计算机系统结构期末重点题目及考点讲述.docx

：1.2.如有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释，若执行第一级的一条指令需kns，那执行第2级、第3级、第4级的指令需要多少时间？第1级1条1级指令 k ns第2级1条2级指令N条1级指令 1·N·k ns = Nk ns第3级1条3级指令N条2级指令 1·N·N·k ns = N2k ns第4级1条4级指令N条3级指令 1·N·N·N·k ns = N3k ns1.8.从机器（汇编）语言程序员看，以下哪些是透明的？指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件码寄存器；乘法器；主存地址寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断字寄存器。见下表，“√”为透明性概念指令地址寄存器，×，指令缓冲器，√，时标发生器，√，条件码寄存器，×，乘法器，√，主存地址寄存器，√，磁盘，×，先行进位链，√，移位器，√，通用寄存器 ，×，中断字寄存器，×，：2.2 在尾数采用补码、小数表示且p=6，阶码采用移码、整数表示且q=6，尾数基rm为16，阶码基re为2的情况下：(1) 最大尾数为：1－rm-p＝1－16-6，0.FFFFFF(2) 最小正尾数为：1/rm＝1/16，0.100000(3) 最小尾数为： -1， 1.000000(4) 最大负尾数为：-(rm-1 + rm-p)＝(16-1 + 16-6)，1.EFFFFF(5) 最大阶码为：req－1＝26－1＝63，7F，包括符号位共7个1(6) 最小阶码为：-req＝-26＝-64，00，包括符号位共7个0(7) 最大正数为：(1－16-6)1663，7FFFFFFF(8) 最小正数为：16-659) 最大负数为：-(16-1 + 16-6) 16-64，80EFFFFF(10) 最小负数为：-1663，FF000000(11) 浮点零为12) 表数精度为：16-5/2＝2-21《13) 表数效率为：15/16＝93.75％(14) 能表示的规格化浮点数个数为：2×15×165×27+12.13 一个处理机共有10条指令，各指令在程序中出现的概率如下表：指令信号?出现概率?Huffman编砝码?2/8扩展编砝码?3/7扩展编砝码I1 0.25 01 00 00I2 0.20 11 01 01I3 0.15 001 1000 10I4 0.10 101 1001 11000I5 0.08 0000 1010 11001I6 0.08 1001 1011 11010I7 0.05 1000 1100 11011I8 0.04 00011 1101 11100I9 0.03 000101 1110 11101I10 0.02 000100 1111 111100已知10条指令使用频度，求3种编码方法的平均码长与信息冗余量。(1)此问中的“最优Huffman编码法”实际是指码长下限，即信源的平均信息量──熵，代公式得H=2.9566。(2)Huffman编码性能如下表；(3)2/8扩展编码是8/64/512法的变种，第一组2条指令，码长为2（1位扩展标志，1位编码）,第二组8条指令，码长为4（1位扩展标志，与第一组区别，加3位编码），编码性能如下表；(4)3/7扩展编码是15/15/15法的变种，第一组3条指令，码长为2（共有4种组合，其中3种组合分别代表3条指令，留1种组合作为扩展前缀标志）,第二组7条指令，码长为5（2位固定的前缀扩展标志，与第一组区别，加3位编码，只用其中7种组合），编码性能如下表。Huffman编码2/8扩展编码3/7扩展编码平均码长L2.993.13.2信息冗余量R1.10%4.61%7.59%2.14一台模型机共有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。(2)设计8字长的寄存器-寄存器型指令3条，16位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令4条，变址范围不小于±127。请设计指令格式，并给出各字段的长度和操作码的编码。解：(1)要使得到的操作码长度最短，应采用Huffman编码，构造Huffman树如下：由此可以得到7条指令的编码分别如下：这样，采用Huffman编