【正文】 器寄存器型，長指令為寄存器主存型，主存地址應能變址尋址。在同種地址制內再采用多種地址形式，如寄存器寄存器型、寄存器主存型、主存主存型等。 指令格式的優(yōu)化指如何用最短位數(shù)表示指令的操作信息和地址信息，使程序中指令的平均字長最短。所以前面9位由于三地址指令用了最前面3位，還有中間6位可作為編碼（也就是總共可以有9位作為單地址指令的指令操作碼的編碼）。∴零地址指令為22^3＝16條，滿足題目要求 note: 三地址指令格式： 操作碼 地址碼 地址碼 地址碼 3位 3位 3位 3位單地址指令格式： 操作碼 地址碼 9位 3位∵依據(jù)①中推導，單地址指令中可用2條編碼作為擴展碼 ：三地址指令4條，單地址指令255條，零地址指令16條。 解： 剖析：基址尋址是對邏輯地址空間到物理地址空間變換的支持，以利于實現(xiàn)程序的動態(tài)再定位。題中“按照使用的倍數(shù)來說，等價于m=4,” 這個m=4,因為2^3102^4,等價為實際要4個二進制位，表示RM=10為基的一位 （其中最低位為下溢附加位）經ROM查表舍入法，下溢處理成3位結果，設計使下溢處理平均誤差接近于零的ROM表，列出ROM編碼表地址與內容的對應關系。=2最小尾數(shù)值10^1=4^1=最大尾數(shù)值110^1=14^2=15/16最大階值2p^1=33可表示的最小值可表示的最大值10^3*=9004^3*15/16=60可表示數(shù)的個數(shù)3648=2,重復以上計算。 5.（1）浮點數(shù)系統(tǒng)使用的階基rp=2,階值位數(shù)p=2,尾數(shù)基值rm=10，以rm為基的尾數(shù)位數(shù)m39?？杀硎镜奈矓?shù)的個數(shù)=rm^m39。 ))12^(48)18^(16)，即(12^(48))116^(12)，即(12^(48))可表示的最小值1/21/81/16可表示的最大值2^63*(12^(48))8^63*(18^(16))16^63*(116^(12))階的個數(shù)(2^p)2^62^62^6可表示的尾數(shù)的個數(shù)2^48*(21)/28^16*(81)/816^12*(161)/16可表示的規(guī)格化數(shù)的個數(shù)2^6*2^48*(21)/22^6*8^16*(81)/82^6*16^12*(161)/16note: =m/log2(rm)，列下表： p=6,m=48,rm=2(m39。 、尾數(shù)48位，階符和數(shù)符不在其內，當尾數(shù)分別以16為基時，在非負階、正尾數(shù)、規(guī)格化數(shù)情況下，求出其最小階、最大階、階的個數(shù)、最小尾數(shù)值、最大尾數(shù)值、可表示的最小值和最大值及可表示的規(guī)格化數(shù)的總個數(shù)。表現(xiàn)在：(1)堆棧操作的指令少，功能單一；(2)堆棧在存儲器內，訪問堆棧速度低；(3)堆棧通常只用于保存于程序調用時的返回地址，少量用堆棧實現(xiàn)程序間的參數(shù)傳遞。而在有向量、數(shù)組數(shù)據(jù)表示的向量處理機上，硬件上設置有豐富的賂量或陣列運算指令，配有流水或陣列方式處理的高速運算器，不僅能快速形成向量、數(shù)組的元素地址，更重要的是便于實現(xiàn)把向量各元素成塊預取到中央處理機，用一條向量、數(shù)組指令流水或同時對整個向量、數(shù)組高速處理．如讓硬件越界判斷與元素運算并行。 ？描述符數(shù)據(jù)表示與向量數(shù)據(jù)表示對向量數(shù)據(jù)結構所提供的支持有什么不同？ 答： 標志符數(shù)據(jù)表示與描述符數(shù)據(jù)表示的差別是標志符與每個數(shù)據(jù)相連，合存于同一存儲單元，描述單個數(shù)據(jù)的類型特性。不同的數(shù)據(jù)表示可為數(shù)據(jù)結構的實現(xiàn)提供不同的支持，表現(xiàn)在實現(xiàn)效率和方便性不同。 ？ 答：計算機系統(tǒng)的3T性能目標是1TFLOPS計算能力，1TBYTE主存容量和1TBYTES的I/O帶寬第二章　數(shù)據(jù)表示與指令系統(tǒng)？確定和引入數(shù)據(jù)表示的基本原則是什么？ 答：它主要應解決：處理機間互連等硬件結構，進程間的同上步和通訊，多處理機調度等問題。它主要應解決：擁塞控制，沖突防止，流水線調度等問題。 、MPP和機群系統(tǒng)外，有哪4種基本結構？列舉它們各自要解決的主要問題。原則是看改進后能否保持軟件的可移植性。 （7）為減少公用總路線的使用沖突，將單總線改為雙總線。 （3）在CPU和主存之間增設Cache存儲器，以克服因主存訪問速率過低而造成的系統(tǒng)性能瓶頸。