【正文】 址為20位，其中實(shí)頁(yè)號(hào)8位，頁(yè)內(nèi)位移12位（與虛頁(yè)頁(yè)內(nèi)位移對(duì)應(yīng)） 虛地址為34位，其中用戶號(hào)為10位（對(duì)應(yīng)1K的任務(wù)）、虛頁(yè)號(hào)12位（每個(gè)任務(wù)4096頁(yè)）、頁(yè)內(nèi)位移12位（每頁(yè)512字節(jié)，512字節(jié)=512*8=1024*4=2^12） (1)依題意得知：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該地址變換機(jī)構(gòu)，內(nèi)容包括： (1)畫出其虛、實(shí)地址經(jīng)快表變換之邏輯結(jié)構(gòu)示意圖； (2)相聯(lián)寄存器組中每個(gè)寄存器的相聯(lián)比較位數(shù)； (3)相聯(lián)寄存器組中每個(gè)寄存器的總位數(shù)； (4)散列變換硬件的輸入位數(shù)和輸出位數(shù)； (5)每個(gè)相等比較器的位數(shù)； (6)快表的總?cè)萘浚ㄒ晕粸閱挝唬? }。 for (i=0,i0) E[i]=0。我不了解FORTRAN，找朋友把上面的源代碼轉(zhuǎn)成C了： main(){ int A[]={4,2,0}。 在宏觀上是并行的，就是說(shuō)，每個(gè)程序在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)并不能運(yùn)行完。但實(shí)存只有8頁(yè)位置可供存放數(shù)組之用，所以，分別分配給程序X和Y的數(shù)組4個(gè)實(shí)頁(yè)。 分析使用LRU算法對(duì)程序X的頁(yè)地址流進(jìn)行堆棧處理的過(guò)程可知，分配給程序X的數(shù)組5個(gè)實(shí)頁(yè)最為合適。 根據(jù)題意，程序X依次調(diào)用數(shù)組A,C,B,B,E, A,C,B,B,C,A,D,D,E, A,C,B,B,E中的數(shù)據(jù)。 試問(wèn)為這兩首程序的數(shù)組分別分配多少個(gè)實(shí)頁(yè)最為合適？為什么？ 解答： 而程序Y在運(yùn)行過(guò)程中，其數(shù)組將依次用到程序空間的第3,5,4,2,5,3,1,3,2,5,1,3,1,5,2頁(yè)。EQLE當(dāng)使用LRU算法替換時(shí)，為獲得最高命中率，至少應(yīng)分配給該程序幾個(gè)實(shí)頁(yè)？其可能的最高命中率為多少？ ，分時(shí)運(yùn)行兩道程序。(1)虛地址中段號(hào)有2位，頁(yè)號(hào)有2位，也就是每個(gè)程序最多只能有2^2=4個(gè)段，每個(gè)段至多只能有2^2=4頁(yè)，所以該地址空間中共有4*4=16個(gè)虛頁(yè)。(2)程序中遇到上表中各情況時(shí)，是否會(huì)發(fā)生段失效、頁(yè)失效或保護(hù)失效及相應(yīng)的主存實(shí)地址的情況如下表所示： 方式段頁(yè)頁(yè)內(nèi)位移段失效頁(yè)失效實(shí)頁(yè)號(hào)實(shí)地址保護(hù)失效取數(shù)取數(shù)取數(shù)存數(shù)存數(shù)存數(shù)轉(zhuǎn)移至此取數(shù)取數(shù)轉(zhuǎn)移至此013021102311311032001102047421410050560無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)有無(wú)無(wú)無(wú)有無(wú)無(wú)無(wú)有無(wú)/有無(wú)有/無(wú)30無(wú)3無(wú)無(wú)8無(wú)無(wú)14614510無(wú)6184無(wú)無(wú)16484無(wú)無(wú)28732無(wú)無(wú)/有//無(wú)//有剖析： 說(shuō)明哪個(gè)會(huì)發(fā)生段失效、頁(yè)面或保護(hù)失效失效。每段可有訪問(wèn)方式保護(hù)，其頁(yè)表和保護(hù)位如下表所示。 一個(gè)段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器。(2) 虛地址虛頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)位移裝入位實(shí)頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)位移實(shí)地址0001303072327836560頁(yè)面失效頁(yè)面失效無(wú)102301023131023409510241011010242055270頁(yè)面失效頁(yè)面失效無(wú)780076320頁(yè)面失效頁(yè)面失效無(wú)40964012020486800665610656656剖析：(1)根據(jù)頁(yè)表法列出表2，當(dāng)裝入位為0時(shí)，即為頁(yè)面失效，再找出相對(duì)應(yīng)的虛頁(yè)號(hào)即可。 (1)列出會(huì)發(fā)生頁(yè)面失效的全部虛頁(yè)號(hào)； (2)按以下虛地址計(jì)算主存實(shí)地址：0，3728，1023，1024，2055，7800，4096，6800。映象表的內(nèi)容如下表所示。根據(jù)題意，模m多分體交叉的最大頻寬為：分體數(shù)*單體頻寬=m*分體的寬度/分體的存取周期=m*4B/2μs，*m*4/2=4。 解： 采用模m多分體交叉存取。可得出，在λ=，m=32的平均訪問(wèn)字?jǐn)?shù)大于m=16時(shí)的平均訪問(wèn)字?jǐn)?shù)。同理，m=16時(shí) ,B=44*(3/4)^16 由λ=,m=32 求得：B=44*(3/4)^32 當(dāng)模數(shù)為16呢？由此你可得到什么結(jié)論？ 解：B=[ 1(1λ)^m] /λ 解： 為了降低對(duì)H的要求，可以選擇高命中率的算法，可以減少相鄰兩級(jí)的訪問(wèn)速度差和容量差(這樣做不利于降低存儲(chǔ)器的平均每位價(jià)格)，可在主、輔存儲(chǔ)器間加一層電子磁盤，使存儲(chǔ)體系中相鄰兩級(jí)的訪問(wèn)時(shí)間比不太大。e=TA1/TA=TA1/(H*TA1+(1H)*TA2)≥80%，H≥(10^55/4)/(10^51)。 第四章　存儲(chǔ)體系=107s、TA2=102s,為使存儲(chǔ)層次的訪問(wèn)效率e達(dá)到最大值的80%以上，命中率H至少要求達(dá)到多少？實(shí)際上這樣高的命中率是很難達(dá)到的，那么從存儲(chǔ)層次上如何改進(jìn)？ 解： 設(shè)備要求數(shù)組多路通道或選擇通道的實(shí)際最大流量，是該通道所接各設(shè)備的字節(jié)傳送速率中的最大者。 剖析: 選擇通道C:500KB/s。數(shù)組多路通道B1:500KB/s。 (1)分別求出各通道應(yīng)具有多大設(shè)計(jì)流量才不會(huì)丟失信息； (2)設(shè)I/O系統(tǒng)流量占主存流量的1/2時(shí)才算流量平衡，則主存流量應(yīng)達(dá)到多少? 通道號(hào)所接設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送速率(KB/s)字節(jié)多路通道子通道A150 35 20 20 50 35 20 20子通道A250 35 20 20 50 35 20 20數(shù)組多路通道B1500 400 350 250數(shù)組多路通道B2500 400 350 250選擇通道C500 400 350 250解： (1)要不丟失信息，各通道需要達(dá)到的流量：字節(jié)多路通道子通道A1:。 剖析： (3)在2中各設(shè)兩個(gè)字節(jié)的緩沖區(qū)即可。由此你發(fā)現(xiàn)了什么問(wèn)題? (3)在(2)的基礎(chǔ)上，在哪臺(tái)設(shè)備內(nèi)設(shè)置多少個(gè)字節(jié)的緩沖器就可以避免設(shè)備信息丟失?那么，這是否說(shuō)書中關(guān)于流量設(shè)計(jì)的基本要求是沒有必要的了呢?為什么? 解： (1)實(shí)際最大流量＝50+15+l00+25+40+20＝250KB/S。 設(shè)備123456傳送速率(KB/s)5015100254020(1)計(jì)算所有設(shè)備都工作時(shí)的通道實(shí)際最大流量： (2)如果設(shè)計(jì)的通道工作周期使通道極限流量恰好與通道最大流量相等，以滿足流量設(shè)計(jì)的基本要求，同時(shí)讓速率越高的設(shè)備被響應(yīng)的優(yōu)先級(jí)越高。A、D不能。思路二：從傳送字節(jié)時(shí)間上入手。 所以，B、C、E、F可掛在該通道上。由表35可得出 設(shè)備ABCDEF傳送速率(B/μs)1/1/1/1/1/1/ =N/(TS+N*TD)=1/((TS/N)+TD)=1/(()+)=1/(約) A~F是高速設(shè)備，應(yīng)掛接在選擇通道上，選擇通道的極限流量為： (2)設(shè)備B,C,E,F可以掛在此通道上，設(shè)備A,D則不能。m=1/((TS+TD)*f)=500/(+)=50(臺(tái)) fi也就是設(shè)備發(fā)出字節(jié)傳送請(qǐng)求間隔時(shí)間(500μs)的倒數(shù)，所以： 1/(TS+TD)=m*fi 如果字節(jié)多路通道上所掛設(shè)備臺(tái)數(shù)為m,設(shè)備的速率為fi，為了不丟失信息，應(yīng)滿足： (1)至多可連接50臺(tái)低速的外設(shè)。表35 設(shè)備ABCDEF發(fā)申請(qǐng)間隔(μs)答: 某低速設(shè)備每隔500μs發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求，問(wèn)至多可接幾臺(tái)這種低速設(shè)備?對(duì)于如下A～F6種高速設(shè)備，一次通訊傳送的字節(jié)數(shù)不少于1024個(gè)字節(jié)，問(wèn)哪些設(shè)備可以掛在此通道上?哪些則不能?