计算机系统结构复习重点+课后习题解答(顾一禾)

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1、总复习第一章1.计算机系统结构、组成、实现的基本概念和包含的内容；系统结构与软硬件功能划分的关系；计算机系统的多级层次结构；判断某项内容属于结构、组成、实现的哪一类；判断某项内容针对不同程序员的透明性。2.促进系统结构发展的因素（软件、应用、器件）。软件：实现软件可移植性的方法；系列机的概念；软件兼容的概念（向前、向后、向上、向下兼容）；模拟与仿真技术的概念；应用：应用对系统结构的要求。器件：系统结构下移的概念。3.计算机系统的分型与分类的概念。Flynn分类法4.系统结构设计的定量原理（Amda

2、hl定理）；加速比的计算方法；5.程序访问的局部性原理（时间局部性、空间局部性）；判断系统结构中局部性原理的应用。6.系统评价的指标（响应时间、CPU时间、MIPS、MFLOPS）；运用CPU性能公式、平均CPI比较系统性能。7.并行性的概念；并行性的等级、粒度；并行性的开发策略（时间重叠、资源重复、资源共享）；8.计算机系统的主要设计方法部分习题参考答案：1.6解：（1）CPI＝(45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2)/129500＝1.776（2）MIPS速率＝f/CPI

3、＝400/1.776＝225.225MIPS（3）程序执行时间=(45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2)／400×106=5.75×10－4s=0.575ms=575μs1.8解：（1）在多个部件可改进情况下，Amdahl定理的扩展：已知re1＝30，re2＝20，re3＝10，Sp＝10，fe1＝0.3，fe2＝0.3，得：得fe3＝0.36，即部件3的可改进比例为36%。（2）设系统改进前的执行时间为T，则3个部件改进前的执行时间为：（0.3+0.3+0.2）T=0.8T

4、，不可改进部分的执行时间为0.2T。已知3个部件改进后的加速比分别为S1＝30，S2＝20，S3＝10，因此3个部件改进后的执行时间为：改进后整个系统的执行时间为：Tn=0.045T+0.2T=0.245T那么系统中不可改进部分的执行时间在总执行时间中占的比例是：=82%1.9解：（1）改进后，各类操作的加速比re分别是：操作类型各类操作的加速比re操作12/1＝2操作220/15＝1.33操作310/3＝3.33操作44/1＝4（2）∵改进前系统总执行时间：10×2+30×20+35×10+15

5、×4＝1030∴改进前各类操作时间在所有操作时间中所占的比例fe：操作类型改进前各类操作的执行时间在总的执行时间中所占的比例操作110×2/1030＝0.0194＝1.94%操作230×20/1030＝0.5825＝58.3%操作335×10/1030＝0.3398＝34%操作415×4/1030＝0.0583＝5.83%根据Amdahl定律可得各类操作单独改进后，程序获得的加速比分别是：操作类型改进前各类操作的执行时间在总的执行时间中所占的比例各类操作单独改进后，程序获得的加速比操作11.94%

6、1.01操作258.3%1.17操作334%1.31操作45.83%1.05（3）在多个部件可改进情况下，Amdahl定理的扩展：4类操作均改进后，整个程序的加速比是：1/(1.94%/2+58.3%/1.33+34%/3.33+5.83%/4)≈1.78补充题1.确定下列内容各属于哪方面的问题。（1）机器字长为32位。          A.  B.   C. （2）存储器最大容量为64MB。      A.  B.   C. （3）存储器采用31路交叉存储方式。        A.  B.  

7、 C. （4）采用4M×4位的DRAM存储器芯片，组装在一块印刷电路板。 A.  B.   C.（5）存储器字长为32位，逻辑地址空间为4GB。 A.  B.   C.（6）主存储器的存储周期设计为200ns。                     A.  B.   C.      答案中的符号的含义：A：系统结构  B：计算机组成   C：计算机实现  答：AABCAB2.判断下列哪些内容对机器语言（含汇编语言）程序员是透明的。1）指令寄存器                        2）

8、程序计数器3）数据通路的宽度                          4）浮点数据表示5）行波进位加法器                        6）Cache7）控制存储器                                8）中断屏蔽触发器9）通用寄存器                                10）硬盘11）只读存储器使用EPROM芯片   12）微地址寄存器答：1、3、5、6、7、11、12第二章1.指令系统的设计要求（完备