【正文】 560MHz/s21. PCI 總線：是一種不依附于某個(gè)具體處理器的局部總線，支持 10 種外設(shè)，并能在高時(shí)鐘 頻率下保持高性能?？偩€時(shí)鐘頻率為 ，最大數(shù)據(jù)傳輸速率 133MB/s， 采用時(shí)鐘同步方式，與 CPU 及時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，總線寬度 32 位（5V）/64 位（）， 能自動(dòng)識(shí)別外設(shè)。總線具有與處理器和存儲(chǔ)器子系統(tǒng)完全并行操作的能力，具有隱含的 中央仲裁系統(tǒng)，采用多路復(fù)用方式（地址線和數(shù)據(jù)線）減少了引腳數(shù)，支持 64 位尋址， 具有完全的多總線主控能力。InfiniBand 標(biāo)準(zhǔn)：針對(duì)處理器和智能 I/O 設(shè)備之間數(shù)據(jù)流而提出的一種新體系結(jié)構(gòu)，用于 在服務(wù)器中取代 PCI 總線，采用 InfiniBand 結(jié)構(gòu)將允許服務(wù)器提供更高的帶寬和可擴(kuò)展 能力，并增強(qiáng)了存儲(chǔ)設(shè)備擴(kuò)充的靈活性。InfiniBand 允許服務(wù)器，遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器，其他網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備接入到一個(gè)由開關(guān)和鏈路組成的中央開關(guān)網(wǎng)帶，可連接多達(dá) 64000 個(gè)服務(wù)器， 存儲(chǔ)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。第七章1．D2．C、D、C、A1024 *1024 * 2563． = 1MB8 * 84．格式化容量=扇區(qū)容量*每道扇區(qū)數(shù)*磁道總數(shù)=512*9*100*2=921600B5．設(shè)讀寫一塊信息所需總時(shí)間為 tB，平均找道時(shí)間為 ts，平均等待時(shí)間為 tl，讀寫一塊信息 的傳輸時(shí)間為 tm，則tB = ts+tl+tm假設(shè)磁盤以每秒 r 轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)，每條磁道容量為 N 個(gè)字，則數(shù)據(jù)傳輸率 = rN 個(gè)字/秒。 又假設(shè)每塊的字?jǐn)?shù)為 n，因而一旦讀寫頭定位在該塊始端，就能在 tm 187。 (n / rN ) 秒的時(shí) 間中傳輸完畢。tl 是磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間，tl = （1/2r）秒。由此可得：tB = ts+ 1 +2rn [秒]rN185000B / s6．4000轉(zhuǎn) / 60s= 2775B / 轉(zhuǎn) = 2775B / 道2*220*2775 = 7．(1)275*12288*4 = (2) 最高位密度 D1 按最小磁道半徑 R1 計(jì)算（R1 = 115mm）： D1 = 12288 字節(jié) / 2πR1 = 17 字節(jié) / mm最低位密度 D2 按最大磁道半徑 R2 計(jì)算：R2 = R1 + （275 247。 5） = 115 + 55 = 170mmD2 = 12288 字節(jié) / 2πR2 = 字節(jié) / mm3000(3) *12288 = 600KB / s601(4) * 2603000*1000 = 10ms(5)16 15 14 6 5 4 3 0臺(tái)號(hào)柱面(磁道)號(hào)盤面(磁頭)號(hào)扇區(qū)號(hào)此地址格式表示有 4 臺(tái)磁盤，每臺(tái)有 4 個(gè)記錄面，每個(gè)記錄面最多可容納 512 個(gè)磁道，每道有 16 個(gè)扇區(qū)。8．存取時(shí)間 = 平均查找時(shí)間 + 平均等待時(shí)間= 60 + 1 *2602400*1000 = Dr = 96 * 2400 = 480KB / s609．(1) D = C = 128000字節(jié)/秒 = 64000字節(jié) / mv 2m / s(2)傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊所需時(shí)間為t = 1024字節(jié) 128000字節(jié) / 秒= 1 秒125一個(gè)數(shù)據(jù)塊占用長(zhǎng)度為l = v * t = 2m / s *1125s = 每塊間隙 L = ，數(shù)據(jù)塊總數(shù)為600 4 = 19867塊l + L故磁帶存儲(chǔ)器有效存儲(chǔ)容量為19867 塊*1K 字節(jié) = 19867K 字節(jié)10．