虛擬存貯器、程序狀態(tài)字、“啟動I/O”指令，對系統(tǒng)程序員是不透明的，而對應用程序員卻是透明的。 答： （匯編）語言程序員看，以下哪些是透明的？ 指令地址寄存器；指令緩沖器；時標發(fā)生器；條件寄存器；乘法器；主存地址寄存器；磁盤外設；先行進位鏈；移位器；通用寄存器；中斷字寄存器。 ？對計算機系統(tǒng)結構，下列哪些是透明的？哪些是不透明的？ 存儲器的模m交叉存?。桓↑c數(shù)據(jù)表示；I/O系統(tǒng)是采用通道方式還是外圍處理機方式；數(shù)據(jù)總線寬度；字符行運算指令；陣列運算部件；通道是采用結合型還是獨立型；PDP11系列的單總線結構；訪問方式保護；程序性中斷；串行、重疊還是流水控制方式；堆棧指令；存儲器最小編址單位；Cache存儲器。前者要求高性能的器件，后者可能造成組成設計復雜化和更多地采用專用芯片。綜上所述，系統(tǒng)結構的設計必須結合應用考慮，為軟件和算法的實現(xiàn)提供更多更好的支持，同時要考慮可能采用和準備采用的組成技術。 但對面向寄存器的系統(tǒng)結構還要求寄存器能同時被訪問，而對面向主存的三地址尋址方式的系統(tǒng)結構并無此要求，倒是要求能同時形成多個訪存操作數(shù)地址和能同時訪存。如主存器件可用雙極型的，也可用MOS型的；可用VLSI單片，也可用多片小規(guī)模集成電路組搭。如IBM370系列有11121315168等由低檔到高檔的多種型號機器。 、計算機組成與計算機實現(xiàn)之間的相互關系與影響。 答：第4級上等效程序需運行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。 范文范例參考第一章　計算機系統(tǒng)結構的基本概念，每級的指令互不相同，每一級的指令都比其下一級的指令在效能上強M倍，即第i級的一條指令能完成第i1級的M條指令的計算量。 note: 由題意可知：第i級的一條指令能完成第i1級的M條指令的計算量。軟件和硬件在邏輯功能上是等效的，原理上，軟件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用軟件模擬完成。 答： 從匯編語言、機器語言程序設計者看到的概念性結構相同，均是由中央處理機/主存，通道、設備控制器，外設4級構成。 （3）計算機的系統(tǒng)結構不同，會使采用的組成技術不同，反之組成也會影響結構。又如微程序控制是組成影響結構的典型。應避免過多地或不合理地限制各種組成、實現(xiàn)技術的采用和發(fā)展，盡量做到既能方便地在低檔機上用簡單便宜的組成實現(xiàn)，又能在高檔機上用復雜較貴的組成實現(xiàn)，這樣，結構才有生命力；組成設計上面決定于結構，下面受限于實現(xiàn)技術。 組成和實現(xiàn)的權衡取決于性能價格比等因素；結構、組成和實現(xiàn)所包含的具體內容隨不同時期及不同的計算機系統(tǒng)會有差異。 答： 透明指的是客觀存在的事物或屬性從某個角度看不到。 答：對系統(tǒng)程序員透明的有：系列機各檔不同的數(shù)據(jù)通路寬度；Cache存儲器；指令緩沖寄存器； 對應用程序員透明的有：系列機各檔不同的數(shù)據(jù)通路寬度；Cache存儲器；指令緩沖寄存器；虛擬存儲器；程序狀態(tài)字；“啟動I/O”指令。 “執(zhí)行”指令則對系統(tǒng)程序員和應用程序員都是不透明的。 （4）為解決計算誤差較大，將機器中浮點數(shù)的下溢處理方法由原來的恒置“1”法，改為用ROM存取下溢處理結果的查表舍入法。 （8）把原0號通用寄存器改作堆棧指示器。 就要在相當長的時期里保證系統(tǒng)結構基本不變，因此在確定系列結構時要非常慎重。 答： 陣列處理機主要通過資源重復實現(xiàn)空間上的并行。 數(shù)據(jù)流計算機設有共享變量的概念，指令執(zhí)行順序只受指令中數(shù)據(jù)的相關性制約。數(shù)據(jù)表示是能由硬件直接識別和引用的數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結構是軟件、硬件的交界面。描述符是與數(shù)據(jù)分開存放，用于描述向量、數(shù)組等成塊數(shù)據(jù)的特征。這些比起用與向量、陣列無關的機器語言和數(shù)據(jù)表示串行實現(xiàn)要高效的多。 而堆棧型機器則不同，表現(xiàn)在：(1)有高速寄存器組成的硬件堆棧，并與主存中堆棧區(qū)在邏輯上組成整體，使堆棧的訪問速度是寄存器的，容量是主存的；(2)豐富的堆棧指令可對堆棧中的數(shù)據(jù)進行各種運算和處理；(3)有力地支持高級語言的編譯；(4)有力地支持子程序的嵌套和遞歸調用。 解： =48)p=6,m=48,rm=8(m39?？