计算机系统结构习题课()-万继光共51页文档
计算机体系结构课后答案
计算机体系结构课后答案【篇一：计算机体系结构习题(含答案)】1、尾数用补码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数字长p=6（不包括符号位），阶码字长q=6（不包括符号位），为数基值rm=16，阶码基值re=2。
对于规格化浮点数，用十进制表达式写出如下数据（对于前11项，还要写出16进值编码）。
（1）最大尾数（8）最小正数（2）最小正尾数（9）最大负数（3）最小尾数（10）最小负数（4）最大负尾数（11）浮点零（5）最大阶码（12）表数精度（6）最小阶码（13）表数效率（7）最大正数（14）能表示的规格化浮点数个数2．一台计算机系统要求浮点数的精度不低于10-7.2，表数范围正数不小于1038，且正、负数对称。
尾数用原码、纯小数表示，阶码用移码、整数表示。
(1) 设计这种浮点数的格式(2) 计算（1）所设计浮点数格式实际上能够表示的最大正数、最大负数、表数精度和表数效率。
3．某处理机要求浮点数在正数区的积累误差不大于2-p-1 ，其中，p是浮点数的尾数长度。
(1) 选择合适的舍入方法。
(2) 确定警戒位位数。
(3) 计算在正数区的误差范围。
4．假设有a和b两种不同类型的处理机，a处理机中的数据不带标志符，其指令字长和数据字长均为32位。
b处理机的数据带有标志符，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令数由最多256条减少到不到64条。
如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。
对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在a处理机和b处理机中所占用的存储空间大小（包括指令和数据），从中得到什么启发？5．一台模型机共有7条指令，各指令的使用频率分别为35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，有8个通用数据寄存器，2个变址寄存器。
(1) 要求操作码的平均长度最短，请设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。
6．某处理机的指令字长为16位，有双地址指令、单地址指令和零地址指令3类，并假设每个地址字段的长度均为6位。
计算机系统结构基本习题和答案
计算机系统结构基本习题和答案计算机系统结构基本习题和答案填空题1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。
2、计算机系统结构的层次结构由高到低分别为（应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。
3、应用程序语言经（应用程序包）的（翻译）成高级语言程序。
4、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。
5、汇编语言程序经（汇编程序）的（翻译）成机器语言程序。
6、在操作系统机器级，一般用机器语言程序（解释）作业控制语句。
7、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。
8、微指令由（硬件）直接执行。
9、在计算机系统结构的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体。
10、目前M0由（硬件）实现，M1用（微程序（固件））实现，M2到M5大多用（软件）实现。
以（软件）为主实现的机器成为虚拟机。
（虚拟机）不一定全用软件实现，有些操作也可用（固件或硬件）实现。
11、透明指的是（客观存在的事物或属性从某个角度看不到），它带来的好处是（简化某级的设计)，带来的不利是（无法控制）。
12、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统结构）。
它是（软件和硬件/固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。
13、计算机组成指的是（计算机系统结构的逻辑实现），包括（机器级内的数据流和控制流）的组成逻辑设计等。
计算机实现指的是（计算机组成的物理实现），它着眼于（器件）技术和（微组装）技术。
14、确定指令系统中是否要设乘法指令属于（计算机系统结构），乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于（计算机组成），乘法器和加法-移位器的物理实现属于（计算机实现）。
15、主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。
计算机系统结构习题课
