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2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？答：物理层要解决的主要问题：（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路物理层的主要特点：（1）由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械，电气，功能和规程特性。
（2）由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。
2-02 归层与协议有什么区别？答：规程专指物理层协议2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答：源点：源点设备产生要传输的数据。
源点又称为源站。
发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。
终点又称为目的站传输系统：信号物理通道2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。
答：数据：是运送信息的实体。
信号：则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据：运送信息的模拟信号。
模拟信号：连续变化的信号。
数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据：取值为不连续数值的数据。
码元(code)：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
第一章操作系统概论1、有一台计算机，具有IMB 内存，操作系统占用200KB ，每个用户进程各占200KB 。
如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ，若增加1MB 内存，则CPU 的利用率提高多少？答：设每个进程等待I/O 的百分比为P ，则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ，当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的，故CPU 的利用率为1-Pn。
由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4 个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故：CPU利用率＝l-（80%)4 = 0.59若再增加1MB 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：cPu 利用率＝l-（1-80%)9 = 0.87故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % :87 ％/59 ％=147 %147 ％-100 % = 47 %2 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A 先开始做，程序B 后开始运行。
程序A 的运行轨迹为：计算50ms 、打印100ms 、再计算50ms 、打印100ms ，结束。
程序B 的运行轨迹为：计算50ms 、输入80ms 、再计算100ms ，结束。
试说明（1 ）两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？( 2 ）程序A 、B 有无等待CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。
答：画出两道程序并发执行图如下：（1）两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100 至150ms 之间（见图中有色部分）（2）程序A 无等待现象，但程序B 有等待。
程序B 有等待时间段为180rns 至200ms 间（见图中有色部分）3 设有三道程序，按A 、B 、C优先次序运行，其内部计算和UO操作时间由图给出。
试画出按多道运行的时间关系图（忽略调度执行时间）。
完成三道程序共花多少时间？比单道运行节省了多少时间？若处理器调度程序每次进行程序转换化时lms , 试画出各程序状态转换的时间关系图。
计算机组成原理 第五版 习题答案第一章 (1)第二章 (3)第三章 (14)第四章 (19)第五章 (21)第六章 (27)第七章 (31)第八章 (34)第九章 (36)第一章1．模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。
数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。
模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式，而数字计算机用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。
数字计算机与模拟计算机相比，精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。
2．数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
3．科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。
