計算機體系結(jié)構(gòu)課后答案

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篇一：計算機體系結(jié)構(gòu)習(xí)題（含答案）】1、尾數(shù)用補碼、小數(shù)表示，階碼用移碼、整數(shù)表示，尾數(shù)字長p=6（不包括符號位），階碼字長q=6（不包括符號位），為數(shù)基值rm=16,階碼基值re=2。對于規(guī)格化浮點數(shù)，用十進制表達式寫出如下數(shù)據(jù)（對于前11項，還要寫出16進值編碼）。(1)(1)最大尾數(shù)（8）最小正數(shù)最小正尾數(shù)（9）最大負數(shù)(3)(3)最小尾數(shù)（10）最小負數(shù)最大負尾數(shù)（11）浮點零(5)最大階碼(12)表數(shù)精度(6)最小階碼(13)表數(shù)效率(5)最大階碼(12)表數(shù)精度(6)最小階碼(13)表數(shù)效率(7)最大正數(shù)(14)能表示的規(guī)格化浮點數(shù)個數(shù)2?—臺計算機系統(tǒng)要求浮點數(shù)的精度不低于10-7.2，表數(shù)范圍正數(shù)不小于1038，且正、負數(shù)對稱。尾數(shù)用原碼、純小數(shù)表示，階碼用移碼、整數(shù)表示。（1）設(shè)計這種浮點數(shù)的格式=J⑵計算（1）所設(shè)計浮點數(shù)格式實際上能夠表示的最大正數(shù)、最大負數(shù)、表數(shù)精度和表數(shù)效率。=J3?某處理機要求浮點數(shù)在正數(shù)區(qū)的積累誤差不大于2-p-1,其中,p是浮點數(shù)的尾數(shù)長度。（1）選擇合適的舍入方法。確定警戒位位數(shù)。計算在正數(shù)區(qū)的誤差范圍4?假設(shè)有a和b兩種不同類型的處理機，a處理機中的數(shù)據(jù)不帶標(biāo)志符,其指令字長和數(shù)據(jù)字長均為32位。b處理機的數(shù)據(jù)帶有標(biāo)志符,每個數(shù)據(jù)的字長增加至36位，其中有4位是標(biāo)志符，它的指令數(shù)由最多256條減少到不到64條。如果每執(zhí)行一條指令平均要訪問兩個操作數(shù)，每個存放在存儲器中的操作數(shù)平均要被訪問8次。對于一個由1000條指令組成的程序，分別計算這個程序在a處理機和b處理機中所占用的存儲空間大小(包括指令和數(shù)據(jù))，從中得到什么啟發(fā)?5?一臺模型機共有7條指令，各指令的使用頻率分別為35%,25%,20%,10%,5%,3%和2%,有8個通用數(shù)據(jù)寄存器，2個變址寄存器。(1)要求操作碼的平均長度最短，請設(shè)計操作碼的編碼，并計算所設(shè)計操作碼的平均長度。6?某處理機的指令字長為16位，有雙地址指令、單地址指令和零地址指令3類，并假設(shè)每個地址字段的長度均為6位。如果雙地址指令有15條，單地址指令和零地址指令的條數(shù)基本相同，問單地址指令和零地址指令各有多少條？并且為這3類指令分配操作碼。如果要求3類指令的比例大致為1：9：9,問雙地址指令、單地址指令和零地址指令各有多少條？并且為這3類指令分配操作碼。7?別用變址尋址方式和間接尋址方式編寫一個程序，求c=a+b,其中，a與b都是由n個元素組成的一維數(shù)組。比較兩個程序，并回答下列問題：(1)從程序的復(fù)雜程度看,哪一種尋址方式更好？

(2)從硬件實現(xiàn)的代價看，哪一種尋址方式比較容易實現(xiàn)？從對向量運算的支持看，哪一種尋址方式更好？8?假設(shè)x處理機的數(shù)據(jù)不帶標(biāo)志符，其指令字長和數(shù)據(jù)字長均為32位。y處理機的數(shù)據(jù)帶有標(biāo)志符，每個數(shù)據(jù)的字長增加至35位,其中有3位是標(biāo)志符，其指令字長由32位減少至30位。并假設(shè)一條指令平均訪問兩個操作數(shù)，每個操作數(shù)平均被訪問r次。現(xiàn)有一個程序，它的指令條數(shù)為i,分別計算在這兩種不同類型的處理機中程序所占用的存儲空間，并加以比較。9?一種浮點數(shù)表示方式的精度不低于10-19,能表示的最大正數(shù)不小于104000，而且正負數(shù)對稱。尾數(shù)用原碼、小數(shù)表示，階碼用移碼、整數(shù)表示，尾數(shù)和階碼的基值都是2。=J(1)設(shè)計這種浮點數(shù)的格式，給出各字段的名稱和長度。=J⑵計算(1)所設(shè)計的浮點數(shù)格式能夠表示的最大正數(shù)、最大負數(shù)和表示數(shù)的精度。