计算机系统结构习题课1、选择题系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的是（B ）A 汇编语⾔机器级——操作系统机器级——⾼级语⾔机器级B 微程序机器级——传统机器语⾔机器级——汇编语⾔机器级C传统机器语⾔机器级——⾼级语⾔机器级——汇编语⾔机器级D汇编语⾔机器级——应⽤语⾔机器级——⾼级语⾔机器级2、汇编语⾔源程序变换成机器语⾔⽬标程序是经（D ）来实现的。
A 编译程序解释B 汇编程序解释C 编译程序翻译D 汇编程序翻译3、对系统程序员不透明的应当是（ D）A、CACHE存储器B、系列机各档不同的数据通路宽度C、指令缓冲寄存器D、虚拟存储器4、计算机系统结构不包括（ A）A、主存速度B、机器⼯作状态C、信息保护D、数据表⽰5、系列机软件应做到（B ）A 向前兼容，并向上兼容B 向后兼容，⼒争向上兼容C 向前兼容，并向下兼容D 向后兼容，⼒争向下兼容6、在计算机系统设计中，⽐较好的⽅法是（ D）。
A、从上向下设计B、从下向上设计C、从两头向中间设计D、从中间开始向上、向下设计7、软件和硬件在实质上是完全不同的，但他们在（ B）上是逻辑等价的。
A 性能B 功能C 系统结构D 价格8、在相同的机器字长和尾数位数的情况下，浮点数尾数基值取⼩，可使浮点数（B ）A．运算过程中数的精度损失降低B．数在数轴上的分布变密C．可表⽰数的范围增⼤D．可表⽰数的个数增多9、浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6位，可表⽰的最⼩正尾数为（C ）A．0.5 B. 0. 25 C. 0.125 D.1/6410、在尾数下溢处理⽅法中，平均误差最⼤的是（A ）A．截断法 B. 舍⼊法C．恒置“1”法 D. ROM查表法11、IBM370系统中断响应优先级级别最低的是（D ）A．机器校验中断 B. 外中断C．I/O中断 D. 重新启动中断12、不属于堆栈型替换算法的是（C ）A．近期最少使⽤法 B.近期最久未⽤法C．先进先出法 D.页⾯失效频率法13、下列关于虚拟存贮器的说法，⽐较正确的应当是（D ）A．访主存命中率随页⾯⼤⼩增⼤⽽提⾼B．访主存命中率随页⾯容量增加⽽提⾼C．更换替换算法能提⾼命中率D．在主存命中率低时，改⽤堆栈型替换算法，并增⼤主存容量，可提⾼命中率14、采⽤组相联映像的Cache存贮器，为提⾼其等效访问速度应（B ）A．增⼤主存容量（Cache⼤⼩不变）B．增加Cache块数（块⼤⼩不变）C．减⼩组的⼤⼩（块⼤⼩不变）D．减⼩块的⼤⼩（组的⼤⼩不变）15、浮点数尾数基值rm=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表⽰的规格化最⼤正尾数为（D ）A．1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/25616、总线控制机构为解决N个部件使⽤总线时有限次序的裁决，集中式定时查询，需另外增加控制线根数为（C ）log┐ D. N＋2A．3 B. 2N＋1 C. 2＋┌N217、计算机组成设计不考虑（ B ）A．专⽤部件设置 B.功能部件的集成度C．控制机构的组成 D.缓冲技术18、属计算机系统结构考虑的应是（C ）A．主存采⽤MOS还是TTL B.主存采⽤多体交叉还是单体C．主存容量和编址⽅式 D.主存频宽的确定19、与全相联相⽐，组相联映象的优点是（A ）A ⽬录表⼩B 块冲突概率低C 命中率⾼D 主存利⽤率⾼20、同时性指两个或多个事件在同⼀时刻发⽣，并发性指两个或多个事件在（A）发⽣。
计算机体系结构课后答案
计算机体系结构课后答案【篇一：计算机体系结构习题(含答案)】1、尾数用补码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数字长p=6（不包括符号位），阶码字长q=6（不包括符号位），为数基值rm=16，阶码基值re=2。
对于规格化浮点数，用十进制表达式写出如下数据（对于前11项，还要写出16进值编码）。
（1）最大尾数（8）最小正数（2）最小正尾数（9）最大负数（3）最小尾数（10）最小负数（4）最大负尾数（11）浮点零（5）最大阶码（12）表数精度（6）最小阶码（13）表数效率（7）最大正数（14）能表示的规格化浮点数个数2．一台计算机系统要求浮点数的精度不低于10-7.2，表数范围正数不小于1038，且正、负数对称。
尾数用原码、纯小数表示，阶码用移码、整数表示。
(1) 设计这种浮点数的格式(2) 计算（1）所设计浮点数格式实际上能够表示的最大正数、最大负数、表数精度和表数效率。
3．某处理机要求浮点数在正数区的积累误差不大于2-p-1 ，其中，p是浮点数的尾数长度。
(1) 选择合适的舍入方法。
(2) 确定警戒位位数。
(3) 计算在正数区的误差范围。
4．假设有a和b两种不同类型的处理机，a处理机中的数据不带标志符，其指令字长和数据字长均为32位。
b处理机的数据带有标志符，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令数由最多256条减少到不到64条。
如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。
