1.3 典型习题和题例分析与解答

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1、word版-精品资料分享--1．3典型习题和题例分析与解答题1.1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、KN2

2、ns、KN3ns的时间。题1.2操作系统机器级的某些指令就用传统机器级的指令，这些指令可以用微程序直接实现，而不必由操作系绕自己来实现。你认为这样做有哪些好处？[解答]这样做，可以加快操作系统中操作命令解释的速度，同时也节省了存放解释操作命令这部分解释程序所占的存贮空间，简化了操作系统机器级的设计，也有利于减少传统机器级的指令条数。题1.3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

3、一段第l级的程序需要运行的时间为Ks，问在第2、3和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。题1.4硬件

4、和软件在什么意义上是等效的?在什么意义上又是不等效的?试举例说明。[解答]硬件和软件在逻辑功能上是等效的。在原理上，用软件实现的功能完全可以用硬件或固件(微程序解释)来完成。用硬件实现的功能也可以通过用软件进行模拟来完成，只是反映在速度、价格、实现的难易程度上，这两者是不同的。例如，编译程序、操作系统等许多用机器语言软件子程序实现的功能完全可以用组合电路硬件或微程序固件来解释实现。它们的差别只是软件实现的速度慢，软件的编制复杂，编程工作量大，程序所占的存贮空间量较多，这些都是不利的；但是，这样所花硬件少，硬件实现上也就因此而简单容易，硬件的成

5、本低，解题的灵活性和适应性较好，这些都是有利的。又如，乘除法运算可以经机器专门设计的乘法指令用硬件电路或乘除部件来实现，也可以通过执行一个使用相加、移位、比较、循环等机器指令组成的机器语言子程序来实现。向量、数组运算在向量处理机中是直接使用向量、数组类指令和流水或阵列等向量运算部件的硬件方式来实现，但在标量处理机上也可以通过执行用标量指令组成的循环程序的软件方式来完成。分享精品资料word版-精品资料分享--浮点数运算可以直接通过设置浮点运算指令用硬件来实现，也可以用两个定点数分别表示浮点数的阶码和尾数，通过程序方法把浮点数阶码和尾数的运算映

6、象变换成两个定点数的运算，用于程序软的方式来实现。十进制数的运算可以通过专门设置十进制运算类指令和专门的十进制运算部件硬的方式来完成，或者通过设置BCD数的表示和若干BCD数运算的校正指令来软硬结合地实现，也可以先经10转2的数制转换子程序将十进制数转成二进制数，再用二进制运算类指令运算，所得结果又调用2转10的数制转换子程序转换成十进制数结果，用全软的方式实现。题1.5什么是透明性概念?对于计算机系统结构，下列哪些是透明的?哪些是不透明的?存贮器的模m交叉存取：浮点数据表示：I／O系统是采用通道方式还是外围处理机方式；数据总线宽度；字符行运

7、算指令；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型：PDP—11系列中的单总线结构；访问方式保护；程序性中断；串行、重叠还是流水控制方式；堆栈指令；存贮器的最小编址单位；Cache存贮器。[分析]所谓透明就是看不到，不属于其管理的部分。对计算机系统结构是否透明，首先要弄清教材1.2.1节中有关计算机系统结构的定义和所包含的属性内容。简单来说，凡是编写机器语言和汇编语言程序要用到的数据表示、指令系统、寻址方式、寄存器组织、机器级I／O结构、存贮容量及其编址方式、中断机构、系统管态和目态间的切换、信息保护方式和机构等对计算机系统结构都是不透明的。而

8、全部由硬件实现，或是在机器语言、汇编语言编程中不会出现和不需要了解的部分，以及只影响机器的速度和价格的逻辑实现(计算机组成)和物理实现(计算机实现)的那些部分，对计