计算机系统结构习题补充例题与练习.pptx

习题1存在问题大多数同学较认真，少数不太认真、有剽窃现象关于参考答案，要知其然，更要知其所以然第5、7两题了解透明性含义掌握计算机系统结构、组成、实现研究范围，P4、5凡编写机器语言和汇编语言程序要用到（数据表示、指令系统、存放器¨¨¨）对计算机系统结构都是不透明凡是只影响系统速度和价格逻辑实现（计算机组成）和物理实现（计算机实现）对系统结构都是透明第1页

习题1第5题：哪些对计算机系统结构是透明存放器模m交叉存取：目标加紧存放器速度，透明浮点数据表示：硬件可直接识别数据类型，不透明I/O是通道方式还是处理机方式：I/O方式选择属于系统结构，不透明阵列运算部件（多个相同运算部件阵列排列）：加紧运算速度，透明数据总线宽度：只影响数据传输速度，不影响功效，透明通道类型（结合、独立，P6）：功效相同、速度不一样，透明访问方式保护：属于系统结构，不透明程序性中止：属于系统结构，不透明控制方式（串行、流水等）：仅影响速度，透明堆栈指令：指令系统属于系统结构，不透明存放器最小编址单位：属于系统结构，不透明Cache存放器：为了提升存放系统速度，组原课中细讲，透明第2页

习题1第7题：从机器（汇编）语言看哪些是透明指令地址存放器：指是程序计数器PC，80X86中为IP，相对转移指令中用到，不透明指令缓冲器：缓冲和排队技术属于计算机组成P5，透明时标发生器：产生系统时钟，汇编语言不能控制详细硬件，透明条件码存放器：存放转移条件，也叫程序状态字PSW，是条件转移指令测试条件，不透明乘法器、移位器：汇编语言不能控制详细硬件，透明主存地址存放器：也称存放器地址存放器MAR，透明磁盘外设：I/O指令可直接对其操作（经过端口号），不透明先行进位链：提升加法器运算速度，组原和数字逻辑中学到，汇编语言不能控制详细硬件，透明通用存放器、中止字存放器（中止响应、优先级、屏蔽等）：程序中要用到，不透明第3页

习题1第8题掌握三个公式第12题优化之后各类指令所占百分比，ALU指令降低也造成总指令数降低优化后算术运算指令所占百分比从MIPS之比得出结论：降低ALU指令百分比会使速度变慢降低使用频率高指令会使速度变慢降低速度快指令百分比会使速度变慢××√第4页

习题2OP编码优化目标平均长度短（冗余小）编码规整（长度种类少）最短平均长度（信息源熵）：信息冗余量（实际长度-H）/实际长度Huffman编码平均长度最短方案编码不唯一，但长度确定每次选择两个最小值节点非叶子结点值相加第5页

习题2扩展编码等长、不等长X-Y-Z、X/Y/Z短编码不能是长编码前缀一定要用短编码表示频率高指令变址位移量补码表示（-2n-1～2n-1-1）指令类型R-R：速度快，给频率高指令使用M-M第6页

习题2第3题（10条指令）第2问：要求OP平均长度最短，则一定是Huffman编码（画Huffman树时要注意，确保每次选两个概率最小），2.7第3问：OP平均长度最短扩展编码（不一定是等长扩展），终究哪种最短，要一个一个去试，本题能够试一下2-5、2-4、3-4，结果2-5最短，2.9第4问：OP平均长度最短等长扩展编码，只需考虑2-4（1-2不可能、3-6太长），2.92第5题（三地址12条，单地址254条，总长16位，每个地址4位）4-8-12等长扩展，12/X/254若不考虑单地址指令，则二地址最多4×16=64条考虑单地址指令，每预留一个二地址指令码点，则能够扩展16条单地址指令，要使单地址指令到达254条，则应预留254/16=15.9个二地址指令码点所以，二地址最多能够设计64-16=48条第7页

习题2第6题（9条指令，8位（R-R）、16位（R-M）两种指令字长）第1问：OP平均长度最短扩展编码，与第3题类似，2-4、2-5比较后可知，2-5平均长度最短，2.9第2问：为提升速度，应将使用频率高指令安排成R-R型，为降低存放容量，应将使用频率高指令安排成短OP（2位），所以R编码占3位，能够表示8个通用存放器第3、4问：通用存放器做变址存放器，则变址位移量只能是5位（16位-5位OP-3位R-3位X），偏移范围-16～15（补码）第8页

补充习题1、若某机要求有：3地址指令4条，单地址指令255条，0地址指令16条。设指令字长为12位，每个地址码为3位。问能否用扩展操作码为其编码？单地址指令为254条呢？请说明理由。3-9-12不等长扩展，4/255/16；4/254/16若不考虑0地址指令，则单地址最多4×26=256条考虑0地址指令，每预留一个单地址指令码点，则能够扩展8条0地址指令，要使0地址指令到达16条，则应预留16/8=2个单地址指令码点所以，单地址最多能够设计256-2=254条4/255/164/254/16×√第9页

补充习题2、某机指令字长为1