《计算机系统结构》作业解答.doc

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1、1.2解：这儿要注意的是第一级是最低的级别，而不是最高的级别。第二级：NKns第三级：N2Kns第四级：N3Kns1.4解：第二级：N/Mks第三级：(N/M)2ks第四级：(N/M)3ks1.6解：计算机系统结构：是从系统结构设计者的角度看到的系统特性及功能视图，它对计算机组成提出了明确的功能需求和设计目标。计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现。计算机实现：计算机组成的物理实现。例：对于同样系统结构的IBM系列机，人们为了提高性能，加入了通道、外围处理机、先行控制、流水线等。而对于组成相仿的两类计算机，器件的集成度、布局等物理实现又可能不同。1.8解：对汇编语言程序员而言透明的有：指令缓冲器

2、、时标发生器、乘法器、先行进位链、移位器。1.11解：系列机是指由同一厂家生产并具有相同系统结构的计算机，但具有不同的计算机组成与实现。可行：(1)(3)(4)(6)(7)不可行：(2)(5)(8)1.17解：Sn=1/((1–Fe)+Fe/Se)=1/((1–0.9)+0.9/5)=3.571.19解：CPI＝∑CPIi×[Ii/Ic]＝45000/105＋（32000×2）/105＋（15000×2）/105＋（8000×2）/105＝1.55MIPS＝(40×106)/(1.55×106)＝25.8MIPSTe＝105/(25.8×106)＝3.88ms1.24解：CPI＝1，则有：T未

3、＝IC×CPI×T（1－5％)＝0.95IC×TT优＝IC×CPI×T（1－30％）＋IC×CPI×T×30％（1－1/3）＝0.9IC×T由于T优/T未＝0.9/0.95＝0.947所以，优化后的方案使计算机工作速度更快。2.1解：1)数据表示硬件直接识别和引用的数据类型2）数据结构反映数据元素之间的结构关系,研究数据类型的逻辑结构和物理结构之间的关系，一般用软件实现。3)数据类型：指一组数据值的集合以及可作用于这个集合上的操作集。4)数据表示与数据结构关系*数据结构是通过软件映像成数据表示实现的*数据表示是数据结构的组成元素*数据表示为数据结构提供不同程度的支持，反映在效率和方便程度的不同

4、2.2解：1)最大尾数：1－16-62)最小正尾数：16-13)最小尾数：—1－(1－16-6)4)最大负尾数：－（16–1+16-6）规格化5)最大阶码：26－16)最小阶码:－267)最大正数：(1－16-6)*16638)最小正数：16-1*16-649)最大负数：-16-1*16-6410)最小负数：－(1－16-6)*166311)浮点零：012)表数精度：1/2×16-(6-1)P44—2.713)表数效率：15/16P45—2.1014)能表示的规格化浮点数个数：2×15×165×2×26+1P462.14解：1.一台模型计算机共有7条指令，各指令的使用频率分别为35%、25%、

5、10%、5%和2%，有8个通用寄存器，2个变址寄存器。（1）设计操作码编码，要求操作码平均长度最短并计算其平均长度。（2）设计8位字长的寄存器—寄存器型指令3条，16位字长的寄存器—存储器型变址寻址方式指令4条，变址范围为±127之间。请设计指令格式并给出各字段的长度和操作码的编码。解答：指令使用频率编码合并频率编码编码编码编码编码I10.35000.35000.35000.35000.410.60I20.25010.25010.25010.25010.35000.41I30.20100.20100.20100.20100.2501I40.101100.101100.101100.2011I5

6、0.0511100.0511100.10111I60.03111100.051111I70.0211111操作码平均长度=2*（0.35+0.25+0.20）+3*0.10+4*0.05+5*(0.03+0.02)=2.35寄存器—寄存器型指令格式：233操作码OP源寄存器R1目的寄存器R2操作码可分别是：00、01、10寄存器—存储器型指令格式：4318操作码OP通用寄存器变址寄存器偏移地址操作码可分别是：1100、1101、1110、1111注：以上编码答案不唯一，但编码长度唯一。3.1题：（1）当S2>>S1时，平均价格接近C2。（2）ta=h*t1+(1-h)*t2（3）e=1/[h+

7、(1-h)r]（4）（5）当r=100时，h>0.99947（6）P134公式，H’=(H+n-1)/n计算得：n>15.05，取n=163.3题：（1）t=ht1+(1–h)t2,当cache为64k时，t=0.7*20ns+(1-0.7)*200ns=74ns；当cache=128k时，t=38ns；当cache=256k时，t=23.6ns（2）按照公式：cache=64k,c=0.2585