计算机系统结构课后习题详解 李学干 清华版

"《计算机系统结构》课后答案，李学干著，清华大学出版社出版，包含典型习题和题例的详细分析与解答，适用于计算机学习者，答案完备，有助于深入理解计算机系统结构知识。" 计算机系统结构是计算机科学的重要组成部分，主要研究计算机硬件和软件之间的交互以及如何设计高效的计算系统。李学干教授的《计算机系统结构》一书深入浅出地讲解了这一领域的主要概念。课后答案提供了对书中习题的详尽解析，帮助读者巩固所学知识。 1. **分层计算机系统** 题目1.1讨论了一个四层结构的计算机系统，每一层执行上一层的指令需要更低一层的N条指令来解释。如果第一层执行一条指令需要K ns时间，第二层、第三层、第四层执行一条指令所需时间分别是KN ns、KN² ns、KN³ ns。这体现了计算机系统中解释器和微程序设计的基本原理，即高级语言或指令需要较低层次的机器语言来实现。 2. **操作系统与微程序设计** 题目1.2指出，操作系统的一些指令可以直接用传统机器语言实现，通过微程序设计，可以提高操作系统指令执行速度，减少存储空间，简化设计，并有利于指令集的精简。这展示了微程序设计在提高系统效率和简化设计复杂性方面的作用。 3. **性能与指令级并行** 题目1.3考察了不同层次指令的效能差异。当第i级指令的效能是第i-1级的M倍时，解释第i+1级的一条指令需要第i级的N条指令。根据这种关系，可以计算出不同级别上等效程序的运行时间。这个问题突出了指令级并行性和性能优化的概念。 4. **硬件与软件的等效性** 题目1.4探讨了硬件和软件的等价性。在逻辑功能层面，硬件和软件是等效的，因为任何硬件实现的功能都可以通过软件模拟，反之亦然。然而，它们在效率、实时性、可扩展性等方面存在不等效性。例如，硬件执行速度快但成本高，而软件灵活性强但执行速度相对较慢。 通过这些习题解答，读者不仅可以掌握计算机系统结构的基础知识，还能了解如何分析和解决实际问题，提升计算机系统的理解和设计能力。这本书对于计算机科学的学生和从业者来说是一份宝贵的参考资料。