第2章 计算机体系结构 习题与答案说课讲解
计算机体系结构课后习题原版答案_张晨曦著---精品管理资料
第1章计算机系统结构的基本概念 (1)第2章指令集结构的分类 (6)第3章流水线技术 (8)第4章指令级并行 (20)第5章存储层次 (30)第6章输入输出系统 (38)第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级,传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级,应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序,然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令,都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行,如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性,即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比:对系统中某部分进行改进时,改进后系统性能提高的倍数.Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比.程序的局部性原理:程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性.CPI:每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能.存储程序计算机:冯·诺依曼结构计算机。
计算机体系结构课后习题原版答案
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
计算机系统结构__《张晨曦、王志英》课后习题参考答案
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
计算机体系结构课后习题原版答案_张晨曦著
第1章计算机系统结构的基本概念 (1)第2章指令集结构的分类 (6)第3章流水线技术 (8)第4章指令级并行 (20)第5章存储层次 (30)第6章输入输出系统 (38)第1章计算机系统结构的基本概念1。
1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级,汇编语言机器级,高级语言机器级,应用语言机器级等.虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能.解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令,都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复,直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构:传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性.在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等.计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时,改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律:当对一个系统中的某个部件进行改进后,所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件:由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序,用来测试计算机在各个方面的处理性能.存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
大学计算机第二章习题答案教学教材
大学计算机第二章习题答案1.简述冯诺依曼体系结构。
采用“存储程序”，即程序和数据一起存储在内存中，计算机按照程序顺序执行，采用二进制表示数据，且计算机由5部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
2.简述计算机的五大组成部分。
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
3.简述计算机的基本工作原理。
计算机的工作过程是程序执行的过程。
程序是为实现特定目标而用程序设计语言描述的指令序列。
计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码分析，并按指令要求从存储器中取出数据进行指定的运算或逻辑操作，然后再按地址把结果送到内存中，接着按照程序的逻辑结构有序地取出第二条指令，在控制器的控制下完成规定操作。
4.什么是流水线技术？作用是什么？流水线技术：将不同指令的各个步骤通过多个硬件处理单元进行重叠操作作用：实现几条指令的并行处理，以加速程序运行进程。
5.ROM和RAM的作用和区别是什么？ROM：只读存储器，主要用于存放计算机的启动程序。
RAM：随机存取储存器，通常所说的内存，RAM里的内容可按其地址随时进行存取。
区别：RAM的特点是数据存取速度较快，但是掉电后数据不能保存。
ROM的数据只能被读取而不能写入，如果要更改，就需要紫外线来擦除。
6.系统软件和应用软件各自的作用是什么？系统软件：控制和维护计算机的正常运行，管理计算机的各种资源，以满足应用软件的需要。