⑶如果在運算器中沒有設(shè)置硬件警戒位，貝y這種浮點數(shù)可能采用了哪一種舍入方法？給出這種舍入方法的舍入規(guī)則，在正數(shù)區(qū)的誤差范圍和積累誤差。10.有研究人員指出，如果在采用通用寄存器結(jié)構(gòu)的計算機里加入寄存器■存儲器尋址方式可能提高計算機效率。做法是用：addr2,0(rb)代替指令序列l(wèi)oadr1,0(rb)addr2,r2,r1假定使用新的指令能使時鐘周期增加10%,并且假定只對時鐘產(chǎn)生影響,而不影響cpi那么：(1)采用新的指令，要達到與原來同樣的性能需要去掉的load操作所占的百分比？(假定load指令占總指令的22.8%)(2)舉出一種多指令序列，該序列不能使用上述的寄存器-存儲器尋址方式。即使得loadr1后面緊接著執(zhí)行對r1的操作(該操作可以是任意某一操作碼)，但這一指令序列不能被一條指令(假定存在這條指令)代替。11?試比較下面4種不同類型的指令結(jié)構(gòu)的存儲效率：累加型：所有的操作都在單個寄存器和單個內(nèi)存地址之間進行存儲器-存儲器型：每個指令的3個操作數(shù)都在內(nèi)存中進行⑶堆棧型：所有的操作都在棧頂進行。只有push和pop操作會訪問內(nèi)存，其它的指令執(zhí)行時都會刪除棧中的操作數(shù)，然后寫入執(zhí)行結(jié)果。通用寄存器型：所有的操作都在寄存器中進行。這些寄存器-寄存器指令中的每個指令都包含3個操作數(shù)。通用寄存器一共有16個,寄存器標(biāo)志符占4位長。為比較存儲效率，我們對以上4種指令集作了如下約定：操作碼占一個字節(jié)(8位)內(nèi)存地址占2個字節(jié)(16位)操作數(shù)占4字節(jié)(32位)所有指令的長度都以整數(shù)個字節(jié)計算另外，還假定訪問內(nèi)存不使用其它的優(yōu)化措施，變量a、b、c和d的初值都已經(jīng)放在內(nèi)存中。針對以上4種不同的指令系統(tǒng)，回答下列問題：(1)分別用匯編指令寫出下面3個賦值語句：a=b+c;b=a+c;d=a-b;(2)分別計算所執(zhí)行指令的字節(jié)數(shù)和轉(zhuǎn)移內(nèi)存數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，并指出如果根據(jù)代碼的大小來計算的話，哪種結(jié)構(gòu)的效率是最高的？如果按需要的總內(nèi)存帶寬(代碼+數(shù)據(jù))來計算，又是哪種結(jié)構(gòu)的效率最高？12?考慮為dlx結(jié)構(gòu)的計算機增加一個新的尋址模式。即使得地址模式增加兩個寄存器和一個11位長的帶符號的偏移量來得到有效地址。這樣，編譯器就會用新的尋址模式來代替addr1,r1,r2Iwrd,0(r1)(或是store指令)如果已知在dlx結(jié)構(gòu)的計算機上對測得一些程序的load和store指令分別平均占26%和9%,在此基礎(chǔ)上，計算：(1)假定10%的load和store指令可以用新的尋址模式代替，那么采用新的尋址模式后的指令計數(shù)與采用前之比為多少？⑵如果新的尋址模式使得時鐘周期增長5%,那么采用了新的尋址模式的機器和未采用新的尋址模式的機器相比，哪種機器會更快一些，快多少？1、解答:在尾數(shù)采用補碼、小數(shù)表示且p=6,階碼采用移碼、整數(shù)表示且q=6,尾數(shù)基rm為16,階碼基re為2的情況下：⑴最大尾數(shù)為：1—rm-p=1—16-6,O.ffffff(2)最小正尾數(shù)為：1/rm=1/16，0.100000(3)最小尾數(shù)為：-1，1.000000(4)最大負尾數(shù)為：-(rm-1+rm-p)=(16-1+16-6),1.efffff

(5)最大階碼為：(6)最小階碼為：req—1=26—1=63,7f,包括符號位共7個1(5)最大階碼為：(6)最小階碼為：(7)最大正數(shù)為：(1－16-6)1663,7fffffff(8)最小正數(shù)為:16-65,00100000-req=-26=-64,00(7)最大正數(shù)為：(1－16-6)1663,7fffffff(8)最小正數(shù)為:16-65,00100000(9)最大負數(shù)為:-(16-1+16-6)16-64,80efffff(9)最大負數(shù)為:(10)最小負數(shù)為：-1663,ff000000(11)浮點零為：00000000(12)表數(shù)精度為：16-5/2=2-21(13)表數(shù)效率為：15/16=93.75%2、解答:(1)取尾數(shù)和階碼的基都為2,即：rm=2且re=2根據(jù)表示數(shù)精度的要求:于是可以取p=24；根據(jù)表示數(shù)范圍的要求:因此可以取q=7數(shù)據(jù)格式可以表示如下(尾數(shù)采用隱藏位)：—24⑵能夠表示的最大正數(shù)：(1-2能夠表示的最大負數(shù)：一2表示數(shù)的精度：2—24—129)2127,,表數(shù)效率：100%。