计算机系统结构是研究计算机硬件如何组织和相互作用以提供高效且易于编程的抽象层次的学科。这个领域的核心在于理解和设计不同级别的计算机系统，从微架构到操作系统层面。本节主要探讨了计算机系统的多层次结构以及软件与硬件之间的等效性和透明性。
习题1.1介绍了计算机的分层结构，其中较低级别的指令被用来解释高级别的指令。如果在第一级执行一条指令需要K ns的时间，那么在第二、第三和第四级执行同样功能的指令将分别需要KN、KN^2和KN^3 ns的时间。这是因为每个更高级别的指令都需要通过下一级的N条指令来解释。
习题1.2讨论了操作系统机器级指令的直接实现。允许操作系统使用传统机器级指令可以提高操作命令的执行速度，减少存储空间的占用，简化设计，并减少指令集的复杂性。这对于优化操作系统的性能和效率至关重要。
在习题1.3中，我们看到一个计算机系统被分为四个功能级别，每个级别的指令都有不同的效能。当一个较高级别的程序需要在较低级别上执行时，所需的时间会根据效能差异M成比例增加。因此，如果一个第一级程序需要K s，那么在第二、第三和第四级上等效的程序运行时间分别为K/M * N、K/M^2 * N和K/M^3 * N s。
习题1.4探讨了硬件和软件的等效性。在逻辑功能上，硬件和软件是等效的，因为任何软件功能都可以用硬件实现，反之亦然。然而，它们在速度、成本、实现难度和灵活性等方面存在差异。例如，硬件实现通常更快，但成本更高，而软件实现可能更灵活，但速度较慢，需要更多的编程工作。
习题1.5涉及透明性概念，这是指用户或程序员无需知道系统内部具体实现细节的情况。在计算机系统结构中，透明性体现在诸如存贮器访问、数据表示、I/O系统实现方式、数据总线宽度、特定指令（如阵列运算指令）和控制方式等方面。透明性意味着这些组件的内部工作机制对程序员是不可见的，允许他们专注于程序逻辑而不是底层实现。
计算机系统结构的理解涉及多个层次的交互，包括指令解释、性能优化和资源透明性。这些知识点不仅对计算机硬件设计者，也对软件开发者至关重要，因为他们需要理解如何有效地利用计算机资源来实现高效且可靠的系统。
