系统结构复习

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1、第一章导论（1填1选）计算机换代的标志:1计算机的器件;2计算机系统的结构Flynn按指令流和数据流的多倍性对计算机系统结构进行分类:1.单指令流单数据流（SISD）体系结构2.单指令流多数据流（SIMD）体系结构3.多指令流单数据流（MISD）体系结构4.多指令流多数据流（MIMD）体系结构习题1.9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1级的一条指令要Kns时间，那么执行第2、第3、第4级的一条指令各需要用多少时间?[分析]计算机按功能分成级时，最底层是第l级，向上

2、依次为第2、第3和第4级；解释方式的执行是在低级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高一级机器级上的一条语句或指令的功能，而且是通过对高级机器级程序中的每条语句或指令逐条加以解释来实现的。[解答]执行第2、第3、第4级的一条指令各需KNns、KN2ns、KN3ns的时间。习题1.10有一个计算机系统可按功能分成4级，各级的指令都不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。现若需第i级的N条指令解释第i+l级的一条指令，而有一段第l级的程序需要运行的时间为Ks，问在第2、3和

3、4级上一段等效的程序各需要运行多长时间?[分析]因为从功能意义上讲，第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量，但第i级的一条指令的执行，都是靠第i-1级的N条指令的执行来解释完成。已知，第1级的一段程序运行时间为Ks。第2级的一段程序从功能等效上讲，所需的指令条数应当是第1级上指令数的1/M。而由第1级解释时又需要执行N条指令，所以，第2级一段等效程序的运行就需要K·的时间。第3、4级则可依次类推。[解答]第2、3和4级上的一段等效程序分别需要K·、K·s和K·的时间。第二章指令系统（2填1选）1.浮点数表示（阶基、阶码、最

4、大小尾数值）题2.5(1)浮点数系统使用的阶基rp＝2。阶码位数p=2，尾数基值rm=10，以rm为基的尾数位数m’＝1，按照使用的位数来说，等价于m＝4。试计算在非负阶、正尾数、规格化数情况下的最小尾数值、最大尾数值、最大阶值、可表示的最小值和最大值及可表示数的个数。(2)对于rp＝2，p＝2，rm＝4，m’＝2，重复以上计算。[分析]因为尾数基值rm＝10，所以，rm进制尾数的每个数位只能取0～9中的一个值，即每个数位能取的最大值为9。[解答](1)在非负阶、正尾数、规格化数的情况下，最小尾数值为rm-1＝l0-1＝0.1最大尾

5、数值为1-rm-m’=1-10-1＝0.9最大阶值为2-1=2可表示的最小值为=rm-1=10-1=0.1可表示的最大值为r·(1-r)=103（1-10-1）=900可表示的数的个数为2·r·=(2)最小尾数值为rm-1=4-1=0.25最大尾数值为1-rm-m’=1-4-2=15/16最大阶值为2-1=22-1=3可表示的最小值为rm-1=4-1=0.25可表示的最大值为r·(1-r)=可表示的数的个数为2·r·=42.操作码的设计（定长、哈弗曼、扩展编码）【例2.3】一个处理机有I1~I10共10条指令，经统计，各指令在程序中的

6、使用频度分别为：p1=0.25，p2=0.20，p3=0.15，p4=0.10，p5=0.08，p6=0.08，p7=0.05，p8=0.04，p9=0.03，p10=0.02。（1）计算这10条指令的操作码编码的最短平均码长。（2）写出这10条指令的操作码的哈夫曼编码，并计算编码的平均码长和信息冗余量。（3）采用3/7扩展编码和2/8扩展编码编写这10条指令的操作码，并分别计算平均码长和信息冗余量。问哪一种扩展编码较好？说明其理由。解（1）由给出的使用频度p1~p10，可计算出I1~I10的操作码编码的最短平均码长为（2）根据给出的

7、使用频度，在应用哈夫曼算法构造哈夫曼树的过程中，选择2个频度最小的结点合并时，有2个以上的结点可供合并，因此，可生成结构不同的哈夫曼树。为加深领会哈夫曼树生成过程，我们给出2棵哈夫曼树，分别如图2.1和图2.2所示。010.250.150.080.050.570.040.090.170.3210.200.100.080.030.020.430.230.130.051410101010101010I10I9I8I7I6I4I2I5I3I1图2.1哈夫曼树（a）10I1I3I5I6I4I2I10I9I80.4310.570.320.250

8、.170.150.090.080.050.040.230.200.130.100.050.080.020.031010101010101010I7图2.2哈夫曼树（b）由哈夫曼树得到的2种哈夫曼编码如表2.1所示。表2.