【正文】 放在地址位中，寄存器內(nèi)容和地址位結(jié)合，就能達到要求了。比如地址空間很大，為01023，只用6位地址碼就可以指向這1024個地址中的任意64個。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)。 答： 解：=1p=2,rm=4,m39。 解 （2）對于rp=2,p=2,rm=4,m39。39。*(rm1)/rm。*(rm1)/rm。))。可表示的最小值=rm^(最小階)*最小尾數(shù)值=rm^0*rm^(1)=rm^(1)。=12)最小階(非負階，最小為0)000最大階(2^p1)2^612^612^61最小尾數(shù)值(rm^(1))1/21/81/16最大尾數(shù)值(1rm^(m39。=48)p=6,m=48,rm=8(m39。依題意知：p=6 m=48 rm=2, 8, 16，m39。 解： 在程序調(diào)用時將返回地址、條件碼、關(guān)鍵寄存器的內(nèi)容等全部壓入堆棧，待子程序返回時，再從堆棧中彈出。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(diào)用。 通用寄存器型機器對堆棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的支持是較差的。這些比起用與向量、陣列無關(guān)的機器語言和數(shù)據(jù)表示串行實現(xiàn)要高效的多。但描述符數(shù)據(jù)表示并不支持向量、數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的高效實現(xiàn)。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。（2）看引入這種數(shù)據(jù)表示后，其通用性和利用率是否高。 數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是軟件、硬件的交界面。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要通過軟件映象變換成機器所具有的各種數(shù)據(jù)表示實現(xiàn)，所以數(shù)據(jù)表示是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組成元素。 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。它主要應(yīng)解決：研究合適的硬件組織和結(jié)構(gòu)，高效執(zhí)行的數(shù)據(jù)流語言等問題。數(shù)據(jù)流計算機設(shè)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(guān)性制約。 多處理機主要通過資源共享，讓一組計算機在統(tǒng)一的操作系統(tǒng)全盤控制下，實現(xiàn)軟件和硬件各級上的相互作用，達到時間和空間上的異 步并行。 陣列處理機主要通過資源重復(fù)實現(xiàn)空間上的并行。 流水線計算機主要通過時間重疊，讓多個部件在時間上交劃重疊地并行招待運算和處理，以實現(xiàn)時間上的并行。 答：既要考慮滿足應(yīng)用的各種需要和發(fā)展，又要考慮能方便地采用從低速到高速的各種組成的實現(xiàn)技術(shù)，即使用復(fù)雜、昂貴的組成實現(xiàn)時，也還能充分發(fā)揮該實現(xiàn)方法所帶來的好處。就要在相當長的時期里保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本不變，因此在確定系列結(jié)構(gòu)時要非常慎重。 不可以考慮的有：2,5,8。 （8）把原0號通用寄存器改作堆棧指示器。 （6）將CPU與主存間的數(shù)據(jù)通路寬度由16位擴展成32位，以加快主機內(nèi)部信息的傳送。 （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(jié)果的查表舍入法。 （2）為增強中斷處理功能，將中斷分級由原來的4級增加到5級，并重新調(diào)整中斷響應(yīng)的優(yōu)先次序?！皥?zhí)行”指令則對系統(tǒng)程序員和應(yīng)用程序員都是不透明的。 系列機各檔不同的數(shù)據(jù)通路寬度、Cache存貯器、指令緩沖寄存器屬于計算機組成，對系統(tǒng)和程序員和應(yīng)用程序員都是透明的。對應(yīng)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。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； ？哪些對應(yīng)用程序員是透明的？ 系列機各檔不同的數(shù)據(jù)通路寬度；虛擬存儲器；Cache存儲器；程序狀態(tài)字；“啟動I/O”指令；“執(zhí)行”指令；指令緩沖寄存器。 答：不透明的有：浮點數(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；字符行運算指令；訪問方式保護；程序性中斷；；堆棧指令；存儲器最小編址單位。 答： 透明指的是客觀存在的事物或?qū)傩詮哪硞€角度看不到。VLSI的發(fā)展更使結(jié)構(gòu)組成和實現(xiàn)融為一體，難以分開。組成和實現(xiàn)的權(quán)衡取決于性能價格比等因素；結(jié)構(gòu)、組成和實現(xiàn)所包含的具體內(nèi)容隨不同時期及不同的計算機系統(tǒng)會有差異。 例如，為達到速度要求，可用簡單的組成但卻是復(fù)雜的實現(xiàn)技術(shù)，也可用復(fù)雜的組成但卻是一般速度的實現(xiàn)技術(shù)。