对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在a处理机和b处理机中所占用的存储空间大小（包括指令和数据），从中得到什么启发？5．一台模型机共有7条指令，各指令的使用频率分别为35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，有8个通用数据寄存器，2个变址寄存器。
(1) 要求操作码的平均长度最短，请设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。
6．某处理机的指令字长为16位，有双地址指令、单地址指令和零地址指令3类，并假设每个地址字段的长度均为6位。
计算机体系结构课后习题
第1章 计算机系统结构的基本概念1.1 试用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。
答：如在设计主存系统时，确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构。
确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成。
选择存储芯片类型、微组装技术、线路设计等属于计算机实现。
计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。
计算机实现是计算机组成的物理实现。
一种体系结构可以有多种组成。
一种组成可以有多种实现。
1.2 计算机系统设计中经常使用的4个定量原理是什么？并说出它们的含义。
答：（1）以经常性事件为重点。
在计算机系统的设计中，对经常发生的情况，赋予它优先的处理权和资源使用权，以得到更多的总体上的改进。
（2）Amdahl 定律。
加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。
（3）CPU 性能公式。
执行一个程序所需的CPU 时间 = IC ×CPI ×时钟周期时间。
（4）程序的局部性原理。
程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对地簇聚。
1.3 计算机系统中有三个部件可以改进，这三个部件的部件加速比为：部件加速比1=30； 部件加速比2=20； 部件加速比3=10（1） 如果部件1和部件2的可改进比例均为30%，那么当部件3的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到10？（2） 如果三个部件的可改进比例分别为30%、30%和20%，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少？解：（1）在多个部件可改进情况下，Amdahl 定理的扩展：∑∑+-=iii n S F F S )1(1已知S 1＝30，S 2＝20，S 3＝10，S n ＝10，F 1＝0.3，F 2＝0.3，得：）（）（10/20/0.330/0.30.30.3-111033F F +++++=得F 3＝0.36，即部件3的可改进比例为36%。
计算机体系结构课后答案和复习
第一章计算机体系结构的基本概念1.1名词解释：2.翻译——（基于层次结构）先把N+1级程序全部变换成N级程序之后，再去执行N级程序，在执行过程中，N+1级程序不再被访问。
3.解释——每当一条N+1级指令被译码后，就直接去执行一串等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级指令，依此重复执行。
4.体系结构——程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。
5.透明性——在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，从某一角度来看又好像不存在的概念称为透明性。
6.系列机——在一个厂家生产的具有相同的体系结构，但具有不同的组成和实现的一系列不同型号的机器。
7.软件兼容——同一个软件可以不加修改地运行于体系结构相同的各档机器上，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行的时间不同。
8.兼容机——不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。
9.计算机组成——计算机体系结构的逻辑实现。
10.计算机实现——计算机组成的物理实现。
11.存储程序计算机（冯·诺依曼结构）——采用存储程序原理，将程序和数据存放在同一存储器中。
指令在存储器中按其执行顺序存储，由指令计数器指明每条指令所在的单元地址。
12.并行性——在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作。
13.时间重叠——在并行性中引入时间因素，即多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。
14.资源重复——在并行性中引入时间因素，是根据“以数量取胜”的原则，通过重复设置资源，尤其是硬件资源，大幅度提高计算机系统的性能。