应用软件：完成一个特定的任务，在系统软件的支持下才能运行。
7.总线的概念是什么？简述总线类型。
概念：总线是各部件（或设备）之间传输数据的公用通道。
类型:按功能和规范：数据总线、地址总线、控制总线、扩展总线、局部总线按传输数据的方式：串行总线、并行总线按时钟信号是否独立：同步总线、异步总线8．什么是主板？它主要有哪些部件？各部件之间如何连接？主板：即母板，是微型计算机中最大的一块集成电路板，也是其它部件和各种外部设备的连接载体。
部件：芯片：芯片组、BIOS芯片、集成芯片等插槽/接口：CPU插座、内存条插槽、PCI插槽、PCI-E插槽、SATA接口、键盘/鼠标接口、USB接口、音频接口、HDMI接口。
计算机系统结构(中科院 胡伟武 2016)课后习题答案 第二章
1.解：A为10MIPS，B为20MIPS，C为40MIPS。
三台机器实际性能相同。
2.解：加速比y与向量化比例x之间的关系是：y=1/((1-x)+x/8)=1/(1-7x/8)……(A) (1)(2) 在式(A)中令y=2，可解得x=4/7≈57.14%。
此时向量模式运行时间占总时间比例是((4/7)/8)/(3/7+((4/7)/8))=1/7=14.29% (3) 硬件方法，整体加速比为1/(1-0.7*(1-1/16))=2.91软件方法，设相同加速比下向量化比例为x，即1/(1-7x/8)=2.91, x=0.75所以推荐软件方法。
3.解：(1) MIPS EMUL=(I+F×Y)/(W×106)；MIPS FPU=(I+F)/(B×106)(2) 120=(I+8×106×50)/(4×106) => I=80×106(3) 80=(80×106+8×106)/(B×106) => B=1.1(4) MFLOPS=F/((B-((W*I)/(I+F*Y))) ×106)≈18.46(5) 决策正确，因为执行时间缩短了，这才是关键标准。
4.解：(1) y=12.29386-0.18295x+0.0015x2(2) y=342.47443-6.36386x+0.02727x25.解：1.1V下静态功耗1.1*1.1/(1.05/0.5)=0.576W1.1V下1GHZ时动态功耗为1.1*2.5-0.576=2.174W1.1V下0.5GHZ功耗功耗为2.174*0.5/1=1.087W1.1V下0.5GHZ总功耗为1.087+0.576=1.663W6. 解：a) 先证明N=2k 时，正数1212()/N N N a a a N a a a +++≥。
对k 进行数学归纳法即可。
北理工计算机体系结构习题解答
*1
32000 *
2
15000
*
2
8000
*
2)
*
(
40
1 *106
)
3.875*103秒
21
1-11 假设在一台40MHz处理机上运营200,000条指令旳目旳代码，程序主要
由四种指令构成。根据程序跟踪试验成果，已知指令混合比和每种指令所 需旳指令数如下：
指令类型
CPI
指令混合比
算术和逻辑
1
6
第1章 基础知识
仿真
用一种机器(A)旳微程序直接解 释 实 现 另 一 种 机 器 ( B) 旳 指 令 系 统，从而实现软件移植旳措施
被仿真旳机器称为目旳机，进行 仿真旳机器称为宿主机，解释微 程序机器称为仿真微程序
7
第1章 基础知识
并行性
指能够同步进行运算或操作旳特 征，它有两重含义：
40
第2章
（1）最优Huffman H=- ∑Pi×log2Pi
=0.25×2+0.20×2.322+0.15×2.737+ ……
=2.96
41
I10
I9
I8
I7
I6
I5
I4
I3
I2
0.02
0.03
0.04
0.05
0.08
0.08
0.10
0.15
0.20
1
1 0
0
0.05
0.09
1
0
1
0
0.17
原来存在旳事物或属性，从某个角 度看却好象不存在
软件兼容
程序能够不加修改地运营在各档机 器上，区别仅在于运营时间不同
计算机系统结构(高教版)张晨曦 习题答案 第二章
2.1 解释下列术语：堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。
累加型机器——CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。
通用寄存器型机器——CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。
CISC——复杂指令集计算机。
RISC——精简指令集计算机。
寻址方式：一种指令集结构如何确定所要访问的数据的地址。
数据表示：指计算机硬件能够直接识别、指令集可以直接调用的数据类型。
2.4 指令集应满足那几个基本要求？（书P32-33）答：对指令集的基本要求是：完整性、规整性、高效率和兼容性。
完整性：指在一个有限可用的存储空间内，对于任何可解的问题，编制计算程序时，指令集所提供的指令够用。
完整性要求指令集功能齐全、使用方便。
规整性：主要包括对称性和均匀性。
对称性是指所有与指令集有关的存储单元的使用、操作码的设置等都是对称的。
均匀性是指对于各种不同的操作数类型、字长、操作种类和数据存储单元，指令的设置都要同等对待。
高效率：指令的执行速度快、使用频率高。
在RISC机体系结构中，大多数指令都能在一个节拍内完成，而且只设置使用频率高的指令。
兼容性：系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而，指令系统是兼容的，即各机种上基本软件可以通用。
