《计算机系统结构》课后习题精华与解答概要

在《计算机系统结构》这门课程中，课后习题涵盖了多个章节的关键知识点，旨在帮助学生深入理解计算机体系结构的基本原理。以下是一些重要的知识点总结： 1. **第一章：透明性概念** (P33) - 透明性是计算机系统设计中的一个重要概念，它强调了用户或程序员无需了解底层实现细节即可高效使用系统。例如，浮点数据操作是否在硬件级别优化（P4），总线宽度对于系统性能的影响（√）以及指令控制方式（√），这些都是透明性概念的体现。 2. **存储层次性能** (第二章P124) - 浮点数性能（2.3、2.5、2.6）涉及处理器对浮点运算的效率，这是衡量系统性能的重要指标。指令编码（2.13、2.15）则研究如何高效地表达和执行指令。 3. **并行主存系统与堆栈模拟** (第三章P202) - 存储层次性能分析中，3.5讨论了并行主存系统的组织和协作，而堆栈模拟（3.15-3.15加1题）涉及栈数据结构在硬件层面的实现。 4. **中断处理与通道控制** (第四章P250) - 中断屏蔽字表和中断过程示意图（4.5）涉及中断管理，而通道流量计算和通道时间图（4.8）则关注I/O操作的调度和控制。 5. **流水线与调度算法** (第五章P343) - 流水线性能通过时空图（5.9）来评估，两种不同的调度算法（5.15）对提高系统效率至关重要。 6. **向量流水线与性能度量** (第六章P391) - 向量流水线时间计算（6.6）涉及并行计算的性能优化，Amdahl定律和MFLOPS（6.10）是衡量并行计算能力的标准。 7. **互连网络和寻径算法** (第七章P446) - 互连函数计算（7.3、7.29）关注网络设计中的通信效率，多级网寻径算法（7.4、7.5、7.26）和寻径/选播算法（7.27）是网络路由的关键。 8. **SIMD和MIMD算法** (第八章P498) - SISD/SIMD算法（8.12）探讨单指令流多数据流模型，而在第九章中，进一步扩展到SISD（单指令单数据）、多功能部件（9.18）和MIMD（多指令多数据）架构，展示了并行计算的不同形式。 选择每个章节中的主要知识点进行深入学习，可以帮助学生全面掌握计算机系统结构的各个方面，包括硬件设计、数据处理、内存管理、并行计算和网络通信等。同时，注意透明性概念的实践应用，能够提升软件开发者的系统级思考能力。