计算机系统结构：等效程序运行时间与软硬件关系解析

"自考计算机系统结构课后习题答案文档包含了关于计算机系统结构的基本概念、硬件与软件的等效性和不等效性以及计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响的讨论。" 计算机系统结构是计算机科学的核心组成部分，它定义了计算机系统的基本构造和组件间的交互方式。在第一道习题中，讨论了不同级别指令集的效率差异，阐述了如何将较低级别的多条指令等效为高级别的一条指令。当一个第1级的程序需要在更高级别上运行时，由于效率的差异，程序运行时间会相应增加。例如，如果第2级的一条指令能完成第1级的N条指令的工作，那么在第2级上运行第1级的Ks步程序将需要(N/M)*Ks的时间。 第二题探讨了硬件和软件的等效性和不等效性。在逻辑功能上，硬件和软件是等效的，因为理论上，任何软件功能都可以由硬件实现，反之亦然。然而，它们在实际应用中存在显著差异，如速度（硬件通常更快）、成本（硬件往往更昂贵）和实现难度（硬件设计更复杂，软件编程相对灵活）。 第三题通过实例展示了计算机系统结构、组成和实现之间的紧密联系。系统结构定义了用户和程序员看到的机器的抽象层次，如IBM370系列的不同型号机器，虽然具有相同的系统结构，但采用了不同的组成技术，如处理单元的速度和并行处理能力。相同的组成可以有不同的实现方式，比如主存的存储器件选择，可以是双极型或者MOS型，也可以是单片VLSI或多片小规模集成电路。系统结构的变化会影响到组成技术的选择，如面向寄存器的结构和面向主存的结构在实现相加和相乘并行时会有不同的硬件需求。另一方面，新的组成技术如微程序控制能够改变系统的结构，通过修改控制存储器的微程序，可以扩展或改变机器指令集。 计算机系统结构、组成和实现是相互关联且相互影响的。理解这些概念对于设计高效、灵活的计算机系统至关重要，也是自考计算机系统结构课程的重要学习内容。考生需要深入理解这些知识点，以便在解决实际问题时能够灵活应用。