2.5 指令集结构设计所涉及的内容有哪些？答：1）指令集功能设计：主要有RISC和CISC两种技术发展方向；2）寻址方式的设计：设置寻址方式可以通过对基准程序进行测试统计，查看各种寻址方式的使用频度，根据使用频度设置相应必要的寻址方式；3）操作数表示和操作数类型：主要的操作数类型和操作数表示的选择有浮点数据类型（可以采用IEEE754标准）、整形数据类型（8位、16位、32位的表示方法）、字符类型（8位）、十进制数据类型（压缩十进制和非压缩十进制数据表示）等等；4）寻址方式的表示：可以将寻址方式编码与操作码中，也可将寻址方式作为一个单独的域来表示；5）指令集格式的设计：有固定长度编码方式、可变长编码方式和混合编码方式三种选择。
计算机系统结构__《张晨曦、王志英》课后习题参考答案
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
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__《张晨曦、王志英》课后习题参考答案
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
计算机科学导论(第4版)习题答案-第2章计算机体系结构与组织(答案).doc
第2章计算机体系结构与组织习题（答案）一.选择题1. D2. D3. A4. D5. C6. C7. D8. B9. D10. c11. B12. A13. C14. A15. C16. A17. C18. C19. C20. A21. A22. B23. A二.简答题1.试简单叙述计算机采用二进制的原因。
答：计算机只认识二进制编码形式的指令和数据。
因此，包括数字、字符、声音、图形、图像等信息都必须经过某种方式转换成二进制的形式，才能提供给计算机进行识别和处理。
在计算机中采用二进制，是因为物理上实现容易。
rti于二进制只有两个状态o和1, 这正好与物理器件的两种状态相对应，例如电压信号的高与低，门电路的导通与截止等；而十进制电路则需要用十种状态来描述，这将使得电路十分复杂，处理也十分困难。
因此, 采用二进制将使得计算机在物理上实现简单，且具有可靠性高、处理简单、抗干扰能力强等优点。
2.什么是定点数，它分为哪些种类？答：所谓定点数，就是指计算机在运算过程中，数据中小数点的位置固定不变。
其中小数点的位置是由计算机设汁者在机器的结构中指定一个不变的位置，而不一定都必须具有小数点的指示装置。
定点数一般有小数和整数两种表示形式。
定点小数是把小数点固定在数据数值部分的左边，符号位的右边；定点整数则把小数点固定在数据数值部分的右边。
3・简要叙述声音的编码过程。
答：计算机获取声音信息的过程即是声音信号数字化的处理过程。
经过数字化处理后的数字声音信息才能被计算机所识别和处理。
声音被计算机处理的过程主要经过音频信号的采样、量化和编码几个过程。
4 •简述计算机有哪些特点？（1）运算速度快、精度高计算机的字长越长，其精度越高，目前世界上最快的计算机每秒可以运算千万亿次以上。
(2)具有逻辑判断和记忆能力计算机有准确的逻辑判断能力和超强的记忆能力，能够进行各种逻辑判断，并根据判断的结果自动决定下一步应该执行的指令。
(3)高度的自动化和灵活性计算机采取存储程序方式工作，即把编好的程序输入计算机，机器便可依次逐条执行，这就使计算机实现了高度的自动化和灵活性。
计算机系统结构-课后答案
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
第2章 计算机体系结构 习题与答案
第二章习题（P69-70）一、复习题1．简述冯∙诺依曼原理，冯∙诺依曼结构计算机包含哪几部分部件，其结构以何部件为中心？答：冯∙诺依曼理论的要点包括：指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；指令格式使用二进制机器码表示；用程序存储控制方式工作。
这3条合称冯∙诺依曼原理OgtiojD。
冯∙诺依曼计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，整个结构一般以运算器为中心，也可以以控制器为中心。
(P51-P54)r1fI4bu。
2．简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。
答：计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。
计算机组成（computer organization）是依据计算机体系结构确定并且分配了硬件系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性。
同时，为实现指令的控制功能，还需要设计相应的软件系统来构成一个完整的运算系统。
计算机实现，是计算机组成的物理实现,就是把完成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。
计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自有不同的含义，但是又有着密切的联系，而且随着时间和技术的进步，这些含意也会有所改变。
在某些情况下，有时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。
(P47-P48)28BoSAn。
3．根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？答：根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。
(P55)4．简述RISC技术的特点？答：从指令系统结构上看，RISC体系结构一般具有如下特点：(1)精简指令系统。
