DOC《《计算机系统结构》部分习题参考答案》

《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 C Fe) + Fe/Se) = 1/((1 C 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:

0 01111101

10011001100110011001100 2) 转换规则: 找出尾数中首位为1的第K位(二进制,尾数);

尾数左移k位,移出部分丢掉,右边添加0;

e2=4e1-125-k 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(1-2-q+1) ~ 2-p-1 2.10 解:要点:指令数由256减少到64,减少了两位指令码. 在A处理机中所占的空间为: MA = 1000*32 + (1000*2*32)/8 = 40000bit 在B处理机中所占的空间:39000bit MB = 1000*30 + (1000*2*36)/8 = 39000bit 2.13 解: 指令 序号 出现 的概率 Huffman 编码法 2/8扩展 编码法 3/7扩展 编码法 I1 0.25

00 00

00 I2 0.20

10 01

01 I3 0.15

010 1000

10 I4 0.10

110 1001

11000 I5 0.08

0110 1010

11001 I6 0.08

1110 1011

11010 I7 0.05

1111 1100

11011 I8 0.04

01110 1101

11100 I9 0.03

011110 1110