(1)磁盤內(nèi)徑為：9 英寸5 英寸 = 4 英寸 內(nèi)層磁道周長(zhǎng)為 2pR = 2 * * 5 = 每道信息量 = 1000 位/英寸* 英寸 = *104 位 磁盤有 100 道/英寸*5 英寸 = 500 道 盤片組總?cè)萘浚?0*500**104 = *108 位 = 314 兆位(2)每轉(zhuǎn)即每道含有信息量 *104 位，即 *103B1MB / s *103 B / 轉(zhuǎn)= 267轉(zhuǎn) / s = 16020轉(zhuǎn) / 分鐘11．(1)[(30*103+10*103+3000/500*103)*2+4*103]*1000 = 96s (2) [(30*103+5*103+3000/1000*103)*2+4*103]*1000 =80s12．(1)存儲(chǔ)容量從大到小依次為：活動(dòng)頭磁盤存儲(chǔ)器， MO 磁盤，CDROM 存儲(chǔ)器，主存， 高速緩存，寄存器組存儲(chǔ)周期從大到小依次為：CDROM 存儲(chǔ)器，MO 磁盤，活動(dòng)頭磁盤存儲(chǔ)器，主存， 高速緩存，寄存器組(2)可構(gòu)成如下的多級(jí)存儲(chǔ)體系：寄存器組 1高速緩存2主存活動(dòng)頭硬磁盤MO 磁盤和 CDROM 存儲(chǔ)器 3(3)CPU 和高速緩存以及 CPU 和主存之間有直接的數(shù)據(jù)通路，而 CPU 與外存之間不存 在直接的數(shù)據(jù)通路，CPU 訪問(wèn)硬盤和光盤時(shí)都需要先將信息調(diào)入主存。 13．刷新存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)一圖像信息以不斷提供刷新圖像的信號(hào)。其存儲(chǔ)容量由圖像分辨率和灰度級(jí)決定。1024*1024*24bit = 3MB14．(1)1024*768*3 = (2)1024*768*3B*72/s = 162MB/s第八章、B、C；控制外圍設(shè)備；選擇；數(shù)組多路；字節(jié)多路，因?yàn)樵O(shè)備 A 的優(yōu)先級(jí)比設(shè)備 B 高。若要設(shè)備 B 總能立即得到服務(wù)，可將設(shè)備 B從第二級(jí)取出來(lái)，單獨(dú)放在第三級(jí)上，使第三級(jí)的優(yōu)先級(jí)最高，即令 IM3 = 0。 A，設(shè)備 D，設(shè)備 G 的時(shí)間為：T1 = t1+t2+t3+t4+tA T2 = t1+t2+t3+t4+tD T3 = t1+t2+t3+t4+tG總時(shí)間為 T = T1+T2+T3 = 3*( t1+t2+t3+t4)+ tA + tD + tG8.(1)中斷處理程序中斷處理級(jí)屏蔽位L0級(jí)L1級(jí)L2級(jí)L3級(jí)L4級(jí)L0中斷處理程序00000L1中斷處理程序10000L2中斷處理程序11000L3中斷處理程序11100L4中斷處理程序11110(2)主程序L1L2L3L4L5。只需保存中斷處理程序用到的那 2 個(gè)寄存器內(nèi)容。10. 設(shè)計(jì)思想：二維中斷判優(yōu)結(jié)構(gòu)如主教材圖 （b）所示。其中，主優(yōu)先級(jí)獨(dú)立請(qǐng)求方式 的判優(yōu)電路在主教材圖 的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)：將 PSW 中的 5～7 三位經(jīng)譯碼器輸出 IR4～ IR7 共四個(gè)請(qǐng)求信號(hào)，參與排隊(duì)器排隊(duì)。11.(1)IM2IM1IM0 = 011(2) IM2IM1IM0 = 001(3) 若要設(shè)備 B 總能立即得到服務(wù)，可將設(shè)備 B 從第二級(jí)取出來(lái)，單獨(dú)放在第三級(jí)上， 使第三級(jí)的優(yōu)先級(jí)最高，即令 IM3 = 0。、蔽中斷、中斷、異常、異常、執(zhí)行軟件中斷指令、A、C、D、E、A、16.(1)通道方式：可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的統(tǒng)一管理和外設(shè)與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送，大大提高了 CPU的工作效率。