《计算机体系结构》张晨曦版课后习题答案解析

"《计算机体系结构》是张晨曦教授编写的一本教材，由清华大学出版社出版，本书提供了详细的计算机系统结构知识，并配有课后习题解答，帮助学生深入理解计算机内部工作原理。" 计算机体系结构是研究计算机硬件、软件与性能之间相互作用的学科，张晨曦教授的著作涵盖了这一领域的核心概念。书中提到的“层次机构”阐述了计算机从底层到高层的分层结构，包括微程序机器级、传统机器语言机器级、汇编语言机器级、高级语言机器级以及应用语言机器级，这种结构使得不同级别的程序员可以使用适应他们需求的语言进行编程。 虚拟机是通过软件模拟硬件行为的概念，使得程序可以在不同的硬件平台上运行。而“翻译”和“解释”是两种执行程序的方式，翻译是将高级语言转化为低级语言的等效程序，然后在低级语言环境下运行；解释则是逐行解释并执行高级语言指令，无需预先转换。 “计算机系统结构”定义为程序员所见的计算机属性，包括概念性的结构和功能特性，强调了透明性，意味着用户无需关心硬件的具体实现。计算机组成则关注逻辑实现，涉及数据流和控制流的设计，而“计算机实现”涉及物理层面，如处理器、内存等部件的制造工艺和物理结构。 系统加速比和Amdahl定律是性能优化的关键概念，系统加速比衡量改进部分带来的性能提升，而Amdahl定律指出性能改进的程度受限于改进部分在系统中所占比重。程序的局部性原理表明程序执行时，数据访问通常集中在一定时间和空间范围内，这为缓存设计提供了理论依据。 CPI（每条指令执行的平均时钟周期数）是衡量处理器效率的指标，测试程序套件用于评估计算机的整体性能。存储程序计算机，即冯·诺依曼结构，其特点是程序和数据都存储在内存中，按顺序执行。系列机指的是同一制造商推出的拥有相同体系结构但不同配置的计算机，而软件兼容性确保程序能在不同计算机上运行，向上或向下兼容则意味着程序可以在更高或更低性能的计算机上运行，向前或向后兼容则指的是程序在时间上的兼容性，能够适应新旧型号的计算机。 通过学习《计算机体系结构》并解决课后习题，读者将能够深入理解计算机的工作原理，掌握如何优化性能，以及如何在不同计算机平台之间移植软件。