可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计，来选取其中常用的基本指令，并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令;hJslBtf。
【课后习题及答案】计算机体系结构课后习题原版答案-张晨曦著
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。 1.3 计算机系统结构的 Flynn 分类法是按什么来分类的？共分为哪几 类？ 答：Flynn 分类法是按照指令流和数据流的多倍性进行分类。把计算 机系统的结构分为： 单指令流单数据流 SISD 单指令流多数据流 SIMD 多指令流单数据流 MISD 多指令流多数据流 MIMD 1.4 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。 1.5 分别从执行程序的角度和处理数据的角度来看，计算机系统中并
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计算机体系结构-张晨曦著 课后习题及答案
第 1 章 计算机系统结构的基本概念 1.1 解释下列术语 层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功 能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。这些层次 依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高 级语言机器级，应用语言机器级等。 虚拟机：用软件实现的机器。 翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效 的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。 解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执 行低一级机器上的一段等效程序。执行完后，再去高一级机器取下一 条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程 序。 计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结 构与功能特性。 透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种 角度看又好像不存在的概念称为透明性。 计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据 流和控制流的组成以及逻辑设计等。 计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物 理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信 号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
[完整版]计算机体系结构课后习题原版答案解析_张晨曦著
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第1章计算机系统结构的基本概念 (1)第2章指令集结构的分类 (6)第3章流水线技术 (8)第4章指令级并行 (21)第5章存储层次 (30)第6章输入输出系统 (38)第7章互连网络 (41)第8章多处理机 (45)第9章机群 (45)第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
计算机体系结构1-6章习题答案
1 2 3 4 5 6
8 16 24 32 40 48
1*82
2*82 3*82 4*82 5*82 6*82 7*82
4/8 5/8 6/8
7/8
7
56
2）规格化浮点数表： rm=2时，规格化浮点数共有4*8=32个 rm=8时，规格化浮点数共有7*8=56个，在[0.5，112]中， 有数19个（上表中红的数字表示）。
§4通道（CH）
一、CH的基本工作原理 CH执行CH程序的过程 CH的任务 二、CH流量计算和时空图绘制 CH的类型 CH流量计算 字节多路CH响应处理时空图的绘制 1）计算每个子CH提供一个字节时间（1/f） 2）画出一个完整申请周期时空图 3）计算字节多路CH对每个字节响应的最长用时
第一章参考答案： 1．应用语言级 高级语言级 汇编语言级 操作系统级 机器语言级 微程序语言级。 2． 从上而下 从下到上 专用机 通用机 3． 软、硬件交界面 计算机系统的性能/价格比 4 ． 1 T FLOPS 的计 算能力 1 TBy te 的 主存容量 1 TByte／s 的I／O带宽 5． 虚拟机 实际机器 6． 统一高级语言 模拟 仿真 系列机 7． 控制流 数据流 SISD SIMD MISD MIMD 8． 汇编语言程序员 9． 任务单一化 操作重叠化 吞吐匹配化 程序多道 化
嵌套
中断处理程序 一 二 三 响② 嵌套 四 五
t
返回主程序
例4 解 （1）处理顺序为 2-3-1-5-4 （2）中断响应处理时空图 中断请求 主程序 ①③ ②③④⑤
嵌套
中断处理程序 一 二 三 四 五
响① 嵌套
t
返回主程序
1 分别利用两级描述符和三级描述符描述下列阵列数