(2)DMA 方式：數(shù)據(jù)傳送速度很高，傳送速率僅受到內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間的限制。需要更多硬 件，適用于內(nèi)存和高速外設(shè)之間大批數(shù)據(jù)交換的場(chǎng)合。(3)中斷方式：一般適用于隨機(jī)出現(xiàn)的服務(wù)，且一旦提出要求應(yīng)立即進(jìn)行，節(jié)省了 CPU的時(shí)間開銷，但硬件結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜一些。17.光盤 軟盤打印機(jī)DMA控制器20us90us180us 1394 樹形配置結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)。一個(gè)主端口最多可連接 63 臺(tái)設(shè)備每個(gè)設(shè)備稱為 一個(gè)節(jié)點(diǎn)，它們構(gòu)成親子關(guān)系。其中右側(cè)按菊花鏈?zhǔn)脚渲?，左?cè)按親子關(guān)系連接。CPU系統(tǒng)總線主端口圖像，立體 硬盤聲接口CDROM 數(shù)字相機(jī) 掃描儀 打印機(jī)第九章1. 略2. 【解】① 設(shè)三個(gè)子過(guò)程為取指令（IF）、指令譯碼（ID）、指令執(zhí)行（EX），則指令順序執(zhí)行 和流水執(zhí)行方式時(shí)空?qǐng)D如圖 （a）和（b）所示。SI1 I2EX I1 I2ID I1 I2IF I1 I2t01T 2T 3T 4T 5T 6T（a）順序執(zhí)行時(shí)空?qǐng)DI1 I2 I3 I4EX I1 I2I3 I4ID I1 I2I3 I4 I5IF I1 I2 I3 I4 I5t01T 2T 3T 4T 5T 6T（b）流水執(zhí)行時(shí)空?qǐng)D圖 指令執(zhí)行方式時(shí)空?qǐng)D② 順序執(zhí)行方式：n = 1000 條，T = 100ns總時(shí)間：t1 = 3180。 n 180。 t = 3180。1000 180。100 = 300000ns流水執(zhí)行方式：t2 = (n + 2)T = 1002 180。100 = 100200ns③ 加速比： Se = t1 / t2 = 300000 /10020 187。 3. 【解】④ 設(shè) k=4 個(gè)，流水段為取指（s1）、譯碼（s2）、執(zhí)行（s3）、存結(jié)果（s4）。s空間I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8s4 s3 s2s1 I10I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8n=8tDt Dt Dt Dt時(shí)間k Dt(n1) DtTk圖 n=8 條指令流水時(shí)空?qǐng)D⑤ 從圖 看出，用 k=4 個(gè)時(shí)鐘周期（ Dt ）完成第 1 條指令，其余 n1 個(gè)時(shí)鐘周期完 成 n1 條指令。因此流水線完成 n 條指令所需的總時(shí)間為Tk = (k + n 1)Dt根據(jù)定義，吞吐率 P 為P = n = nk (k+n 1)Dt⑥ 順序執(zhí)行 n 條指令所用的總時(shí)間 T0 為T0 = (k Dt) n根據(jù)定義，加速比的公式為eS = T0Tk= nkDt = nk (k + n 1)Dt k + n 14. D5. C 6．C7. 【解】設(shè)總指令數(shù)為 m，并行指令數(shù)為 m（P），順序指令數(shù)為 m（S），則總執(zhí)行時(shí)間 T 為：T = m( P) + m(S ) = mF + m(1 F ) nx x nx x有效 MIPS 表達(dá)式為：MIPS = m =Tm =mF + m(1 F )mmF + nm nmF= nxn(1 F ) + F8．【解】 在上式中代入已知條件：nx x nx64 = 32 180。 8 32(1 F ) + F9．【解】求得 F＝=90%。設(shè)加速比為 k，可加速部分比例為 Fe ，理論加速比為 Se ，根據(jù) Amdahl 定律：k = 1(1 Fe ) + Fe / Se為了簡(jiǎn)單化，假設(shè)程序只在兩種模式下運(yùn)作：（1）使用所有處理機(jī)的運(yùn)行模式；（2）只用 一個(gè)處理機(jī)的串行模式。假設(shè)并行模式下的理論加速比 Se 即為多處理機(jī)的臺(tái)數(shù)，加速部分的比例 Fe 即并行部分所占的比例，代入上式有：80 =1(1 Fe ) + Fe /100求得并行比例 Fe= = %，串行比例 1 Fe= %