3、解答：(1)舍入方法：下舍上入法、查表法(2)警戒位位數(shù)：2位⑶正數(shù)區(qū)的誤差范圍:-2-p-1(1-2-g+1)~2-p-14、解答:我們可以計算出數(shù)據(jù)的大致數(shù)量:1000條指令訪問的數(shù)據(jù)總數(shù)為1000*2=2000個;對于a處理機，所用的存儲空間的大小為:由此我們可以看出，由于數(shù)據(jù)的平均訪問次數(shù)要大于指令，所以,通過改進數(shù)據(jù)的格式來減少指令的長度，可以減少總的存儲空間大小。5、解答:(1)要使得到的操作碼長度最短，應(yīng)采用huffman編碼，構(gòu)造huffman樹如下：由此可以得到7條指令的編碼分別如下:【篇二：計算機體系結(jié)構(gòu)課后習(xí)題原版答案—張晨曦著】s=txt>1.1解釋下列術(shù)語計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)機器程序員所看到的計算機屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。計算機組成：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，包含物理機器級中的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計等。10?10?計算機實現(xiàn)：計算機組成的物理實現(xiàn)，包括處理機、主存等部件的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度和速度，模塊、插件、底板的劃分與連接信號傳輸，電源、冷卻及整機裝配技術(shù)等。系統(tǒng)加速比：對系統(tǒng)中某部分進行改進時，改進后系統(tǒng)性能提高的倍數(shù)。amdahl定律：當(dāng)對一個系統(tǒng)中的某個部件進行改進后，所能獲得的整個系統(tǒng)性能的提高，受限于該部件的執(zhí)行時間占總執(zhí)行時間的百分比。并行性：計算機系統(tǒng)在同一時刻或者同一時間間隔內(nèi)進行多種運算或操作。只要在時間上相互重疊，就存在并行性。它包括同時性與并發(fā)性兩種含義。1.2試用實例說明計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機組成與計算機實現(xiàn)之間的相互關(guān)系。答：如在設(shè)計主存系統(tǒng)時，確定主存容量、編址方式、尋址范圍等屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。確定主存周期、邏輯上是否采用并行主存、邏輯設(shè)計等屬于計算機組成。選擇存儲芯片類型、微組裝技術(shù)、線路設(shè)計等屬于計算機實現(xiàn)。計算機組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)。計算機實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)。一種體系結(jié)構(gòu)可以有多種組成。一種組成可以有多種實現(xiàn)。1?6某臺主頻為400mhz的計算機執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測試程序，程序中指令類型、執(zhí)行數(shù)量和平均時鐘周期數(shù)如下：1.7將計算機系統(tǒng)中某一功能的處理速度加快10倍，但該功能的處理時間僅為整個系統(tǒng)運行時間的40%，則采用此增強功能方法后，能使整個系統(tǒng)的性能提高多少？解由題可知：可改進比例=40%=0.4部件加速比=10根據(jù)amdahl定律可知：系統(tǒng)加速比??1.56250.4?1?0?4??10采用此增強功能方法后，能使整個系統(tǒng)的性能提高到原來的1.5625倍。