计算机系统第1章习题解答.doc

第一章习题解答
[习题1.2]如果有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分为4级。每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。若执行第一级的一条指令需Kns的时间，那么执行第2、3、4级的一条指令各需要用多少时间？

[解答]
第二级的每条指令需要N条第一级指令进行解释，所以执行一条第二级指令所需要的时间为：

同理有：

1.7 透明的有：存储器的模m交叉存储；阵列运算部件;访问方式保护;堆栈指令；存储最小编址单位;Cache;

1.8 透明的有：指令缓冲器；时标发生器；(乘法器)；先行进位链；最开始机器没有乘法部件，需要汇编程序员
自己编制乘法程序，所以不是透明的，现在固化了乘法部件以后，又扩展了汇编指令，所以又是透明的了，所
以透明不透明问题也是有所变化和不确定因素的。

1.9 对系统程序员透明：Cache存储器；程序状态字；指令缓冲寄存器;
对应用程序员透明：数据通路宽度;虚拟存储器；Cache存储器；程序状态字；指令缓冲寄存器;

[习题1.10]

[解答]
(略).

[习题1.11]

[解答]
需要考虑的问题主要是相同系列计算机之间的兼容问题，（2）、（5）、（8）是行不通的；而（1）、（3）、（4）、（6）、（7）则可以考虑。

[习题1.12]如果某一计算任务用向量方式求解比用标量方式求解要快20倍，称可用标量方式求解部分所花费时间占总的时间的百分比为可向量化百分比．请画出加速比与可向量化比例两者之间关系的曲线．

[解答]
设可向量化比例为Pvector，则加速比的计算公式表示为：

因此，加速比和可向量化比例图如下：

[习题1.14]

[解答]
将数据代入上面的公式，有：

解之有：

[习题1.16]

[解答]
对该应用程序来说，在９０％的时间里，只有５００００＊１０％＝５０００条指令在运行，其他的４５０００条指令的平均运行次数很少，因此，我们可以假设对他们来说，Cache总是缺失的．对频繁访问的这１０％的指令，我们假设他们访问均匀，这样，Cache的行为便可以认为是均匀覆盖了这些指令．所以，Cache的命中率为：

[习题1.17] 假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为90%，则采用Cache后，能使整个存储系统获得多高的加速比Sp？

[解答]
我们首先对新的存储系统的性能做以下的假设：在Cache不命中的情况下，对Cache的访问不会额外损失时间，即：首先，决定Cache是否命中所用的时间可以忽略；其次，在从主存向Cache传输的同时，数据也被传输给使用部件（不需要再从Cache中读取）。这样，新的存储系统中，平均存取时间分为两个部分：

其中，R表示各种情况所占的比例。
根据加速比的计算公式,