4．主要设计思想是：采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一存储器中，计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务；在机器内部，指令和数据均以二进制码表示,指令在存储器中按执行顺序存放。
主要组成部分有：:运算器、逻辑器、存储器、输入设备和输出设备。
5．存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
每个存储单元都有编号，称为单元地址。
如果某字代表要处理的数据，称为数据字。
如果某字为一条指令，称为指令字。
6．计算机硬件可直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序。
7．取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。
8．半导体存储器称为内存，存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器称为外存，内存和外存共同用来保存二进制数据。
运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU，它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。
适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调地工作。
9．计算机的系统软件包括系统程序和应用程序。
计算机系统结构第五版习题答案1.层次结构现代通用的计算机系统是由紧密相关的硬件和软件组成的。
从使用语言的角度，可以将系统看成是按功能划分的多层机器级组成的层次结构，由高到低分别为应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级。
2.计算机系统结构也称计算机体系结构，它只是系统结构中的一部分，指的是层次结构中的传统机器级的系统结构。
其界面之上包括操作系统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级中所有软件的功能，该界面之下包括所有硬件和固件的功能。
3.计算机实现指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
它着眼于器件技术和微组装技术，其中，器件技术在实现技术中起着主导作用。
4.数据表示指的是能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。
5.霍夫曼压缩概念霍夫曼压缩概念的基本思想时，当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术，对发生概率最高的事件用最短的位数来表示，而对出现概率较低的事件允许用较长的位数来表示，就会使表示的平均位数缩短。
6.RISC精简指令系统（RISC），不是简单地把指令系统进行简化，而是通过简化指令的途径使计算机的结构更加简单合理，以减少指令的执行周期数，从而提高运算速度。
7.CISC复杂指令系统（CISC），设计风格力图缩小机器语言与高级语言的语义差距，使源程序长度尽可能的短，以及尽可能少的访问存储器和执行尽可能少的指令，以求获得高性能。
8.非专用总线可以被多种功能或多个部件所分时共享，同一时间只有一对部件可使用总线进行通信。
9.数据宽度I/O设备取得I/O总线后所传送数据的总量.10.中断响应次序是在同时发生多个不同中断类的中断请求时，中断响应硬件中的排队器所决定的响应次序。
11.中断处理次序中断处理完的次序，也即中断处理程序完成中断处理的次序。
复习题：1.1、列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
答：主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。
1.2、定义处理器寄存器的两种主要类别。
答：用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。
1.3、一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？答：这些动作分为四类：处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。
处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。
数据处理，处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制：某些指令可以改变执行顺序。
1.4、什么是中断？答：中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。
1.5、多中断的处理方式是什么？答：处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6、内存层次的各个元素间的特征是什么？答：存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。
1.7、什么是高速缓冲存储器？答：高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。
1.8、列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
答：可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。