1.8計算機系統(tǒng)中有三個部件可以改進，這三個部件的部件加速比為：部件加速比1=30；部件加速比2=20；部件加速比3=10（1）如果部件1和部件2的可改進比例均為30%，那么當(dāng)部件3的可改進比例為多少時，系統(tǒng)加速比才可以達到10？（2）如果三個部件的可改進比例分別為30%、30%和20%，三個部件同時改進，那么系統(tǒng)中不可加速部分的執(zhí)行時間在總執(zhí)行時間中占的比例是多少？解：（1）在多個部件可改進情況下，amdahl定理的擴展：sn?（1?1?fi）??fisi已知s1=30,s2=20,s3=10,sn=10,f1=0.3,f2=0?3，得:11(-0.3?0.3?f3)?(0.3/30?0.3/20?f3/10)得f3=0?36，即部件3的可改進比例為36%。(2)設(shè)系統(tǒng)改進前的執(zhí)行時間為t,則3個部件改進前的執(zhí)行時間為:(0.3+0.3+0.2)t=0.8t，不可改進部分的執(zhí)行時間為0?2t。已知3個部件改進后的加速比分別為s1=30,s2=20,s3=10,因此3個部件改進后的執(zhí)行時間為：tn?0.3t0?3tO?2t???0?045t302010改進后整個系統(tǒng)的執(zhí)行時間為：tn=0.045t+0.2t=0.245t那么系統(tǒng)中不可改進部分的執(zhí)行時間在總執(zhí)行時間中占的比例是：0?2t?0.820.245t1.9假設(shè)某應(yīng)用程序中有4類操作，通過改進，各操作獲得不同的性能提高。具體數(shù)據(jù)如下表所示：(2)各類操作單獨改進后，程序獲得的加速比分別是多少？(3)4類操作均改進后，整個程序的加速比是多少？解：根據(jù)amdahl定律sn?1fe(1?fe)?se可得4類操作均改進后，整個程序的加速比：1sn??2.16fi(1??fi)??si第2章指令集結(jié)構(gòu)的分類2.1解釋下列術(shù)語堆棧型機器：cpu中存儲操作數(shù)的單元是堆棧的機器。累加器型機器：cpu中存儲操作數(shù)的單元是累加器的機器。通用寄存器型機器：cpu中存儲操作數(shù)的單元是通用寄存器的機器。2?2區(qū)別不同指令集結(jié)構(gòu)的主要因素是什么？根據(jù)這個主要因素可將指令集結(jié)構(gòu)分為哪3類？答：區(qū)別不同指令集結(jié)構(gòu)的主要因素是cpu中用來存儲操作數(shù)的存儲單元。據(jù)此可將指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為堆棧結(jié)構(gòu)、累加器結(jié)構(gòu)和通用寄存器結(jié)構(gòu)。2.4指令集應(yīng)滿足哪幾個基本要求？答：對指令集的基本要求是：完整性、規(guī)整性、高效率和兼容性。完整性是指在一個有限可用的存儲空間內(nèi)，對于任何可解的問題，編制計算程序時，指令集所提供的指令足夠使用。規(guī)整性主要包括對稱性和均勻性。對稱性是指所有與指令集有關(guān)的存儲單元的使用、操作碼的設(shè)置等都是對稱的。均勻性是指對于各種不同的操作數(shù)類型、字長、操作種類和數(shù)據(jù)存儲單元，指令的設(shè)置都要同等對待。高效率是指指令的執(zhí)行速度快、使用頻度高。2.7簡述rise指令集結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。答（1）選取使用頻率最高的指令，并補充一些最有用的指令；（2）每條指令的功能應(yīng)盡可能簡單，并在一個機器周期內(nèi)完成；（3）所有指令長度均相同;（4）只有l(wèi)oad和store操作指令才訪問存儲器，其它指令操作均在寄存器之間進行；⑸以簡單有效的方式支持高級語言。2.10通常有哪幾種指令格式，請簡述其適用范圍。答：（1）變長編碼格式。如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計者感興趣的是程序的目標(biāo)代碼大小，而不是性能，就可以采用變長編碼格式。（2）固定長度編碼格式。如果感興趣的是性能，而不是程序的目標(biāo)代碼大小，則可以選擇固定長度編碼格式。（3）混合型編碼格式。需要兼顧降低目標(biāo)代碼長度和降低譯碼復(fù)雜度時，可以采用混合型編碼格式。第3章流水線技術(shù)3?1解釋下列術(shù)語流水線：將一個重復(fù)的時序過程，分解成為若干個子過程，而每一個子過程都可有效地在其專用功能段上與其它子過程同時執(zhí)行。吞吐率：在單位時間內(nèi)流水線所完成的任務(wù)數(shù)量或輸出結(jié)果的數(shù)量。