計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第1章部分習題參考答案

第1章部分習題參考答案11解釋下列術語翻譯先用轉(zhuǎn)換程序?qū)⑸弦患墮C器級上的程序整個地變換成下一級機器級上可運行的等效程序，然后再在下一級機器級上去實現(xiàn)的技術。解釋在下一級機器級上用它的一串語句或指令來仿真上一級機器級上的一條語句或指令的功能，通過對上一級機器語言程序中的每條語句或指令逐條解釋來實現(xiàn)的技術。層次結(jié)構(gòu)將計算機系統(tǒng)由上往下依次劃分為應用語言機器級、高級語言機器級、匯編語言機器級、操作系統(tǒng)機器級、傳統(tǒng)機器級和微程序機器級。對于一個具體的計算機系統(tǒng)，層次的多少會有所不同。計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)機器級的程序員所看到計算機的基本屬性，即計算機的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。簡稱為計算機的外特性。計算機組成計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，也常稱為計算機組織。該組織包括機器級內(nèi)的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設計等。計算機實現(xiàn)計算機組成的物理實現(xiàn)。它包括處理機、主存等部件的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度、速度和信號，器件、模塊、插件、底板的劃分與連接，專用器件的設計，電源、冷卻、裝配等技術。透明性本來存在的事物或?qū)傩?，但從某個角度看似乎不存在，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。由上往下設計先考慮如何滿足應用要求，確定好面對使用者那級機器應有什么基本功能和特性，然后再逐級往下設計，每級都考慮怎樣優(yōu)化上一級實現(xiàn)。這種方法適合于專用機設計。由下往上設計根據(jù)現(xiàn)有的部件，并參照或吸收已有各種機器的特點，先設計出微程序機器級（如果采用微程序控制）及傳統(tǒng)機器級，然后再為不同應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的應用。這是20世紀6070年代前常用的通用機設計思路。系列機同一廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實現(xiàn)的一系列的機器。軟件兼容同一軟件可以不加修改地運行于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的不同檔次的機器上，而且它們所獲得的結(jié)果一樣，差別只是運行時間不同。這些不同檔次的機器稱之為軟件兼容的機器。兼容機不同廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實現(xiàn)的一系列計算機。模擬用一臺機器的指令系統(tǒng)去解釋另一臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的機器的指令系統(tǒng)，以實現(xiàn)軟件的移植。仿真用一臺機器的微程序直接解釋另一臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的機器的指令系統(tǒng)，以實現(xiàn)軟件的移植。宿主機在模擬或仿真過程中，完成模擬或仿真的計算機稱為宿主機。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)的最大可能個數(shù)。AMDAHL定律系統(tǒng)中對某一部件采用某種更快的執(zhí)行方式后整個系統(tǒng)性能的改進程度，取決于這種執(zhí)行方式被使用的頻率，或所占總執(zhí)行時間的比例。CPI每條指令平均所需的時鐘周期數(shù)。MIPS每秒（可執(zhí)行多少）百萬次指令。它是用來描述計算機整體性能的指標。MFLOPS每秒（可執(zhí)行多少）百萬次浮點運算指令。它是用來描述計算機浮點性能的，適用于評價用于科學計算的計算機。12（題目略）【解】因為第2級的一條指令需要第1級的N條指令解釋，所以，第2級的一條指令的執(zhí)行時間為NKNS。同理，依此類推，第3級的一條指令的的執(zhí)行時間為N2KNS；第4級的一條指令的的執(zhí)行時間為N3KNS110（題目略）【解】（條）51081503250NI510823241NINIIICP82510466CPIRMIS（MS）75365CNUTT115（題目略）【解】（1）由AMDAHL定律可知20/1FS（2）當2時，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)是屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但并未改變原指令系統(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)，雖然增加中斷級不會改變原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但重新調(diào)整中斷次序會改變原有程序的正確性。（3）可以。因為它屬于計算機組成。（4）可以。浮點數(shù)的下溢出處理方法屬于計算機組成，不屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（5）不可以。指令的操作碼、尋址方