《计算机系统结构》全面习题解析
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更新于2024-07-30
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"这是一份详尽的大学《计算机系统结构》课后习题答案,覆盖了从第一章到第九章的重要知识点,包括透明性概念、Amdahl定律、CPI/MIPS、浮点数性能、指令编码、存储层次性能、中断处理、流水线技术、向量流水计算、互连网络、多级网寻径算法等内容,是学生复习和备考的理想资料。"
在计算机系统结构的学习中,这些习题解答涉及的核心知识点如下:
1. **透明性概念**:透明性是指用户或程序员在使用某个系统功能时,无需了解其内部实现细节。例如,Cache存储器的使用对于程序员来说是透明的,他们可以像使用主存一样使用Cache,而无需关心其高速缓存机制。
2. **Amdahl定律**:Amdahl定律描述了系统性能改进的极限,指出在多处理器系统中,即使部分组件的性能得到提升,整体性能的提高也会受到未优化部分的限制。1.12至1.18题可能涉及到如何计算和理解Amdahl定律。
3. **CPI(时钟周期数)和MIPS(每秒百万指令数)**:这两个指标用于衡量计算机处理器的性能。CPI是执行一个指令所需的平均时钟周期数,MIPS则是系统在一秒钟内能执行的指令数。1.19和1.24题可能要求分析不同条件下的CPI和MIPS。
4. **浮点数性能**:浮点计算在科学计算和图形处理等领域至关重要。2.3、2.5和2.6题可能涉及浮点数的运算速度和比较。
5. **指令编码**:2.13和2.15题可能涵盖不同类型的指令如何在计算机中进行编码,以及编码对系统性能的影响。
6. **存储层次性能**:3.3题讨论了存储系统的层次结构如何影响性能,3.5题则可能涉及并行主存系统的设计和优化。
7. **中断处理**:中断是处理外部事件的一种机制,4.5题可能要求理解中断屏蔽字表和中断过程示意图,4.8题可能涉及通道流量计算和通道时间图。
8. **流水线技术**:5.9题探讨流水线性能的计算,5.15题可能涉及两种不同的调度算法,这些都是提高处理器效率的关键技术。
9. **向量流水计算**和**MFLOPS**(每秒百万浮点操作数):6.6题可能要求计算向量流水的时间,6.10题则可能涉及Amdahl定律和MFLOPS的计算。
10. **互连网络**:7.3、7.29题可能涉及互连函数的计算,7.6至7.14题可能涵盖互连网络的各种性质,如广播、选择算法等。7.26题可能要求掌握多级网寻径算法。
11. **SIMD(单指令多数据)和MIMD(多指令多数据)**:8.12和9.18题可能涉及这些并行计算模型的理解和应用,包括SISD(单指令单数据)和多功能部件在不同计算任务中的表现。
这些习题解答覆盖了计算机系统结构的广泛主题,有助于学生深入理解和掌握计算机硬件的基本原理和优化策略。通过这些习题的解答,学生不仅可以巩固课堂所学,还能为考试做好充分准备。
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绿林
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