流水線的加速比：使用順序處理方式處理一批任務(wù)所用的時間與按流水處理方式處理同一批任務(wù)所用的時間之比。數(shù)據(jù)相關(guān)：考慮兩條指令i和j，i在j的前面，如果下述條件之一成立，則稱指令j與指令i數(shù)據(jù)相關(guān)：（1）指令j使用指令i產(chǎn)生的結(jié)果；2）指令j與指令k數(shù)據(jù)相關(guān)，而指令k又與指令i數(shù)據(jù)相關(guān)。數(shù)據(jù)沖突：當(dāng)指令在流水線中重疊執(zhí)行時，因需要用到前面指令的執(zhí)行結(jié)果而發(fā)生的沖突。定向：用來解決寫后讀沖突的。在發(fā)生寫后讀相關(guān)的情況下，在計算結(jié)果尚未出來之前，后面等待使用該結(jié)果的指令并不見得是馬上就要用該結(jié)果。如果能夠?qū)⒃撚嬎憬Y(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到其它指令需要它的地方，那么就可以避免停頓。鏈接技術(shù)：具有先寫后讀相關(guān)的兩條指令，在不出現(xiàn)功能部件沖突和vi沖突的情況下，可以把功能部件鏈接起來進行流水處理，以達到加快執(zhí)行的目的。分段開采：當(dāng)向量的長度大于向量寄存器的長度時，必須把長向量分成長度固定的段，然后循環(huán)分段處理，每一次循環(huán)只處理一個向量段。3?3簡述先行控制的基本思想。答：先行控制技術(shù)是把緩沖技術(shù)和預(yù)處理技術(shù)相結(jié)合。緩沖技術(shù)是在工作速度不固定的兩個功能部件之間設(shè)置緩沖器，用以平滑它們的工作。預(yù)處理技術(shù)是指預(yù)取指令、對指令進行加工以及預(yù)取操作數(shù)等。采用先行控制方式的處理機內(nèi)部設(shè)置多個緩沖站，用于平滑主存、指令分析部件、運算器三者之間的工作。這樣不僅使它們都能獨立地工作，充分忙碌而不用相互等待，而且使指令分析部件和運算器分別能快速地取得指令和操作數(shù)，大幅度地提高指令的執(zhí)行速度和部件的效率。這些緩沖站都按先進先出的方式工作，而且都是由一組若干個能快速訪問的存儲單元和相關(guān)的控制邏輯組成。采用先行控制技術(shù)可以實現(xiàn)多條指令的重疊解釋執(zhí)行。3.4設(shè)一條指令的執(zhí)行過程分成取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個階段，每個階段所需的時間分別為厶t、△t和2at。分別求出下列各種情況下，連續(xù)執(zhí)行n條指令所需的時間。1）順序執(zhí)行方式；只有“取指令”與“執(zhí)行指令”重疊；(3)“取指令”、“分析指令”與“執(zhí)行指令”重疊。解：(1)每條指令的執(zhí)行時間為：△t+At+2at=4At連續(xù)執(zhí)行n條指令所需的時間為：4nAt(2)連續(xù)執(zhí)行n條指令所需的時間為：4A計3(n-1)at=(3n+1)at(3)連續(xù)執(zhí)行n條指令所需的時間為：4at+2(n-1)at=(2n+2)at3.5簡述流水線技術(shù)的特點。答：流水技術(shù)有以下特點：(1)流水線把一個處理過程分解為若干個子過程，每個子過程由一個專門的功能部件來實現(xiàn)。因此，流水線實際上是把一個大的處理功能部件分解為多個獨立的功能部件，并依靠它們的并行工作來提高吞吐率。流水線中各段的時間應(yīng)盡可能相等，否則將引起流水線堵塞和斷流。(3)流水線每一個功能部件的前面都要有一個緩沖寄存器，稱為流水寄存器。流水技術(shù)適合于大量重復(fù)的時序過程，只有在輸入端不斷地提供任務(wù)，才能充分發(fā)揮流水線的效率。流水線需要有通過時間和排空時間。在這兩個時間段中，流水線都不是滿負荷工作。3?6解決流水線瓶頸問題有哪兩種常用方法？答：細分瓶頸段與重復(fù)設(shè)置瓶頸段3.10簡述三種向量處理方式，它們對向量處理機的結(jié)構(gòu)要求有何不同？答(1)橫向處理方式：若向量長度為n,則水平處理方式相當(dāng)于執(zhí)行n次循環(huán)。若使用流水線，在每次循環(huán)中可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)相關(guān)和功能轉(zhuǎn)換,不適合對向量進行流水處理。(2)縱向處理方式：將整個向量按相同的運算處理完畢之后,再去執(zhí)行其他運算。