《计算机系统结构》全面习题解析

"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。