计算机系统结构期末考试重点：指令层次与透明性解析及浮点数计算

本文档是一份关于计算机系统结构期末重点题目的详细资料，涵盖了多方面的知识点。首先，部分章节聚焦于计算机硬件的层级结构，通过一个四级解释计算机模型来探讨指令执行时间。问题1.2要求计算不同级别的指令执行时间，假设一级指令执行时间为kns，那么二级、三级和四级分别需要Nkns、N^2kns和N^3kns，这展示了计算机体系结构中的流水线原理和指令级并行的概念。 在处理器内部，透明性概念对于机器（汇编）语言程序员来说至关重要。表格中列举了若干硬件组件，其中指令地址寄存器、指令缓冲器、条件码寄存器、通用寄存器和中断字寄存器对程序员而言是透明的，意味着它们在编程时无需关注底层实现细节，提高了程序员的抽象层次。 第二部分涉及浮点数的表示与编码，特别是在尾数和阶码的补码、移码表示以及不同的基数（如16和2）下的计算。举例说明了如何确定最大和最小值，以及浮点零、精度、效率和规格化浮点数的数量。这部分内容着重于二进制表示法在实数运算中的应用，是计算机体系结构中数据表示和精度控制的基础。 最后，文档还包含了一个指令集的频率分析，用Huffman和扩展编码算法来优化指令的存储和执行效率。通过计算各指令的概率和对应的编码，可以看出编译器和处理器设计者如何根据指令使用频率进行优化，提高程序运行性能。 总结起来，这份文档涵盖了计算机系统结构的多个关键领域，包括指令系统设计、硬件架构、数值表示和优化策略，对于期末考试复习和理解计算机底层工作原理具有重要价值。