適合對向量進行流水處理,向量運算指令的源/目向量都放在存儲器內(nèi),使得流水線運算部件的輸入、輸出端直接與存儲器相聯(lián)，構(gòu)成m-m型的運算流水線。（3）縱橫處理方式：把長度為n的向量分為若干組，每組長度為n,組內(nèi)按縱向方式處理，依次處理各組，組數(shù)為「n/n」，適合流水處理。可設(shè)長度為n的向量寄存器,使每組向量運算的源/目向量都在向量寄存器中，流水線的運算部件輸入、輸出端與向量寄存器相聯(lián)，構(gòu)成r-r型運算流水線。3.11可采用哪些方法來提高向量處理機的性能？答:可采用多種方法：（1）設(shè)置多個功能部件，使它們并行工作；（2）采用鏈接技術(shù)，加快一串向量指令的執(zhí)行；【篇三：計算機體系結(jié)構(gòu)課后詳解王志英】=txt>1?1解釋下列術(shù)語層次機構(gòu)：按照計算機語言從低級到高級的次序，把計算機系統(tǒng)按功能劃分成多級層次結(jié)構(gòu)，每一層以一種不同的語言為特征。這些層次依次為：微程序機器級，傳統(tǒng)機器語言機器級，匯編語言機器級，高級語言機器級，應(yīng)用語言機器級等。虛擬機：用軟件實現(xiàn)的機器。翻譯：先用轉(zhuǎn)換程序把高一級機器上的程序轉(zhuǎn)換為低一級機器上等效的程序，然后再在這低一級機器上運行，實現(xiàn)程序的功能。解釋：對于高一級機器上的程序中的每一條語句或指令，都是轉(zhuǎn)去執(zhí)行低一級機器上的一段等效程序。執(zhí)行完后，再去高一級機器取下一條語句或指令，再進行解釋執(zhí)行，如此反復(fù)，直到解釋執(zhí)行完整個程序。計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)機器程序員所看到的計算機屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。在計算機技術(shù)中,把這種本來存在的事物或?qū)傩?但從某種角度看又好像不存在的概念稱為透明性。計算機組成：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，包含物理機器級中的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計等。計算機實現(xiàn)：計算機組成的物理實現(xiàn)，包括處理機、主存等部件的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度和速度，模塊、插件、底板的劃分與連接，信號傳輸，電源、冷卻及整機裝配技術(shù)等。系統(tǒng)加速比：對系統(tǒng)中某部分進行改進時，改進后系統(tǒng)性能提高的倍數(shù)。amdahl定律：當(dāng)對一個系統(tǒng)中的某個部件進行改進后，所能獲得的整個系統(tǒng)性能的提高，受限于該部件的執(zhí)行時間占總執(zhí)行時間的百分比。程序的局部性原理：程序執(zhí)行時所訪問的存儲器地址不是隨機分布的，而是相對地簇聚。包括時間局部性和空間局部性。cpi：每條指令執(zhí)行的平均時鐘周期數(shù)。測試程序套件：由各種不同的真實應(yīng)用程序構(gòu)成的一組測試程序，用來測試計算機在各個方面的處理性能。系列機：由同一廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、但具有不同組成和實現(xiàn)的一系列不同型號的計算機。軟件兼容：一個軟件可以不經(jīng)修改或者只需少量修改就可以由一臺計算機移植到另一臺計算機上運行。差別只是執(zhí)行時間的不同。向上（下）兼容：按某檔計算機編制的程序，不加修改就能運行于比它高（低）檔的計算機。向后（前）兼容：按某個時期投入市場的某種型號計算機編制的程序，不加修改地就能運行于在它之后（前）投入市場的計算機。兼容機：由不同公司廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機。模擬：用軟件的方法在一臺現(xiàn)有的計算機（稱為宿主機）上實現(xiàn)另臺計算機（稱為虛擬機）的指令系統(tǒng)。仿真：用一臺現(xiàn)有計算機（稱為宿主機）上的微程序去解釋實現(xiàn)另臺計算機（稱為目標(biāo)機）的指令系統(tǒng)。并行性：計算機系統(tǒng)在同一時刻或者同一時間間隔內(nèi)進行多種運算或操作。只要在時間上相互重疊，就存在并行性。它包括同時性與并發(fā)性兩種含義。時間重疊：在并行性概念中引入時間因素，讓多個處理過程在時間上相互錯開，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。