應(yīng)避免過多地或不合理地限制各種組成、實現(xiàn)技術(shù)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(fù)雜較貴的組成實現(xiàn)，這樣，結(jié)構(gòu)才有生命力；組成設(shè)計上面決定于結(jié)構(gòu)，下面受限于實現(xiàn)技術(shù)。如果沒有組成技術(shù)的進步，結(jié)構(gòu)的進展是不可能的。又如微程序控制是組成影響結(jié)構(gòu)的典型。要提高運行速度，可讓相加與相乘并行，為此這兩種結(jié)構(gòu)在組成上都要求設(shè)置獨立的加法器和乘法器。（3）計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，會使采用的組成技術(shù)不同，反之組成也會影響結(jié)構(gòu)。 （2）相同的組成可有多種不同的實現(xiàn)。 從匯編語言、機器語言程序設(shè)計者看到的概念性結(jié)構(gòu)相同，均是由中央處理機/主存，通道、設(shè)備控制器，外設(shè)4級構(gòu)成。（1）計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，但可采用不同的組成。 答： 在DOS操作系統(tǒng)時代，漢字系統(tǒng)是一個重要問題，早期的漢字系統(tǒng)的字庫和處理程序都固化在漢卡（硬件）上，而隨著CPU、硬盤、內(nèi)存技術(shù)的不斷發(fā)展，UCDOS把漢字系統(tǒng)的所有組成部份做成一個軟件。 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。所以，當有一段第1級的程序需要運行Ks時，在第2級就需要(N/M)Ks，以此類推 ？在什么意義上又是不等效的？試舉例說明。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。 note: 第3級上等效程序需運行：(N/M)*(N/M)*Ks。 范文范例參考第一章　計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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?，F(xiàn)若需第i級的N條指令解釋第i+1級的一條指令，而有一段第1級的程序需要運行Ks，問在第3和4級上一段等效程序各需要運行多長時間？ 答： 第2級上等效程序需運行：(N/M)*Ks。第4級上等效程序需運行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。而現(xiàn)在第i級有N條指令解釋第i+1級的一條指令，那么，我們就可以用N/M來表示N/M 表示第i+1級需(N/M)條指令來完成第i級的計算量。 答：但是實現(xiàn)的性能價格比，實現(xiàn)的難易程序不同。 、計算機組成與計算機實現(xiàn)之間的相互關(guān)系與影響。計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機組成、計算機實現(xiàn)互不相同，但又相互影響。如IBM370系列有11121315168等由低檔到高檔的多種型號機器。其中，中央處理機都有相同的機器指令和匯編指令系統(tǒng)，只是指令的分析、執(zhí)行在低檔機上采用順序進行，在高檔機上采用重疊、流水或其它并行處理方式。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。如為實現(xiàn)A:=B+CD:=E*F,可采用面向寄存器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也可采用面向主存的三地址尋址方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。但對面向寄存器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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。通過改變控制存儲器中的微程序，就可改變系統(tǒng)的機器指令，改變結(jié)構(gòu)。 綜上所述，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須結(jié)合應(yīng)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(shù)。然而，它可與實現(xiàn)折衷權(quán)衡。前者要求高性能的器件，后者可能造成組成設(shè)計復(fù)雜化和更多地采用專用芯片。軟件的硬化和硬件的軟件都反映了這一事實。 ？對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，下列哪些是透明的？哪些是不透明的？ 存儲器的模m交叉存取；浮點數(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(jié)合型還是獨立型；PDP11系列的單總線結(jié)構(gòu)；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。 透明的有：存儲器的模m交叉存??；數(shù)據(jù)總線寬度；陣列運算部件；通道是采用結(jié)合型還是獨立型；PDP11系列的單總線結(jié)構(gòu)串行、重疊還是流水控制方式；Cache存儲器。 （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(shè)；先行進位鏈；移位器；通用寄存器；中斷字寄存器。