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：
Tinstruction2?N?Tinstruction1?N?Kns?KNns
同理有：
TinstructioTinstruction3?N?Tinstructio?N?Tinstruction2?N?KNns?KNns ?N?KNns?KNns
232n4n3
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：
Sp?1(1?Pvector)?Pvector/20?2020?19Pvector
因此，加速比和可向量化比例图如下：
The Relationship between vectorization percentage and2018161412Spee10d8642001020304050vectorization60708090100 [习题1.14]
[解答]
将数据代入上面的公式，有：
10?2020?19Pvector
解之有：
Pvector?0.947
[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：
Rhit?0.9?200050000?0.1?0.36
[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：
Tnew_average?Tmiss?Rmiss?Thit?Rhit?Tmain?Rmiss?TCache?Rhit
其中，R表示各种情况所占的比例。 根据加速比的计算公式,
Sp?Told_averageTnew_average?TmainTmain?Rmiss?TCache?Rhit?11?0.1?5?0.9?3.57
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