資源重復(fù)：在并行性概念中引入空間因素，以數(shù)量取勝。通過重復(fù)設(shè)置硬件資源，大幅度地提高計算機系統(tǒng)的性能。資源共享：這是一種軟件方法，它使多個任務(wù)按一定時間順序輪流使用同一套硬件設(shè)備。耦合度：反映多機系統(tǒng)中各計算機之間物理連接的緊密程度和交互作用能力的強弱。緊密耦合系統(tǒng)：又稱直接耦合系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，計算機之間的物理連接的頻帶較高，一般是通過總線或高速開關(guān)互連，可以共享主存。松散耦合系統(tǒng)：又稱間接耦合系統(tǒng)，一般是通過通道或通信線路實現(xiàn)計算機之間的互連，可以共享外存設(shè)備（磁盤、磁帶等）。計算機之間的相互作用是在文件或數(shù)據(jù)集一級上進行。異構(gòu)型多處理機系統(tǒng)：由多個不同類型、至少擔(dān)負不同功能的處理機組成，它們按照作業(yè)要求的順序，利用時間重疊原理，依次對它們的多個任務(wù)進行加工，各自完成規(guī)定的功能動作。同構(gòu)型多處理機系統(tǒng)：由多個同類型或至少擔(dān)負同等功能的處理機組成，它們同時處理同一作業(yè)中能并行執(zhí)行的多個任務(wù)。計算機組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)。計算機實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)。一種體系結(jié)構(gòu)可以有多種組成。一種組成可以有多種實現(xiàn)。1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的flynn分類法是按什么來分類的？共分為哪幾類？答：flynn分類法是按照指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性進行分類。把計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為：（1）單指令流單數(shù)據(jù)流sisd（2）單指令流多數(shù)據(jù)流simd（3）多指令流單數(shù)據(jù)流misd（4）多指令流多數(shù)據(jù)流mimd1.5分別從執(zhí)行程序的角度和處理數(shù)據(jù)的角度來看，計算機系統(tǒng)中并行性等級從低到高可分為哪幾級？答：從處理數(shù)據(jù)的角度來看，并行性等級從低到高可分為：（1）字串位串：每次只對一個字的一位進行處理。這是最基本的串行處理方式，不存在并行性；（2）字串位并：同時對一個字的全部位進行處理，不同字之間是串行的。已開始出現(xiàn)并行性；（3）字并位串：同時對許多字的同一位（稱為位片）進行處理。這種方式具有較高的并行性；（4）全并行：同時對許多字的全部位或部分位進行處理。這是最高一級的并行。從執(zhí)行程序的角度來看，并行性等級從低到高可分為:（1）指令內(nèi)部并行：單條指令中各微操作之間的并行；（2）指令級并行：并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令；（3）線程級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的線程，通常是以一個進程內(nèi)派生的多個線程為調(diào)度單位；（4）任務(wù)級或過程級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的過程或任務(wù)程序段），以子程序或進程為調(diào)度單元；（5）作業(yè)或程序級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的作業(yè)或程序。1?6某臺主頻為400mhz的計算機執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測試程序，程序中指令類型、執(zhí)行數(shù)量和平均時鐘周期數(shù)如下：1.7將計算機系統(tǒng)中某一功能的處理速度加快10倍，但該功能的處理時間僅為整個系統(tǒng)運行時間的40%，則采用此增強功能方法后，能使整個系統(tǒng)的性能提高多少？解由題可知：可改進比例=40%=0.4部件加速比=10根據(jù)amdahl定律可知:系統(tǒng)加速比1?1?0.4??0.410