可编辑修改精选全文完整版《计算机系统结构》练习题一一、单项选择题1．页式虚拟存储器的地址变换对于 D 是透明的.A. 操作系统设计者B. 任何程序员C. 系统结构设计者D. 应用程序员2．以下各类中断中，属于自愿中断的是 C .A. 外部中断B. I/O中断C. 执行“访管”指令D. 机器校验中断3. 高速外部设备磁盘机适合连接于 C .4. 页式虚拟存储器页表的作用是 A .A. 反映虚页在主存的存储情况B. 仅反映虚页是否调入主存C. 反映主存实页与Cache的对应关系D. 反映虚页在辅存的存储情况5．软件和硬件的功能在逻辑上是 C 的.D.软件优于固件6. 计算机中最优化的操作码编码方法是 D .码码C.扩展操作码 D.哈夫曼编码7. 从计算机系统执行程序的角度看，并行性等级由低到高分为四级 A .A．指令内部——指令之间——进程之间——程序之间B．指令之间——指令内部——进程之间——程序之间C．进程之间——指令之间——指令内部——程序之间D．程序之间——进程之间——指令之间——指令内部8. 计算机系统多级层次结构中，操作系统机器级的直接上层是 D .A．传统机器级B．高级语言机器C．应用语言机器级D．汇编语言机器级9.全相联地址映像是指 A .A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置B.一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置D.组间可任意装入，组内是固定装入10．对于同一系列机，必须保证软件能够 C .A．向前兼容，并向上兼容B．向前兼容，并向下兼容C．向后兼容，力争向上兼容D．向后兼容，力争向下兼容11．设有16个处理单元的并行处理机系统, 采用共享主存的方式. 若同时存取16个数据, 为避免存储器访问冲突, 共享主存的多体数量应该为 C 才合理.A. 15B. 16C. 17D. 1912. 软件兼容的根本特征是 C .A. 向前兼容B. 向后兼容C. 向上兼容D. 向下兼容13.在下列机器中，能够实现软件兼容的机器是 B .A. 完全不同种类的机型B. 系统结构相同的机器C. 宿主机和目标机D. 虚拟机14．输入输出系统硬件的功能对 C 是透明的。
第一章电脑系统结构的基本概念1.有一个电脑系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，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。
现假设需第i级的N 条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？答：第2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。
第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。
第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。
note: 由题意可知：第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。
而现在第i 级有N条指令解释第i+1级的一条指令，那么，我们就可以用N/M来表示N/M 表示第i+1级需(N/M)条指令来完成第i级的计算量。
所以，当有一段第1级的程序需要运行Ks时，在第2级就需要(N/M)Ks，以此类推2.硬件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。
答：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成。
但是实现的性能价格比，实现的难易程序不同。
在DOS操作系统时代，汉字系统是一个重要问题，早期的汉字系统的字库和处理程序都固化在汉卡〔硬件〕上，而随着CPU、硬盘、内存技术的不断发展，UCDOS把汉字系统的所有组成部份做成一个软件。
3.试以实例说明电脑系统结构、电脑组成与电脑实现之间的相互关系与影响。
答：电脑系统结构、电脑组成、电脑实现互不相同，但又相互影响。
〔1〕电脑的系统结构相同，但可采用不同的组成。
如IBM370系列有115、125、135、158、168等由低档到高档的多种型号机器。
从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同，均是由中央处理机/主存，通道、设备控制器，外设4级构成。
其中，中央处理机都有相同的机器指令和汇编指令系统，只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行，在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。
计算机系统结构基本习题和答案填空题1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。
2、计算机系统结构的层次结构由高到低分别为（应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。
3、应用程序语言经（应用程序包）的（翻译）成高级语言程序。
4、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。
5、汇编语言程序经（汇编程序）的（翻译）成机器语言程序。
6、在操作系统机器级，一般用机器语言程序（解释）作业控制语句。
7、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。
8、微指令由（硬件）直接执行。
9、在计算机系统结构的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体。
10、目前M0由（硬件）实现，M1用（微程序（固件））实现，M2到M5大多用（软件）实现。
以（软件）为主实现的机器成为虚拟机。
（虚拟机）不一定全用软件实现，有些操作也可用（固件或硬件）实现。
