第一章 基本概念
有一个计算机系统可按功能分成 级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强
倍，即第 级的一条指令能完成第 级的 条指令的计算量。现若需第 级的 条指令解释第 级的一
条指令，而有一段第 级的程序需要运行 ，问在第 、 和 级上一段等效程序各需要运行多长时间？
答：第 级上等效程序需运行：。第 级上等效程序需运行：。第 级上等效程序
需运行：。
由题意可知：第 级的一条指令能完成第 级的 条指令的计算量。而现在第 级有 条指令解释第
级的一条指令，那么，我们就可以用 来表示 表示第 级需条指令来完成第 级的计算
量。所以，当有一段第 级的程序需要运行 时，在第 级就需要，以此类推
硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。
答：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟
完成。但是实现的性能价格比，实现的难易程序不同。
在 操作系统时代，汉字系统是一个重要问题，早期的汉字系统的字库和处理程序都固化在汉卡（硬件）上，
而随着 、硬盘、内存技术的不断发展， 把汉字系统的所有组成部份做成一个软件。
试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。
答：计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同，但又相互影响。
（）计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。如 系列有 !、!、!、!"、#" 等由低
档到高档的多种型号机器。从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同，均是由中央处理机主
存，通道、设备控制器，外设 级构成。其中，中央处理机都有相同的机器指令和汇编指令系统，只是指令的
分析、执行在低档机上采用顺序进行，在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。
（）相同的组成可有多种不同的实现。如主存器件可用双极型的，也可用 型的；可用 $% 单片，也可
用多片小规模集成电路组搭。
（）计算机的系统结构不同，会使采用的组成技术不同，反之组成也会影响结构。如为实现
&''()*可采用面向寄存器的系统结构，也可采用面向主存的三地址寻址方式的系统结构。要提高运
行速度，可让相加与相乘并行，为此这两种结构在组成上都要求设置独立的加法器和乘法器。但对面向寄存器
的系统结构还要求寄存器能同时被访问，而对面向主存的三地址寻址方式的系统结构并无此要求，倒是要求能
同时形成多个访存操作数地址和能同时访存。又如微程序控制是组成影响结构的典型。通过改变控制存储器中
的微程序，就可改变系统的机器指令，改变结构。如果没有组成技术的进步，结构的进展是不可能的。
++++综上所述，系统结构的设计必须结合应用考虑，为软件和算法的实现提供更多更好的支持，同时要考虑
可能采用和准备采用的组成技术。应避免过多地或不合理地限制各种组成、实现技术的采用和发展，尽量做到
既能方便地在低档机上用简单便宜的组成实现，又能在高档机上用复杂较贵的组成实现，这样，结构才有生命
力；组成设计上面决定于结构，下面受限于实现技术。然而，它可与实现折衷权衡。例如，为达到速度要求，
可用简单的组成但却是复杂的实现技术，也可用复杂的组成但却是一般速度的实现技术。前者要求高性能的器
件，后者可能造成组成设计复杂化和更多地采用专用芯片。
++++组成和实现的权衡取决于性能价格比等因素；结构、组成和实现所包含的具体内容随不同时期及不同的
计算机系统会有差异。软件的硬化和硬件的软件都反映了这一事实。$% 的发展更使结构组成和实现融为一
体，难以分开。
什么是透明性概念？对计算机系统结构，下列哪些是透明的？哪些是不透明的？
存储器的模 , 交叉存取；浮点数据表示； 系统是采用通道方式还是外围处理机方式；数据总线宽度；字符
行运算指令；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型； 系列的单总线结构；访问方式保护；程
序性中断；串行、重叠还是流水控制方式；堆栈指令；存储器最小编址单位；-./ 存储器。
答： 透明指的是客观存在的事物或属性从某个角度看不到。
透明的有：存储器的模 , 交叉存取；数据总线宽度；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型；
系列的单总线结构串行、重叠还是流水控制方式；-./ 存储器。
不透明的有：浮点数据表示； 系统是采用通道方式还是外围处理机方式；字符行运算指令；访问方式保护；
程序性中断；；堆栈指令；存储器最小编址单位。
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