《计算机系统的体系结构》课后答案李学干清华大学出版社.docVIP

《计算机系统的?体系结构》课后答案1-8章 第1章 计算机系统结?构的基本概念? 1、有一个计算机?系统可按功能?分成4级，每级的指令互?不相同，每一级的指令?都比其下一级?的指令在效能?上强M倍，即第i级的一?条指令能完成?第i-1级的M条指?令的计算量。现若需第i级?的N条指令解?释第i+1级的一条指?令，而有一段第1?级的程序需要?运行Ks，问在第2、3和4级上一?段等效程序各?需要运行多长?时间？答：第2级上等效?程序需运行：(N/M)*Ks。第3级上等效?程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。第4级上等效?程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。 2、硬件和软件在?什么意义上是?等效的？在什么意义上?又是不等效的?？试举例说明。答：软件和硬件在?逻辑功能上是?等效的，原理上，软件的功能可?用硬件或固件?完成，硬件的功能也?可用软件模拟?完成。只是反映在速?度、价格、实现的难易程?度上这两者不?同。 3、试以实例说明?计算机系统结?构、计算机组成与?计算机实现之?间的相互关系?与影响。答：计算机系统结?构、计算机组成、计算机实现互?不相同，但又相互影响?。（1）计算机的系统?结构相同，但可采用不同?的组成。如IBM37?0系列有11?5、125、135、158、168等由低?档到高档的多?种型号机器。从汇编语言、机器语言程序?设计者看到的?概念性结构相?同，均是由中央处?理机/主存，通道、设备控制器，外设4级构成?。其中，中央处理机都?有相同的机器?指令和汇编指?令系统，只是指令的分?析、执行在低档机?上采用顺序进?行，在高档机上采?用重叠、流水或其它并?行处理方式。（2）相同的组成可?有多种不同的?实现。如主存器件可?用双极型的，也可用MOS?型的；可用VLSI?单片，也可用多片小?规模集成电路?组搭。（3）计算机的系统?结构不同，会使采用的组?成技术不同，反之组成也会?影响结构。如为实现A:=B+CD:=E*F,可采用面向寄?存器的系统结?构，也可采用面向?主存的三地址?寻址方式的系?统结构。要提高运行速?度，可让相加与相?乘并行，为此这两种结?构在组成上都?要求设置独立?的加法器和乘?法器。但对面向寄存?器的系统结构?还要求寄存器?能同时被访问?，而对面向主存?的三地址寻址?方式的系统结?构并无此要求?，倒是要求能同?时形成多个访?存操作数地址?和能同时访存?。又如微程序控?制是组成影响?结构的典型。通过改变控制?存储器中的微?程序，就可改变系统?的机器指令，改变结构。如果没有组成?技术的进步，结构的进展是?不可能的。　　综上所述，系统结构的设?计必须结合应?用考虑，为软件和算法?的实现提供更?多更好的支持?，同时要考虑可?能采用和准备?采用的组成技?术。应避免过多地?或不合理地限?制各种组成、实现技术的采?用和发展，尽量做到既能?方便地在低档?机上用简单便?宜的组成实现?，又能在高档机?上用复杂较贵?的组成实现，这样，结构才有生命?力；组成设计上面?决定于结构，下面受限于实?现技术。然而，它可与实现折?衷权衡。例如，为达到速度要?求，可用简单的组?成但却是复杂?的实现技术，也可用复杂的?组成但却是一?般速度的实现?技术。前者要求高性?能的器件，后者可能造成?组成设计复杂?化和更多地采?用专用芯片。　　组成和实现的?权衡取决于性?能价格比等因?素；结构、组成和实现所?包含的具体内?容随不同时期?及不同的计算?机系统会有差?异。软件的硬化和?硬件的软件都?反映了这一事?实。VLSI的发?展更使结构组?成和实现融为?一体，难以分开。 4、什么是透明性?概念？对计算机系统?结构，下列哪些是透?明的？哪些是不透明?的？　　存储器的模m?交叉存取；浮点数据表示?；I/O系统是采用?通道方式还是?外围处理机方?式；数据总线宽度?；字符行运算指?令；阵列运算部件?；通道是采用结?合型还是独立?型；PDP-11系列的单?总线结构；访问方式保护?；程序性中断；串行、重叠还是流水?控制方式；堆栈指令；存储器最小编?址单位；Cache存?储器。答：透明指的是客?观存在的事物?或属性从某个?角度看不到。透明的有：存储器的模m?交叉存取；数据总线宽度?；阵列运算部件?；通道是采用结?合型还是独立?型；PDP-11系列的单?总线结构；串行、重叠还是流水?控制方式；Cache存?储器。 不透明的有：浮点数据表示?；I/O系统是采用?通道方式还是?外围处理机方?式；字符行运算指?令；访问方式保护?；程序性中断；堆栈指令；存储器最小编?址单位。P.S. 属于计算机系?统结构的属性?有：数据表示、寻址方式、寄存器组织、指令系统、存储组织、中断机构、I/O结构、保护机构等。属于组成的属?性有：数