來描述,早期其單位為MHz(每秒百萬次)；如Celeron950、Duron800就是指其時脈頻率分別為950MHz與800MHz。近來則發展到GHz(每秒十億次)的速度,像是Pentium43.2G、Duron1.8G等；當然頻率愈高、執行效能愈快,但相對價格也愈貴！6.請簡單說明快取記憶體如何提高系統效能？Ans：CPU利用暫存器來進行資料的存取和運算,但暫存器和主記憶體的速度差異實在太大,若從暫存器直接和主記憶體進行輸出或輸入,可能造成CPU長時間的閒置,只為了等待主記憶體將資料送進來。為了提升系統的效能,於是在暫存器和主記憶體之間,配置了快取記憶體(CacheMemory)。快取記憶體是位於記憶體階層的第二層,相較於主記憶體,仍是屬於速度快、成本高的記憶體,因此通常也只能配置容量遠少於主記憶體的容量。快取記憶體的容量雖然小,但可以存放較常使用的指令或資料。由於CPU讀取需要的指令或資料時,會直接到快取記憶體尋找,若找不到需要的資料才會到主記憶體中讀取。因此,若CPU在快取就能找到需要的資料,便無需再到主記憶體讀取,而資料傳送的時間就便能大幅縮短了；這樣的工作方式正是快取記憶體能夠提高效能的最主要原因。7.請簡單比較RISC和CISC的優缺點。Ans：關於RISC和CISC的比較如下：8.請簡述何謂CPU的指令集？Ans：指令集(InstructionSet)是一群指令的集合；而指令則是CPU提供的服務。系統只要說明：『請執行xxxx服務,所需的相關資料有：yyy,zzz,』,CPU就會依序執行。不過這是系統內部的運作,當中的執行細節完全由CPU廠商來決定,指令集提供的服務是影響CPU效能的重要關鍵。9.請簡單描述雙核心CPU工作的原理,和單核心CPU比較,其優勢為何？Ans：雙核心相當於將兩個CPU(核心)包裝在單一個CPU晶片上,是真正雙實體核心的CPU。以簡單的概念來解釋,若將CPU比喻為廚房,那麼單核心就像只有一位廚師,一次只能做一道菜,必須做完一道菜之後才能再做下一道。而雙核心就像是兩個廚師,可以同時專心做兩道菜,當然速度要比一個廚師快得多了。