杀硎镜淖钚≈?rm^(最小階)*最小尾數(shù)值=rm^0*rm^(1)=rm^(1)。*(rm1)/rm。39。 解 解：變址尋址是對數(shù)組等數(shù)據(jù)塊運算的支持，以利于循環(huán)。比如地址空間很大，1024，就是分成16個塊，塊號放在寄存器中，塊內地址放在地址位中，寄存器內容和地址位結合，就能達到要求了。等長操作碼的平均碼長=4位。設指令字長為12位．每個地址碼長為3位。①不能用擴展碼為其編碼。減去3地址指令的4條，有4*2^6=256條，但由于韙目要求要有255條，所以剩下一個編碼，已經用了9位的全部編碼，最后零地址指令（全部12位都可作為操作碼的編碼）還有1*2^3=8 (這是12位編碼中最后三位的）若只要求254種，則可以有（256254）*2^3=16條 。單地址指令最多為(16X)2^6 ^(1666)=2^4=16條， 現(xiàn)雙地址指令有X條, ∴可有(16X)條編碼作為擴展碼， ∴單地址指令最多為(16X)2^6=256條 ?簡要列舉包括操作碼和地址碼兩部分的指令格式優(yōu)化可采用的各種途徑和思路。 ①操作碼的優(yōu)化 采用Huffman編碼和擴展操作碼編碼。 在維持指令字在存儲器內按整數(shù)邊界存儲的前提下，使用多種不同的指令字長度。 (1)僅根據(jù)使用頻率，不考慮其它要求，設計出全Huffman操作碼，計算其平均碼長。 (4)兩種指令格式如下圖所示： 2位 3位 3位OP R1 R2操作碼 寄存器1 寄存器25位 3位 3位 5位OP R1 X d操作碼 寄存器1 變址寄存器 相對位移 主存邏輯地址(5)訪存操作數(shù)地址尋址的最大相對位移量為32個字節(jié)。 (2)邏輯實現(xiàn)用硬聯(lián)和微程序相結合。 (4)用流水和延遲轉移實現(xiàn)指令，即可讓本條指令執(zhí)行與下條指令預取在時間上重疊。不僅要利用常規(guī)手段優(yōu)化編譯，還可調整指令執(zhí)行順序，以盡量減少機器周期等。 RISC的問題； (1)由于指令少，在原CISC上一條指令完成的功能現(xiàn)在需多條RISC指令才能完成，加重匯編語言程序設計負擔，增加了機器語言程序長度，加大指令信息流量。 第三章　總線、中斷與輸入輸出系統(tǒng)，定時查詢和獨立請求3種總線控制方式的優(yōu)缺點。(3)可擴充性好。(4)受總線長度的限制，增減和移動部件受限制。(2)控制較為復雜。(2)能方便地隔離失效部件的請求?！?”對應于開放，“0”對應于屏蔽，各級中斷處理程序的中斷級屏蔽位設置如下： 中斷處理程序級別中斷級屏蔽位1級2級3級4級第1級0000第2級1010第3級1000第4級1010(1)當中斷響應優(yōu)先次序為1→2→3→4時，其中斷處理次序是什么? (2)如果所有的中斷處理都各需3個單位時間，中斷響應和中斷返回時間相對中斷處理時間少得多。 (1)設計各級中斷處理程序的中斷級屏蔽位(令“1”對應于開放，“0”對應于屏蔽)。 響應4，中斷4運行結束，回2。 繼續(xù)響應并處理第2級中斷處理請求，結束后返回用戶程序。字節(jié)多路通道適用于連接大量的像光電機等字符類低速設備。 數(shù)組多路通道適合于連接多臺象磁盤等高速設備。數(shù)組多路通道可有多個子通道，同時執(zhí)行多個通道程序。某低速設備每隔500μs發(fā)出一個字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請求，問至多可接幾臺這種低速設備?對于如下A～F6種高速設備，一次通訊傳送的字節(jié)數(shù)不少于1024個字節(jié)，問哪些設備可以掛在此通道上?哪些則不能?其中A—F設備每發(fā)出一個字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請求的時間間隔分別為(單位為μs)： 表35 設備ABCDEF發(fā)申請間隔(μs)答: 如果字節(jié)多路通道上所掛設備臺數(shù)為m,設備的速率為fi，為了不丟失信息，應滿足： 1/(TS+TD)=m*fi fi也就是設備發(fā)出字節(jié)傳送請求間隔時間(500μs)的倒數(shù)，所以： m=1/((TS+TD)*f)=500/(+)=50(臺) (2)設備B,C,E,F可以掛在此通道上，設備A,D則不能。 思路二：從傳送字節(jié)時間上入手。 設備123456傳送速率(KB/s)5015100254020(1)計算所有設備都工作時的通道實際最大流量： (2)如果設計的通道工作周期使通道極限流量恰好與通道最大流量相等，以滿足流量設計的基本要求，同時讓速率越高的設備被響應的優(yōu)先級越高。 (3)在2中各設兩個字節(jié)的緩沖區(qū)即可。 (1)分別求出各通道應具有多大