11、透明指的是（客观存在的事物或属性从某个角度看不到），它带来的好处是（简化某级的设计），带来的不利是（无法控制）。
12、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统结构）。
它是（软件和硬件/固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。
13、计算机组成指的是（计算机系统结构的逻辑实现），包括（机器级内的数据流和控制流）的组成及逻辑设计等。
计算机实现指的是（计算机组成的物理实现），它着眼于（器件）技术和（微组装）技术。
14、确定指令系统中是否要设乘法指令属于（计算机系统结构），乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于（计算机组成），乘法器和加法-移位器的物理实现属于（计算机实现）。
15、主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。
1.层次结构现代通用的计算机系统是由紧密相关的硬件和软件组成的。
从使用语言的角度，可以将系统看成是按功能划分的多层机器级组成的层次结构，由高到低分别为应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级。
2.计算机系统结构也称计算机体系结构，它只是系统结构中的一部分，指的是层次结构中的传统机器级的系统结构。
其界面之上包括操作系统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级中所有软件的功能，该界面之下包括所有硬件和固件的功能。
3.计算机实现指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
它着眼于器件技术和微组装技术，其中，器件技术在实现技术中起着主导作用。
4.数据表示指的是能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。
5.霍夫曼压缩概念霍夫曼压缩概念的基本思想时，当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术，对发生概率最高的事件用最短的位数来表示，而对出现概率较低的事件允许用较长的位数来表示，就会使表示的平均位数缩短。
6.RISC精简指令系统（RISC），不是简单地把指令系统进行简化，而是通过简化指令的途径使计算机的结构更加简单合理，以减少指令的执行周期数，从而提高运算速度。
7.CISC复杂指令系统（CISC），设计风格力图缩小机器语言与高级语言的语义差距，使源程序长度尽可能的短，以及尽可能少的访问存储器和执行尽可能少的指令，以求获得高性能。
8.非专用总线可以被多种功能或多个部件所分时共享，同一时间只有一对部件可使用总线进行通信。
9.数据宽度I/O设备取得I/O总线后所传送数据的总量.10.中断响应次序是在同时发生多个不同中断类的中断请求时，中断响应硬件中的排队器所决定的响应次序。
11.中断处理次序中断处理完的次序，也即中断处理程序完成中断处理的次序。
12.程序局部性程序的局部性原理，即程序的地址访问流有很强的时序相关性，未来的访问模式与最近已发生的访问模式相似。
包括时间局部性和空间局部性。
13.组相联映像指的是各组之间是直接映像，而组内各块之间是全相联映像。
14.段页式存储是把实存机械等分成固定大小的页，程序按模块分段，每个段又分成与主存页面大小相同的页。
每道程序通过段表和页表进行定位。
15.一次重叠是把指令的解释过程分解为“分析”与“执行”两个子过程，在独立的分析部件与执行部件上时间重叠地进行。
16.静态流水线静态流水在某一时间内各段只能按一种功能连接流水，只有等流水线全部流空后，才能切换成按另一种功能连接流水。
17.异步流动方式任务在流水线中流动时，流出流水线的任务顺序可以和流入流水线的顺序不同。
18.超标量处理机超标量处理机：配置多套功能部件辅助电路，靠编译程序优化指令顺序，使流水吞吐率提高。
优点：硬件不调整指令顺序、容易实现、适合矩阵计算。
缺点：开销大19.超流水处理机超流水线处理机：利用时间并发性，利用较短时钟周期提高流水线速度。
优点：开销小。
缺点：必须有高速时钟机。
二应用题2．设指令的解释分取指、分析与执行3步,每步的运行时间分别各为t取指,t分析,t执行,.(1)分别计算下列几种情况下,执行完100条指令所需要的一般关系式:1)顺序方式。
2)仅”执行K ”与”取指 K+1”重叠。
3)仅”执行K ”,”分析 K+1”与”取指 K+2”重叠.(2)分别在取指,分析时间为t 取指= t 分析=2,执行时间为t 执行=3和取指,执行时间为t 取指= t 执行=4,分析时间为t 分析=2两种情况下,计算出上述的结果.答：(1)1)顺序方式;100*（t 取指+t 分析+t 执行）2)仅”执行K ”与”取指 K+1”重叠方式工作时间为:t 取指+100t 分析+99*max{ t 取指,t 执行}+ t 执行3)仅”执行K ”,”分析 K+1”与”取指 K+2”重叠方式工作时间为:.t 取指+ max{ t 取指, t 分析} +99*max{ t 取指, t 分析，t 执行}+ max{ t 执行, t 分析}+t 执行(2)当分析时间为t 取指= t 分析=2,执行时间为t 执行=1时：）1)顺序方式;7002)仅”执行K ”与”取指 K+1”重叠方式工作时间为:5023)仅”执行K ”,”分析 K+1”与”取指 K+2”重叠方式工作时间为:304。
当取指,执行时间t 取指= t 执行=4,分析时间为t 分析=2时：1)顺序方式;102)仅”执行K ”与”取指 K+1”重叠方式工作时间为:6043)仅”执行K ”,”分析 K+1”与”取指 K+2”重叠方式工作时间为:410。