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第2章计算机体系结构习题与答案第二章习题（P69-70）一、复习题1．简述冯∙诺依曼原理，冯∙诺依曼结构计算机包含哪几部分部件，其结构以何部件为中心？答：冯∙诺依曼理论的要点包括：指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；指令格式使用二进制机器码表示；用程序存储控制方式工作。
这3条合称冯∙诺依曼原理冯∙诺依曼计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，整个结构一般以运算器为中心，也可以以控制器为中心。
(P51-P54)2．简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。
答：计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。
计算机组成（computer organization）是依据计算机体系结构确定并且分配了硬件系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性。
同时，为实现指令的控制功能，还需要设计相应的软件系统来构成一个完整的运算系统。
计算机实现，是计算机组成的物理实现, 就是把完成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。
计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自有不同的含义，但是又有着密切的联系，而且随着时间和技术的进步，这些含意也会有所改变。
在某些情况下，有时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。
(P47-P48)3．根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？答：根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。
(P55)4．简述RISC技术的特点？答：从指令系统结构上看，RISC 体系结构一般具有如下特点：(1) 精简指令系统。
可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计，来选取其中常用的基本指令，并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令;(2) 减少指令系统可采用的寻址方式种类，一般限制在2或3种;(3) 在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整，让所有指令尽可能等长;(4) 单机器周期指令，即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。
(P57-58)5．有人认为，RISC技术将全面替代CISC，这种观点是否正确，说明理由？答：不正确。
与CISC 架构相比较，RISC计算机具备结构简单、易于设计和程序执行效率高的特点，但并不能认为RISC 架构就可以取代CISC 架构。
事实上，RISC 和CISC 各有优势，CISC计算机功能丰富，指令执行更加灵活，这些时RISC计算机无法比拟的，当今时代，两者正在逐步融合，成为CPU设计的新趋势。
(P55-59)6．什么是流水线技术？答：流水线技术，指的是允许一个机器周期内的计算机各处理步骤重叠进行。
特别是，当执行一条指令时，可以读取下一条指令，也就意味着，在任何一个时刻可以有不止一条指令在“流水线”上，每条指令处在不同的执行阶段。
这样，即便读取和执行每条指令的时间保持不变，而计算机的总的吞吐量提高了。
(P60-62)7．多处理器结构包含哪几种主要的体系结构，分别有什么特点？答：多处理器系统：主要通过资源共享，让共享输入/输出子系统、数据库资源及共享或不共享存储的一组处理机在统一的操作系统全盘控制下，实现软件和硬件各级上相互作用，达到时间和空间上的异步并行。
SIMD计算机有多个处理单元，由单一的指令部件控制，按照同一指令流的要求为他们分配各不相同的数据并进行处理。
系统结构为由一个控制器、多个处理器、多个存贮模块和一个互连总线（网络）组成。
对操作种类多的算法，当要求存取全局数据或对于不同的数据要求做不同的处理时，它无法独立胜任。
SIMD 一般都要求有较多的处理单元和极高的I/O吞吐率，如果系统中没有足够多的适合SIMD 处理的任务，采用SIMD 不合算。
MISD计算机具有多个处理单元，按照多条不同的指令要求同时对同一数据流及其处理输出的结果进行不同的处理。
MIMD是指能实现指令、数据作业、任务等各级全面并行计算的多机处理系统，典型的MIMD系统由多台处理机、多个存储模块和一个互连网络组成，每台处理机执行自己的指令，操作数也是各取各的。
MIMD结构中每个处理器都可以单独编程，这种结构的可编程能力最强。
由于要用大量的硬件资源解决可编程问题，硬件利用率不高。
常见的有MPP （Massively Parallel Processor）系统、分布式计算系统。
(P60-61)8．试解释下列基本概念：机器语言、汇编语言、高级语言。
答：机器语言，最早的计算机只有机器语言，计算机能直接执行用机器语言所编的程序。
机器语言是由二进制代码表示的计算机机器指令和数据组合而成。
汇编语言，到 50 年代，人们想出了用一些具有一定含义的文字、符号和数字，按规定的格式来表示各种不同的机器指令，称为“助记符”。
例如，用“ADD”表示加法，“MOV”表示数据传输等。
再用这些助记符来编写程序，这就是汇编语言。
高级语言，也称为算法语言，它定义了一套基本符号以及怎样使用这套基本符号设计程序的规则。