15.资源共享——是一种软件方法，它使多个任务按一定的时间顺序轮流使用同一套硬件设备。
16.同构型多处理机——由多个同种类型、至少同等功能的处理机组成、同时处理同一作业中能并行执行的多个任务的机器。
17.异构型多处理机——由多个不同类型、功能不同的处理机组成、串行完成同一作业中不同任务的机器。
计算机系统结构（课后习题答案）[整理文档]
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第一章计算机系统结构的基本概念1.有一个计算机系统可按功能分成4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M倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。
现若需第i级的N 条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？答：第2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。
第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。
第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。
note: 由题意可知：第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。
而现在第i 级有N条指令解释第i+1级的一条指令，那么，我们就可以用N/M来表示N/M 表示第i+1级需(N/M)条指令来完成第i级的计算量。
所以，当有一段第1级的程序需要运行Ks时，在第2级就需要(N/M)Ks，以此类推2.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DOS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CPU、硬盘、内存技术的不断发展，UCDOS把汉字系统的所有组成部份做成一个软件。
3.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。
（1）计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。
如IBM370系列有115、125、135、158、168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4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。
《计算机系统结构》及参考答案
《计算机系统结构》练习题一一、单项选择题1。
页式虚拟存储器得地址变换对于 D 就是透明得、ﻩＡ、操作系统设计者ﻩﻩＢ、任何程序员C、系统结构设计者D、应用程序员2.以下各类中断中,属于自愿中断得就是Ｃ、ﻩＡ、外部中断B、 I/Ｏ中断ﻩC、执行“访管”指令Ｄ、机器校验中断3、高速外部设备磁盘机适合连接于 C 、A、选择通道或字节多路通道ﻩB、数组多路通道或字节多路通道C、数组多路通道或选择通道ﻩﻩＤ、任意一种通道4、页式虚拟存储器页表得作用就是Ａ、ﻩA、反映虚页在主存得存储情况Ｂ、仅反映虚页就是否调入主存Ｃ、反映主存实页与Cache得对应关系D、反映虚页在辅存得存储情况5.软件与硬件得功能在逻辑上就是Ｃ得、Ａ、固件优于软件ﻩﻩB、不等价C、等价ﻩﻩﻩD、软件优于固件６、计算机中最优化得操作码编码方法就是 D 、ﻩD、哈夫曼编码A、ＢCD码ﻩﻩﻩB、AＳCＩＩ码C、扩展操作码ﻩﻩﻩ7、从计算机系统执行程序得角度瞧,并行性等级由低到高分为四级 A 、A.指令内部—-指令之间-—进程之间-—程序之间Ｂ。
指令之间——指令内部-—进程之间-—程序之间ﻫC。
进程之间——指令之间——指令内部——程序之间D．程序之间—-进程之间——指令之间——指令内部8、计算机系统多级层次结构中,操作系统机器级得直接上层就是Ｄ、Ａ．传统机器级ﻩＢ。
高级语言机器C.应用语言机器级ﻩＤ.汇编语言机器级9、全相联地址映像就是指Ａ、Ａ、任何虚页都可装入主存中任何实页得位置B、一个虚页只装进固定得主存实页位置ﻩC、组之间就是固定得,而组内任何虚页可以装入任何实页位置D、组间可任意装入,组内就是固定装入１０.对于同一系列机，必须保证软件能够 C 、A。
向前兼容，并向上兼容ﻩB。
向前兼容，并向下兼容C.向后兼容，力争向上兼容ﻩD．向后兼容,力争向下兼容11。
设有１6个处理单元得并行处理机系统，采用共享主存得方式、若同时存取１6个数据, 为避免存储器访问冲突，共享主存得多体数量应该为 C 才合理、ﻩA、15ﻩﻩﻩﻩＢ、1６ﻩC、１７ﻩﻩD、1912、软件兼容得根本特征就是Ｃ、A、向前兼容ﻩﻩＢ、向后兼容C、向上兼容ﻩD、向下兼容ﻩ１3、在下列机器中，能够实现软件兼容得机器就是Ｂ、A、完全不同种类得机型ﻩB、系统结构相同得机器ﻩﻩC、宿主机与目标机ﻩD、虚拟机ﻩ14。