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《计算机与网络技术基础》习题一（网上作业）

2009年04月16日

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1．请简述Intel CPU的发展历程。您的答案：
1.4004
1971年11月15日，成立3年的Intel公司推出了世界上第一个微处理器（4004CPU），4位微处理器，10微米的工艺，16针DIP封装，尺寸为3*4mm，共有2300个晶体管，工作频率为108KHz，每秒运算6万次。
2.8008
1972年，Intel推出第一个8位的微处理器（8008），共有3500个晶体管，10微米工艺，内存空间为16KB，工作频率为200KHz。
3.8080
1974年，第一个真正的微处理器诞生（8080），共有6000个晶体管，6微米工艺，内存空间为64KB，工作频率为2MHz。
其他公司生产的CPU：Zilog公司的增强型Z80；摩托罗拉公司的6800；Intel公司在1976年的增强型8085
4.8086
1978年推出16位微处理器（8086），共有29000个晶体管，3微米工艺，最大内存空间为1MB，工作频率为4.77MHz。同年，Intel又推出16位8088CPU
1980年PC形成市场，IBM公司推出以8088为微处器的IBMPC（以及随后的PCXT)
5.80186/80188
1980年诞生的80186/80188CPU与8086/8088CPU的内部结构相似。
6.80286
1982年，Intel公司推出是基于X86体系结构，共有13400个晶体管，1.5微米工艺，工作频率为6-25MHz。
1984年，16位PC市场迅速扩张，IBM以Intel80286为CPU架构，推出了PCAT。
7.80386
1985年诞生的80386CPU（简称386），2微米工艺，共有275000个晶体管，32位，支持最大4GB内存，工作频率从16MHz开始，可外接64－128KB。
1989年，Intel以最新的1微米工艺开发386SX，而原先的386改名为386DX。386DX和386SX的差别在于：
（1）386DX内部寄存器、外部数据与内存总线皆为32位，执行速度也比较快。
（2）386SX内部寄存器为32位，但外部数据总线为16位。
8.80486
1989年，Intel推出80486CPU(简称486）,0.8微米工艺，共有120万个晶体管，支持最大4GB内存，486的指令系统与8086/8088/286/386兼容。芯片内部包8KBCahe和浮点运算单元FPU。
9.Pentium（奔腾）
1993年3月，Intel推出PentiumCPU，共有310万个晶体管。（1）采用超标量技术（2）首次运用二个独立的高线缓存（3）采用Socket5IA32架构。
第一代Pentium产品，工作频率为60MHz和66HMz，0.8微米工艺，核心电压5V，Socket5插座。
一年后Intel推出改良产品，代号P54C，共有330万个晶体管，早期的Pentium75/120，采用0.6微米工艺，后期的Pentium120，采用0.35微米工艺，电压3.3V，Socket7插座。
10.PentiumPro（高能奔腾）
1995年，推出了PentiumProCPU，共有550万个晶体管，0.35微米工艺，工作频率为150-200MHz，带有三条独立管线，地址总线拓宽到36位，支持64GB内存寻址。
Intel首次将二级缓存整合到CPU上，不直接处理X86指令，而将X86指令转换为RISC指令再执行。
11.PentiumMMX(多能奔腾）
1996年推出Pentium系列的改进版本，代号为P55C，就是PentiumMMX。增加了内片16KB数据缓存和16KB指令缓存、4路写缓存以及分支预测单元和返回堆技术，新增了57条MMX多媒体指令。
MMX技术（MultiMediaExtension，多媒体扩展指令集），专门用来处理音频、视频等数据，可以大大缩短了CPU的处理多媒体数据时时等待时间。
PentiumMMX系列频率只有种：166/200/233MHz；32KB一级缓存；核心电压2.8V；倍频分别为2.5X、3X、3.5X；Socket7插座。
12.移动式PentiumCPU
专为笔记本计算机设计，0.25微米工艺，CPU时钟频率超过200MHz，结合指令集和32KBL1的高速缓存。
13.Pentium2(奔腾2)
1997年推出Pentium2CPU(即P2)，共有750万个晶体管，0.35微米工艺，支持最大64GB内存，工作频率为200-500MHz
从Pentium2开始，Intel细分产品线，针对市场上的中、低、高端用户，分别推出相应的Pentium(奔腾)、Celeron(赛扬)、Xeon(至强)
(1)Pentium2系列
1)Klamath
1997年5月7日发布，是Pentium2家族的第一款处理器，0.35微米工艺，工作电压2.8V，时钟频率为233-300MHz，系统总线频率为66MHz，带有256KB或512KB的二级缓存，采用Slot1架构。
2）Deschutes
1998年1月26日发布，是最后一个正式用于处理器的Pentium2内核。0.25微米工艺，工作电压2.0V，内核频率提高到266-450MHz，系统总线频率为66-100MHz，一级缓存为32KB，二级缓存为512KB，采用Slot1架构。
（2）Celeron系列
1）Covington
1998年4月15日，是Celeron家族的第一款产品，定位在低端市场，接口为Slot1架构。采用Deschues内核，0.25微米工艺，工作电压为2.0V，工作频率为266-300MHz，总线频率为66MHz有一级缓存32KB，没有配有二级缓存。（没有二级缓存而引起了很大争议）
2）Mendocino
1998年8月8日，是Celeron家族的第二款产品，吸取Covinton的教训。集成了128KB的二级缓存，时钟频率为300-350MHz，系统总线频率为66MHz，拥有Slot1和Socket370两个系列产品
Slot1的Mendocino采用0.25微米工艺，核心电压为2.0V，时钟频率为300-433MHz
Socket370的Mendocino采用0.22微米工艺，时钟频率为300-533MHz
3）Dixon
是Celeron时代的第二篇章，专为低价格笔记本电脑设计，采用0.25微米工艺，一级缓存为32KB，二级缓存为256KB，时钟频率为300MHz和500MHz，系统总线频率为66MHz。
14.Pentium3（奔腾3）
1999年推出Pentium3，共有2800万个晶体管，0.25微米工艺，沿用第六代（P2）处理器的系统架构。
（1）Katmai
是Pentium3的第一代产品，增加了SSE（StreamingSIMDExtensions）指令,还增加了MMX指令。采用0.25微米工艺，时钟频率为450-600MHz，采用Slot1封装，512KB二级缓存位于卡匣内的电路板上。
（2）Coppermine（Slot）
1999年10月底，Intel正式发布代号为“Coppermine”,前端总线为133MHz，最高达1GHz，全新的核心设计（内置256KB与CPU主频同步运行的二级缓存），0.18微米工艺，共有2800万个晶体管。
（3）Coppermine（Socket370)
1999年底，推出FC－PGA370封装的CoppermineCPU，内置全速256KB二级缓存。
Coppermine新增加的特性有：
1）内置全速256KB二级缓存，Intel公司这种新的二级缓存为“高级传输高速缓存”
2）以FC－PGA370方式封装便于高性能Pentium3处理器的小型化。
3）集成度极高，工作电压更低，功耗更低，散热更少，更适用于移动计算。4）更高的后端总线传输带宽。
15.Coppermine128KB（Celeron2)
是对Celeron家族产品的扩展，采用了Coppermine处理器的内核，内置128KB二级缓存，第一款对SSE支持的CeleronCPU。
16.Pentium4
2000年11月21日，Intel发布了Pentium4CPU，代号为Willamette,0.18微米铝导线工艺，配合低温半导体介质技术制成。基于Intel的NetBurst微架构，应用领域铁包括网络广播、网络视频流、图片处理、视频剪辑、语音、3D、CSD、游戏、多媒体、多任务环境等。
（1）P4的主要逻辑部件的作用：
1）新的处理器前端系统总线（FSB）
2）高速执行缓存
3）快速执行引擎
4）256KB的高速缓存（ATC）
5）高级动执行
6）改进的浮运算和多媒体单元
7）网络数据流单指令多数据扩展2（SSE2）
（2）P4处理器两种型号
1）Willamette
采用新的IA－32体系统架构，全新的Socket423插座，0.18微米制程，集成了256KB二级缓存，支持SSE2指令集，多达20级的超标量流水线，搭配I850/I845芯片组，还新增了执行单元、解码器和增加缓存容量等。陆续推出1.4-2.0GHz的主频。
2）Northwood
在一年后，Intel发布第二个P4，代号为Northwood，全新的Socket478插座，0.13微米制程，集成了512KB二级缓存，支持SSE2指令集
2．从2000年11月推出Pentium 4到2005年末，Pentium 4系列处理器经历了哪些重要变化（至少写出3点）？您的答案：

