計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第1章部分習(xí)題參考答案

第1章部分習(xí)題參考答案11解釋下列術(shù)語(yǔ)翻譯先用轉(zhuǎn)換程序?qū)⑸弦患?jí)機(jī)器級(jí)上的程序整個(gè)地變換成下一級(jí)機(jī)器級(jí)上可運(yùn)行的等效程序，然后再在下一級(jí)機(jī)器級(jí)上去實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。解釋在下一級(jí)機(jī)器級(jí)上用它的一串語(yǔ)句或指令來仿真上一級(jí)機(jī)器級(jí)上的一條語(yǔ)句或指令的功能，通過對(duì)上一級(jí)機(jī)器語(yǔ)言程序中的每條語(yǔ)句或指令逐條解釋來實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。層次結(jié)構(gòu)將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由上往下依次劃分為應(yīng)用語(yǔ)言機(jī)器級(jí)、高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)、匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)、操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)、傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)和微程序機(jī)器級(jí)。對(duì)于一個(gè)具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，層次的多少會(huì)有所不同。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)的程序員所看到計(jì)算機(jī)的基本屬性，即計(jì)算機(jī)的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。簡(jiǎn)稱為計(jì)算機(jī)的外特性。計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)，也常稱為計(jì)算機(jī)組織。該組織包括機(jī)器級(jí)內(nèi)的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。它包括處理機(jī)、主存等部件的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度、速度和信號(hào)，器件、模塊、插件、底板的劃分與連接，專用器件的設(shè)計(jì)，電源、冷卻、裝配等技術(shù)。透明性本來存在的事物或?qū)傩裕珡哪硞€(gè)角度看似乎不存在，稱為透明性現(xiàn)象。固件是一種具有軟件功能的硬件。如將軟件固化在ROM中，就是一種固件。由上往下設(shè)計(jì)先考慮如何滿足應(yīng)用要求，確定好面對(duì)使用者那級(jí)機(jī)器應(yīng)有什么基本功能和特性，然后再逐級(jí)往下設(shè)計(jì)，每級(jí)都考慮怎樣優(yōu)化上一級(jí)實(shí)現(xiàn)。這種方法適合于專用機(jī)設(shè)計(jì)。由下往上設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)有的部件，并參照或吸收已有各種機(jī)器的特點(diǎn)，先設(shè)計(jì)出微程序機(jī)器級(jí)（如果采用微程序控制）及傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)，然后再為不同應(yīng)用配置多種操作系統(tǒng)和編譯系統(tǒng)軟件，采用合適的算法來滿足相應(yīng)的應(yīng)用。這是20世紀(jì)6070年代前常用的通用機(jī)設(shè)計(jì)思路。系列機(jī)同一廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實(shí)現(xiàn)的一系列的機(jī)器。軟件兼容同一軟件可以不加修改地運(yùn)行于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的不同檔次的機(jī)器上，而且它們所獲得的結(jié)果一樣，差別只是運(yùn)行時(shí)間不同。這些不同檔次的機(jī)器稱之為軟件兼容的機(jī)器。兼容機(jī)不同廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實(shí)現(xiàn)的一系列計(jì)算機(jī)。模擬用一臺(tái)機(jī)器的指令系統(tǒng)去解釋另一臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器的指令系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)軟件的移植。仿真用一臺(tái)機(jī)器的微程序直接解釋另一臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器的指令系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)軟件的移植。宿主機(jī)在模擬或仿真過程中，完成模擬或仿真的計(jì)算機(jī)稱為宿主機(jī)。指令流在程序執(zhí)行過程中，所執(zhí)行的指令序列。數(shù)據(jù)流由指令流調(diào)用的數(shù)據(jù)序列，包括輸入數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。多倍性在系統(tǒng)最受限制的部件（瓶頸）上同時(shí)處于同一執(zhí)行階段的可并行執(zhí)行的指令或數(shù)據(jù)的最大可能個(gè)數(shù)。AMDAHL定律系統(tǒng)中對(duì)某一部件采用某種更快的執(zhí)行方式后整個(gè)系統(tǒng)性能的改進(jìn)程度，取決于這種執(zhí)行方式被使用的頻率，或所占總執(zhí)行時(shí)間的比例。CPI每條指令平均所需的時(shí)鐘周期數(shù)。MIPS每秒（可執(zhí)行多少）百萬次指令。它是用來描述計(jì)算機(jī)整體性能的指標(biāo)。MFLOPS每秒（可執(zhí)行多少）百萬次浮點(diǎn)運(yùn)算指令。它是用來描述計(jì)算機(jī)浮點(diǎn)性能的，適用于評(píng)價(jià)用于科學(xué)計(jì)算的計(jì)算機(jī)。12（題目略）【解】因?yàn)榈?級(jí)的一條指令需要第1級(jí)的N條指令解釋，所以，第2級(jí)的一條指令的執(zhí)行時(shí)間為NKNS。同理，依此類推，第3級(jí)的一條指令的的執(zhí)行時(shí)間為N2KNS；第4級(jí)的一條指令的的執(zhí)行時(shí)間為N3KNS110（題目略）【解】（條）51081503250NI510823241NINIIICP82510466CPIRMIS（MS）75365CNUTT115（題目略）【解】（1）由AMDAHL定律可知20/1FS（2）當(dāng)2時(shí)，代入上式可得F053S（3）由題意可知，10，故可得F095117（題目略）【解】（1）可以。雖然指令系統(tǒng)是屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但并未改變?cè)噶钕到y(tǒng)，保證了軟件兼容性。（2）不可以。中斷系統(tǒng)屬于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，雖然增加中斷級(jí)不會(huì)改變?cè)到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，但重新調(diào)整中斷次序會(huì)改變?cè)谐绦虻恼_性。（3）可以。因?yàn)樗鼘儆谟?jì)算機(jī)組成。（4）可以。浮點(diǎn)數(shù)的下溢出處理方法屬于計(jì)算機(jī)組成，不屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（5）不可以。指令的操作碼、尋址方