计算机系统结构习题解答.doc

《计算机系统结构》部分习题参考答案 1.2 解：这儿要注意的是第一级是最低的级别，而不是最高的级别。 第二级：NKns 第三级：N2Kns 第四级：N3Kns 1.4 解：第二级：N/M ks 第三级：(N/M)2 ks 第四级：(N/M)3 ks 1.6 解：计算机系统结构：是从系统结构设计者的角度看到的系统特性及功能视图，它对计算机组成提出了明确的功能需求和设计目标。 计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现。 计算机实现：计算机组成的物理实现。 例：对于同样系统结构的IBM系列机，人们为了提高性能，加入了通道、外围处理机、先行控制、流水线等。而对于组成相仿的两类计算机，器件的集成度、布局等物理实现又可能不同。 1.8 解：对汇编语言程序员而言透明的有： 指令缓冲器、时标发生器、乘法器、先行进位链、移位器。 1.11 解：系列机是指由同一厂家生产并具有相同系统结构的计算机，但具有不同的计算机组成与实现。 可行：(1) (3) (4) (6) (7) 不可行：(2) (5) (8) 1.17 解：Sn = 1/((1 – Fe) + Fe/Se) = 1/((1 – 0.9) + 0.9/5) = 3.57 1.19 解：CPI＝∑CPIi×[Ii/Ic]＝45000/105＋（32000×2）/105＋（15000×2）/105＋（8000×2）/105＝1.55 MIPS ＝ (40 × 106)/(1.55 × 106) ＝ 25.8MIPS Te ＝ 105/(25.8 × 106) ＝ 3.88ms 1.24 解：CPI ＝ 1，则有： T未 ＝ IC × CPI × T（1 － 5％) ＝ 0.95 IC×T T优＝IC×CPI×T（1 － 30％）＋IC×CPI×T×30％（1－1/3）＝0.9 IC×T 由于T优/T未 ＝ 0.9/0.95 ＝ 0.947 所以，优化后的方案使计算机工作速度更快。 1.28 解：原始MFLOPS ＝ 195578/（10.8×106）＝0.018 正则化后MFLOPS ＝195578/（13.6×106）＝0.014 指令正则化后的具体值 ＝ f/CPI ＝ 16.6M/（6×106）＝ 2.77 2.2 解： 1) 最大尾数：1－16 - 6 2) 最小正尾数：16-1 3) 最小尾数：－(1－16 - 6) 4) 最大负尾数：－16 -1 5) 最大阶码：26－1 6) 最小阶码: －2 6 7) 最大正数： (1－16-6)* 16 64 8) 最小正数：16-1 * 16-64 9) 最大负数：-16-1*16-64 10) 最小负数：－(1－16 - 6)*1664+1 11) 浮点零：0 12) 表数精度：1/2×16-(6-1) 13) 表数效率：15/16 14) 能表示的规格数浮点数个数：2×15×165×2×26+1 2.3 解：1) 最大正数：2127(2-2-23)2) 2) 最小正数：2-126.2-23=2-149 3) 最大负数：－2-149 4) 最小负数：－2128(1－2-24) 5) 表数精度：2-23 6) 表数效率：99.6% 2.5 解： 1) 设计浮点数的格式：2-P=10-7..2 P=－log2 10 -7.2=7.2×log2 10 尾数为24位，阶码为7+1位。 2) 计算： ①??? 最大正数：2128 = 3.4×1038 ②??? 最大负数：－2-127×224＝－3.5×10-46 ③??? 表数精度：1/2×2-23＝2-24＝10-7..22 ④??? 表数效率：50% 2.6 解：1)??? 0.2的两种表示： IBM： 0 000 0000 0011 0011 0011 0011 0011 0011 IEEE： 0110011001100110011001100 2) 转换规则： ①????????? 找出尾数中首位为1的第K位(二进制,尾数)； ②????????? 尾数左移k位，移出部分丢掉，右边添加0； ③????????? e2=4e1－125－k ④????????? s2=s1 3)转换规则： ①? e1=(e2-127)/4； ②? e1=e1+63； ③? k=4e1-e2+127； ④? 右移K位，将0.m1转化为16进制。 2.9 解： 1) 舍入方法为：上舍下入 2) 警戒位位数：1位 3) 在正数区的误差范围：－2-p-1(1-