算法语言比较接近数学语言，与具体机器无关，直接学习该高级语言的规则就可以使用计算机解决自己的问题，例如C、C++、Java 等。
(P44-P46)9．计算机软件系统可以分为哪几类？答：计算机软件系统可以分为系统软件和应用软件两大类。
(P62-63)10．从高级语言转换到真正可执行的机器语言有几类方法，试描述其原理？答：高级语言一般先翻译为汇编语言或者某个中间语言，再经过中间语言的翻译然后成为机器语言的目的程序，最后在机器上执行。
这种翻译通常有两种方法：1、编译法：给计算机高级语言编制一套用机器语言编写的编译程序，它先把源程序全部翻译成目的程序，再提供给机器执行。
编译程序的作用类似汇编程序，但是高级语言更复杂，其“翻译“的难度较汇编用大得多。
编译法只是在编译过程中需要额外时间，并且还能够在编译中优化目的程序，编译后目的程序可以多次反复执行，还可以拿到相同的其他机器上直接执行，因此执行的效率较高。
Pascal，C语言等属于编译法的高级语言。
由于各种高级语言和各机器语言都不相同，因此对于不同的计算机和不同的高级语言都要有对应有编译程序。
编译法的具体情况我们将在后续的错误!未找到引用源。
详细介绍。
2、解释法：与编译法不同，它不是先把源程序全部编译为目的程序后再执行，而是把程序的语句逐条翻译成为目的程序并且立即逐条执行。
即解释一条执行一条。
这种方法每运行一次就需要解释一遍，浪费许多时间，也不能优化目的程序，因此执行效率低。
BASIC语言是典型的解释型高级语言。
（P44-P46）二、练习题（一）选择题1．冯∙诺依曼计算机的基本原理是＿＿＿。
A、程序外接B、逻辑连接C、数据内置D、程序存储D (P53)2．CISC结构处理器以＿＿＿为中心。
A、运算器B、存储器C、微程序控制器D、硬连线控制器C (P56)3．现代计算机处理器结构按照＿＿＿划分，可分为复杂指令集计算机和精简指令集计算机两类。
A、指令系统B、硬件结构C、CPUD、存储方式A (P55)4．RISC技术最大的优势就是对于＿＿＿的精简能力A、指令系统B、CPIC、硬件数量D、数据吞吐量B (P58)5．下列＿＿＿不属于应用软件的范畴A、Microsoft OfficeB、超级解霸C、Windows XPD、Internet ExplorerC (P63)（二）填空题1．向上兼容，就是要求为某档机种编制的程序，应能______运行于同一系列计算机中更高档次的机种上。
不加修改 (P50)2．传统的冯∙诺依曼计算机以______为中心。
运算器（P53）3．一个完善的指令系统应具有______、______、______和______四个方面的特性。
完备性、有效性、规整性和兼容性 (P55)4．计算机处理器体系结构按照指令系统结构可分为____________和____________两类。
复杂指令集计算技术精简指令集计算技术 (P55)5．计算机软件系统通常根据软件的功能可将其分为_____________和_____________两大类。
系统软件应用软件（P63）6．根据指令系统功能结构的不同，计算机体系结构发展趋势呈现________和_________两种截然不同的方向，相同的指令系统可以通过”_________”或”_________”的方法来实现。
复杂指令集计算技术精简指令集计算技术微程序（微码）硬布线 (P55-56)7．RISC技术对比CISC最大的区别就是对__________的精简。
CPI (P58)8．并行处理指的是在同一时刻或是在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，它们在时间上能互相重叠，并行处理有两个不同特征：_________和_________。
同时性并发性 (P60)9．并行处理计算机结构通常包括__________、__________和__________三种形式。
多处理器系统阵列处理机流水线计算机 (P60)10、CPU执行时间决定了处理器的性能，CPU执行时间越短，表示处理器性能越卓越。
根据性能公式，要缩短CPU 执行时间，可以通过减小________、____________ 或者__________。
RISC技术对比CISC最大的优势就是对__________的精简能力。
时钟周期平均执行每条指令的时钟周期数代码的指令条数平均执行每条指令的时钟周期数 (P58)11、并行计算机是由一组处理单元组成的。
这组处理单元通过相互之间的通信与协作，以更快的速度共同完成一项大规模的计算任务。
因此，并行计算机的两个最主要的组成部分是__________和____________________。
计算节点节点间的通信与协作机制 (P60)12．并行处理计算机结构通常包括__________、__________和__________三种形式。
多处理器系统阵列处理机流水线计算机 (P60)13、按照著名的弗林(Flynn) 计算机分类模型，根据计算机关键部位的指令和由指令引起数据流的并行性，把所有的计算机分为四类__________、__________、__________和__________。
SISD (Single Instruction Stream Single Data Stream)单指令流单数据流SIMD (Single Instruction Stream Multiple Data Stream)单指令流多数据流MISD(Multiple Instruction Stream Single Data Stream)多指令流单数据流MIMD(Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream)多指令流多数据流(P60-P61)14、计算机系统包括__________和__________两个组成部分。