透明的有：指令緩沖器、時標發(fā)生器、乘法器、先進先出鏈、移位器、主存地址寄存器。 答： note: 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(yīng)用程序員卻是透明的。 ，你認為下列哪些設(shè)想是可以考慮的，哪些則不行的？為什么？ 新增加字符數(shù)據(jù)類型和若干條字符處理指令，以支持事務(wù)處理程序的編譯。 （3）在CPU和主存之間增設(shè)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。 （5）為增加尋址靈活性和減少平均指令字長，將原等長操作碼指令改為有3類不同碼長的擴展操作碼；將源操作數(shù)尋址方式由操作碼指明改成如VAX11那種設(shè)尋址方式位字段指明。 （7）為減少公用總路線的使用沖突，將單總線改為雙總線。 答：可以考慮的有：1,3,4,6,7。 原則是看改進后能否保持軟件的可移植性。其中最主要是確定好系列機的指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)表示及概念性結(jié)構(gòu)。 、MPP和機群系統(tǒng)外，有哪4種基本結(jié)構(gòu)？列舉它們各自要解決的主要問題。除了分布處理，MPP和機群系統(tǒng)外，并行處理計算機按其基本結(jié)構(gòu)特征可分為流水線計算機，陣列處理機，多處理機和數(shù)據(jù)流計算機四種不同的結(jié)構(gòu)。它主要應(yīng)解決：擁塞控制，沖突防止，流水線調(diào)度等問題。它主要應(yīng)解決：處理單元靈活、規(guī)律的互連模式和互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，數(shù)據(jù)在存儲器中的分布算法等問題。它主要應(yīng)解決：處理機間互連等硬件結(jié)構(gòu)，進程間的同上步和通訊，多處理機調(diào)度等問題。數(shù)據(jù)是以表示某一操作數(shù)或參數(shù)已準備就緒的數(shù)據(jù)令牌直接在指令之間傳遞。 ？ 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：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映各種數(shù)據(jù)元素或信息單元之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。不同的數(shù)據(jù)表示可為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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。 除基本數(shù)據(jù)表示不可少外，高級數(shù)據(jù)表示的引入遵循以下原則： （1）看系統(tǒng)的效率有否提高，是否養(yǎng)活了實現(xiàn)時間和存儲空間。 ？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(jié)構(gòu)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。 描述符數(shù)據(jù)表示為向量、數(shù)組的的實現(xiàn)提供了支持，有利于簡化高級語言程序編譯中的代碼生成，可以比變址法更快地形成數(shù)據(jù)元素的地址。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(shè)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(yù)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。 ？堆棧型機器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為程序調(diào)用的哪些操作提供了支持？ 答： 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(nèi)，訪問堆棧速度低；(3)堆棧通常只用于保存于程序調(diào)用時的返回地址，少量用堆棧實現(xiàn)程序間的參數(shù)傳遞。 堆棧型機器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有力地支持子程序的嵌套和遞歸調(diào)用。 、尾數(shù)48位，階符和數(shù)符不在其內(nèi)，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)。=m/log2(rm)，列下表： p=6,m=48,rm=2(m39。=16)p=6,m=48,rm=16(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: 可表示的最大值=rm^(最大階)*最大尾數(shù)值=rm^(2^p1)*(1rm^(m39。 可表示的尾數(shù)的個數(shù)=rm^m39。 可表示的規(guī)格化數(shù)的個數(shù)=階的個數(shù)*尾數(shù)的個數(shù)=2^p*rm^m39。 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。=1,按照使用的倍數(shù)來說，等價于m=4, 試計算在非負階、正尾數(shù)、規(guī)格化情況下的最小尾數(shù)值、最大尾數(shù)值、最大階值、可表示的最小值和最大值及可表示數(shù)的個數(shù)。=2,重復(fù)以上計算。依題意列下表： p=2,rm=10,m3