张晨曦版计算机系统结构课后答案

简介：
《张晨曦版计算机系统结构课后答案》为学习计算机系统结构课程的学生提供了详尽的习题解答，有助于加深对相关概念和原理的理解与掌握。 计算机系统结构是计算机科学中的一个关键领域，对学习与从事该行业的人员来说至关重要。本段落将探讨包括基本概念、层次架构、虚拟机、翻译机制、硬件组成及实现方式等在内的多个核心主题，并深入讲解诸如加速比定律（Amdahl 定律）、程序局部性原则以及 CPI 等重要理论。 1. 计算机系统结构基础 计算机系统结构涵盖了逻辑设计和物理实施，对系统的性能与功能有着直接的影响。它被划分为不同的层次，每个层次都具有特定的语言特征。这些层级包括微代码级、传统机器语言级、汇编语言级、高级编程语言级及应用层等。 2. 层次架构 计算机系统结构采用从低到高的分层方式，通过不同级别的功能划分来构建多级别体系架构。每一层次都遵循特定的逻辑和物理规则，并依次为微程序机器级、传统机器语言机器级、汇编语言机器级、高级编程语言机器级及应用语言机器级等。 3. 虚拟机 虚拟机是一种软件实现，能够模拟其他计算机系统的指令集，从而支持跨平台的应用部署与执行。 4. 翻译机制 翻译过程涉及将高一级别的程序代码转换为低级别机器可读的形式，并在较低层次的硬件上运行，以确保应用功能得以正确实施。 5. 计算机组成 计算机组成的定义在于其逻辑架构的设计和实现。它包含了数据流、控制流程以及各种组件如处理器与主存储器等的具体设计细节和技术规格。 6. 实现技术 这项内容描述了如何将理论层面的硬件设计方案转化为实际制造的产品，包括具体的物理构造、集成度及速度考量、模块化设计原则及其在整机装配中的应用等方面的内容。 7. 性能提升比例（系统加速比） 性能改进后的效果可以通过系统加速比来衡量。这指的是通过优化特定组件后整个系统的运行效率提升了多少倍数。 8. Amdahl定律 Amdahl定律阐明了即使对某一部分进行极大程度的提速，整体效能的增长也会受到该部分在整个工作量中所占比例的影响而受限于一定范围之内。 9. 程序局部性原理 程序执行过程中访问内存地址并非随机分布而是具有一定的聚集特性。这一现象包括时间和空间两个维度上的规律性特征。 10. CPI（每指令周期） CPI是指完成一条特定操作所需的平均时钟周期数，它是评估处理器效率的重要指标之一。 11. 测试套件 测试软件套装包含多种真实的应用程序案例，用于全面评价计算机在各种任务中的处理能力表现。 12. 存储程序架构计算机（冯·诺依曼体系） 这种类型的机器遵循指令驱动的原则。所有需要执行的代码都预先存储于内存中，并由CPU自动按照顺序读取并执行这些命令来完成计算工作。 13. 系列机型 系列机指的是同一制造商生产的拥有相同系统结构但具体配置和实现方式各异的一组计算机产品线。 14. 软件兼容性 软件移植的可行性取决于源代码能否在不需或只需少量改动的情况下于目标平台上正常运行。 15. 向上/向下兼容性 向上（下）兼容意味着针对某一级别机器开发的应用可以在更高（低）级别的设备上直接使用，无需修改或仅需微调即可运作良好。 16. 前向/后向兼容性 前向（后）兼容表示早期版本的软件能够在后续发布的硬件环境中顺利运行，反之亦然。 17. 兼容机种 不同厂商生产的具有相同系统架构特性的计算机设备互为兼容机种。 18. 模拟技术 模拟是指通过编写程序来模仿另一台计算机的操作指令集，在现有机器上实现虚拟环境的功能性仿真操作。 19. 仿真实现 采用微代码解释目标机的指令体系，以此方式在宿主机中创建出与被测对象相似的行为模式和执行效果。 20. 并行处理能力 并行计算是指在同一时间段内或时间间隔里同时进行多个任务的操作。只要这些操作能够重叠执行，则认为存在并发性特性。 21. 时间交错技术 时间交错是在并行概念基础上引入了时间维度，使得不同的进程能在时序上错开使用相同的硬件资源以提高效率和速度。 22. 资源复制策略 通过增加相同类型的硬件组件数量来显著提升系统性能的方法称为资源复制。这种方法利用空间上的冗余达到加速目的。 23. 共享资源管理 共享机制允许多个任务按照预定的时间顺序轮流访问相同的物理设备，以此方式实现资源共享和优化使用效率。 24. 耦合程度分析 耦合度衡量了多台计算机之间的连接紧密