Pentium4从Northwood构架过度到Prescott构架在进化数据上：制程从0.13微米提升到0.09微米，一级缓存数据和二极缓存倍增，分别为16KB和1MB，

管线层数，增加了50%（Inter官方并没有透漏实际的管线层数，但至少超过了30层，更多倾向与31层管线），

晶体管数量从
5500万个倍增至1.25亿个，新增13条指令集……这些似乎成了Pentium4每次进化的常规，不过每次都只是些“小手术”而已，Inter自己也宣称
Prescott不是一次革命性的产品，而只是Pentium4处理器的一个过度产品。 增加的管线层数，增加的晶体管数量，增加的频率.

3．电子计算机的应用及其广泛，根据应用性质对其进行归纳并举例。您的答案：
科学计算、过程控制、人工智能、数据和信息处理、资源共享、计算机辅助工程包括辅助制造CAM、辅助测试CAT、辅助教学CAI、辅助设计CAD

4．在某系统中，字母、数字采用ASCII编码规则，对A～Z采取如下的加密方式：如果密钥为2，则A加密后转换为C，以此类推，Y加密后转换为A,Z加密后转换为B, 其他文字保持原样不变。如果密钥为5，请写出以下文本的加密结果。
(HUQ17FpaACP//WXJbK+VGMNZX) 您的答案：
(HUQ17FpaACP//WXJbK+VGMNZX)加密后为 (MZV17KufFHU//BCOgP+ALRSEC)

5．原码表示法是一种直观的机器数表示法：约定数码序列中的最高位为符号位，符号位为０表示该数为正，为１表示为负；其余有效值部分则用二进制的绝对值表示。请写出下列数的原码。
（57）10=
（-110）10=您的答案：
(57）10=0111001

（-110）10=11101110

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