自考计算机系统结构课后习题答案.doc

根据给定文件的部分内容，我们可以总结出以下几个关键知识点： ### 1. 计算机层级效率计算 在计算机系统中，假设一个系统可以分为四个层级，每个层级的指令集不同，且每一级的指令相对于下一层级在效能上增强M倍。即第i级的一条指令能够完成第i-1级的M条指令的工作量。如果第i级的N条指令可以解释第i+1级的一条指令，并且已知一段第1级的程序需要运行Ks的时间，那么可以通过以下公式计算出在第2、3和4级上等效程序各需要运行的时间。 - **第2级**: \((N / M) * Ks\) - **第3级**: \((N / M)^2 * Ks\) - **第4级**: \((N / M)^3 * Ks\) 这个计算方法展示了随着层级的提升，指令的效率如何变化，以及不同层级间指令转换所需的时间。 ### 2. 硬件与软件的等效性和非等效性 - **等效性**：理论上，软件和硬件在逻辑功能上是等效的。软件的功能可以用硬件或固件来实现，同样，硬件的功能也可以通过软件来模拟。 - **非等效性**：虽然在逻辑功能上是等效的，但在实际应用中它们存在显著差异。例如，硬件通常比软件更快，但开发成本更高；而软件则更加灵活，易于修改。 ### 3. 计算机系统结构、组成与实现之间的相互关系与影响 - **系统结构**、**组成**与**实现**三者之间有着密切的关系，它们互相影响。 - **系统结构**定义了计算机的基本架构，决定了计算机的行为特性。 - **组成**涉及具体的硬件组件选择和技术实现细节。 - **实现**关注具体的物理构造，包括使用的材料和技术手段。 例如，IBM370系列的不同型号机器虽然具有相同的系统结构，但从低档到高档的型号在组成技术上有很大差异。低档机采用顺序执行的方式，而高档机可能会采用重叠、流水或其他并行处理方式。 ### 4. 透明性的概念及其应用 透明性是指一个系统的某些特性对于特定用户来说是不可见的或无感知的。在计算机系统中，某些特性和机制对于程序员来说可能是透明的，这意味着程序员无需直接关注这些特性，系统会自动处理。例如，存储器的模m交叉存取、数据总线宽度等对于程序员来说通常是透明的。相反，浮点数据表示、I/O系统的具体实现方式等则是不透明的，程序员需要了解这些特性以便正确编写程序。 ### 5. 从机器语言程序员角度看透明性 对于机器语言程序员而言，以下几点是透明的： - 指令地址寄存器 - 指令缓冲器 - 时标发生器 - 条件寄存器 - 乘法器 - 主存地址 这些硬件内部的细节对于编写机器语言程序的人来说通常是隐藏的，他们只需要关注指令集本身，而不需要关心底层硬件的具体实现。 这些知识点涵盖了计算机系统的基础概念、硬件与软件的等效性、系统结构与组成实现的关系以及透明性的概念等，这些都是理解计算机系统结构的重要方面。