3. 有一个浮点乘流水线如下图1所示，其乘积可直接返回输入端或暂存于相应缓冲寄存器中，画出实现A ×B ×C ×D 的时—空图以及输入端的变化，并求出流水线的吞吐率和效率；当流水线改为下图2所示的形式实现同一计算时，求该流水线的吞吐率及效率。
积图1积图2按图1组织，实现A*B*C*D 的时—空关系如下图所示。
尾乘输入输出A*B C*D A*B*C*D 吞吐率 313p tT =∆ （1分） 效率 3*553*1313t t η∆==∆ 按图2组织，实现A*B*C*D 的时—空关系如下图所示。
尾乘输入输出尾乘尾乘吞吐率 311p t T =∆ （1分） 效率 3*535*1111t t η∆==∆ 2 若某机器要求有：三地址指令4条，单地址指令255条，零地址指令16条。
假设指令字长为12位，每个地址码长为3位，能否以扩展操作码为其编码？如果其中单地址指令为254条呢？说明理由。
答：三地址指令格式为：操作码为3位（指令字12位减3个3位的地址码），4个码表示三地址指令操作码，余下4个码扩展成长操作码的扩展标志。
单地址指令的格式为零地址指令的格式为如果不考虑零地址指令，短操作码中4个扩展标志各自均能扩展出6位的操作码，共可扩展出4×2^^6 ＝ 256条单地址指令。
但是现在还要表示16条零地址指令。
如果单地址指令为255条，则零地址指令操作码的高9位只有一个码可作为扩展标志，因而只能扩展出3位，表示2^^3＝8条零地址指令，不能满足题目所要求的16条零地址指令如果单地址指令只用了254条，则指令高9位就可以有2个扩展标志码，各扩展出3位码，即可表示2×2^^3＝16条零地址指令。
所以，可以满足题目所要求的16条零地址指令。
3.有一个Cache 存储器，主存有8个块（0~7），Cache 有4个块（0~3），采用组相联映像，每组内2块，使用LRU 替换算法。
（1）画出主存、Cache 映像关系示意图。
（2）对于主存块地址流：1、2、4、1、3、7、0、1、2、5、4、6，若主存中内容开始未装入Cache 中，列出Cache 中各块随时间的使用状况。
（3）计算此期间Cache 的命中率。
答： （1）主存、Cache 空间块的映象关系如下图所示：1230组1组{{}01234567}}}0组1组0组1组0区1区}}主存的第0、1、4、5块只能映象装入或替换掉物理Cache 中的第0、1块的内容。
主存的第2、3、6、7块只能映象装入或替换物理Cache 中的第2、3块的内容。
（2）程序运行时，由给出的主存块地址流可得到Cache 中各个块的使用状况，如下表所示。
表中标“*”的是候选替换块的块号。
（3）在此期间，Cache的命中率是 2/12 = 1/6三、简答题1．计算机系统结构,组成,实现三者之间的相互关系与影响？答：相同结构的计算机可以因速度不同而采用不同的组成，相同的组成也可有多种不同的实现。
这都取决于计算机系统的性能、价格及器件技术的状况。
结构不同会影响到可用的组成技术有所不同，而不同的组成又会反过来影响到系统结构的设计。
因此，系统结构的设计必须结合应用来考虑，要为软件和算法的实现提供更多更好的硬件设计，同时要考虑可能采用和准备采用哪些组成技术，不能过多或不合理地限制各种组成、实现技术的采用与发展。
组成与实现可以折衷权衡，它主要取决于器件的来源、厂家的技术特长和性能价格比能否优化。
应当在当时的器件技术条件下，使价格在不增或只增很少的情况下去尽可能地提高系统的性能。
2．提高计算机系统并行性的技术途径有哪些？并分别简要解释。
答：共有时间重叠、资源重复、资源共享三个途径。
时间重叠是让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转使用来赢得速度。
资源重复是通过重复设置硬件资源来提高性能。
资源共享是利用软件方法让多个用户共享同一套资源，来提高资源利用率和系统性能的。
3．采用页式管理的虚拟存储器中，什么叫页面失效？什么叫页面争用？说明什么时候两者不同时发生？什么时候两者又同时发生？答：要访问的虚页不在实际主存中时，就会发生页面实效；当页面调入主存，主存中的页面位置全部已被其它虚页占用时，就会发生页面争用当分配给程序的内存已被全部占用之后，只要发生页面实效，就会发生页面争用。
反之，发生页面实效，但不会发生页面争用。
4．若机器共有五级中断，中断响应优先次序是1->2->3->4->5，各级中断处理5．实现软件移植的途径有哪些？各受什么限制？答：统一高级语言，由于只能实现高级语言软件的移植，而目前高级语言种类繁多，无法完全统一成一种，只能相对统一成少数几种。
系列机，由于系列内各档机器的结构变化不能太大，到一定时候会阻碍系列发展，只能实现在结构相同或相近的机器间的汇编语言应用软件的移植。
模拟，是用宿主机的机器指令解释，机器语言差别大时，速度慢。
仿真，是用宿主机的微程序解释，当机器差异大时，仿真困难，仿真的效率和灵活性差。
6.流水处理的主要技术途径是什么？静态流水线和动态流水线有哪些相同点和不同点？答：流水处理的主要技术途径是时间重叠和功能部件专用化静态流水线和动态流水线都是多功能流水线其中，静态流水线在某一时间内各段只能按一种功能连接流水，只有等流水线全部流空后，才能切换成按另一种功能连接流水。
动态流水线的各功能段在同一时间内可按不同运算或功能连接。
7．采用页式管理的虚拟存储器中，什么叫页面失效？什么叫页面争用？说明什么时候两者不同时发生？什么时候两者又同时发生？答：要访问的虚页不在实际主存中时，就会发生页面实效；当页面调入主存，主存中的页面位置全部已被其它虚页占用时，就会发生页面争用当分配给程序的内存已被全部占用之后，只要发生页面实效，就会发生页面争用。
反之，发生页面实效，但不会发生页面争用。
8．什么是RISC？设计RISC机器的一般原则有哪些？答：RISC精简指令系统，是通过简化指令的途径使计算机的结构更加简单合理，以减少指令的执行周期数，从而提高运算速度。
