计算机系统结构作业解析：指令执行与透明性探讨

该资源是一份关于计算机系统结构的作业题解，重点涉及指令的解释和计算机系统的层次结构。内容涵盖了不同级别指令执行的时间计算、计算机性能比较以及透明性概念在计算机系统结构中的应用。 在计算机系统结构中，指令的执行时间会因层次结构的不同而变化。如果一个计算机系统被划分为4级，并且每一级执行一条指令需要下一级的N条指令来解释，那么执行时间将逐级增加。例如，第一级的一条指令需要K(ns)时间，第二级的一条指令执行时间则为NK(ns)，第三级为N^2K(ns)，第四级为N^3K(ns)。理解这种关系的关键在于理解“上一级”和“下一级”的定义，以及“解释实现”的含义，即高级别的指令通过解释低级别的指令来执行。 另一个问题涉及到不同级别的指令效能差异。如果第i级的指令能完成第i-1级M条指令的工作，而第i级的N条指令需要解释第i+1级的一条指令，那么在不同级别上运行相同计算量的程序所需时间会有所不同。例如，第2级的等效程序需要的时间是K/Ms，第3级是K/M^2s，第4级是K/M^3s。 透明性在计算机系统结构中是一个重要的概念，它意味着某些系统组件对于程序员来说是不可见或不可控制的。透明性可以提高系统的易用性和效率。例如，机器语言程序员不需要关心指令缓冲器、时标发生器、乘法器、先行进位链和移位器等内部操作。然而，其他组件如指令地址寄存器、条件码寄存器、主存地址寄存器、磁盘外设、通用寄存器、中断字寄存器等对程序员来说是可见的，因为他们直接影响到程序的编写和执行。 在列出的系统结构特性中，透明的包括存储器的模m交叉存取、数据总线宽度、阵列运算部件以及通道是否采用结合型或独立型。这些特性对系统的行为没有直接影响，程序员可以忽略它们的存在。而不透明的特性包括浮点数据表示、I/O系统方式、访问方式保护、程序性中断、控制方式（串行、重叠或流水）、堆栈指令、最小编址单位和Cache存储器，因为它们直接影响程序的执行和设计。 这份作业题解详细探讨了计算机系统结构中指令执行时间的计算、性能差异的影响以及透明性在系统设计中的应用，为学习者提供了深入理解计算机系统工作原理的基础。