其中A—F設(shè)備每發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求的時(shí)間間隔分別為(單位為μs)： 通道“數(shù)據(jù)寬度”為可變長(zhǎng)塊，一次將N個(gè)字節(jié)全部傳送完，在數(shù)據(jù)傳送期只選擇一次設(shè)備。數(shù)組多路通道可有多個(gè)子通道，同時(shí)執(zhí)行多個(gè)通道程序。通道“數(shù)據(jù)寬度”為定長(zhǎng)塊，多臺(tái)設(shè)備以成組交叉方式工作，以充分利用并盡可能重疊各臺(tái)高速設(shè)備的輔助操作時(shí)間。數(shù)組多路通道適合于連接多臺(tái)象磁盤等高速設(shè)備。 通道“數(shù)據(jù)寬度”為單字節(jié)，以字節(jié)交叉方式輪流為多臺(tái)設(shè)備服務(wù)，使效率提高。字節(jié)多路通道適用于連接大量的像光電機(jī)等字符類低速設(shè)備。 ，數(shù)組多路和選擇通道的數(shù)據(jù)傳送方式。繼續(xù)響應(yīng)并處理第2級(jí)中斷處理請(qǐng)求，結(jié)束后返回用戶程序。 第2級(jí)中斷請(qǐng)求的處理請(qǐng)求被中斷，轉(zhuǎn)去響應(yīng)第1級(jí)中斷請(qǐng)求并進(jìn)行處理。 響應(yīng)4，中斷4運(yùn)行結(jié)束，回2。 4中斷同時(shí)出現(xiàn)，進(jìn)行排隊(duì)器。(2)中斷過(guò)程示意圖：如圖 (1)中斷級(jí)屏蔽位設(shè)置如下圖： 中斷處理程序級(jí)別中斷級(jí)屏蔽位1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)5級(jí)第1級(jí)11111第2級(jí)01100第3級(jí)00100第4級(jí)01111第5級(jí)01101 答： (1)設(shè)計(jì)各級(jí)中斷處理程序的中斷級(jí)屏蔽位(令“1”對(duì)應(yīng)于開放，“0”對(duì)應(yīng)于屏蔽)。(1)當(dāng)中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)?→2→3→4時(shí)，其中斷處理次序?yàn)?→3→4→2。 答： (2)如果所有的中斷處理都各需3個(gè)單位時(shí)間，中斷響應(yīng)和中斷返回時(shí)間相對(duì)中斷處理時(shí)間少得多。(1)當(dāng)中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)?→2→3→4時(shí)，其中斷處理次序是什么? “1”對(duì)應(yīng)于開放，“0”對(duì)應(yīng)于屏蔽，各級(jí)中斷處理程序的中斷級(jí)屏蔽位設(shè)置如下： 中斷處理程序級(jí)別中斷級(jí)屏蔽位1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)第1級(jí)0000第2級(jí)1010第3級(jí)1000第4級(jí)1010(1)控制較為復(fù)雜。(2)能方便地隔離失效部件的請(qǐng)求。(4)可擴(kuò)充性差。(2)控制較為復(fù)雜。(2)可靠性高，不會(huì)因某個(gè)部件失效而影響其它部件使用總線。(4)受總線長(zhǎng)度的限制，增減和移動(dòng)部件受限制。(2)靈活性差，如果高優(yōu)先級(jí)的部件頻繁要求使用總線，離總線控制器遠(yuǎn)的部件就難以獲得總線使用權(quán)。(3)可擴(kuò)充性好。 答： 控制方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)串行鏈接(1)選擇算法簡(jiǎn)單。 第三章　總線、中斷與輸入輸出系統(tǒng)，定時(shí)查詢和獨(dú)立請(qǐng)求3種總線控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。(3)RISC編譯程序比CISC難寫。 (1)由于指令少，在原CISC上一條指令完成的功能現(xiàn)在需多條RISC指令才能完成，加重匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)，增加了機(jī)器語(yǔ)言程序長(zhǎng)度，加大指令信息流量。RISC的問(wèn)題； RISC結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)器指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單，規(guī)模小，復(fù)雜度低。 不僅要利用常規(guī)手段優(yōu)化編譯，還可調(diào)整指令執(zhí)行順序，以盡量減少機(jī)器周期等。(5)優(yōu)化設(shè)計(jì)編譯系統(tǒng)。 (4)用流水和延遲轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)指令，即可讓本條指令執(zhí)行與下條指令預(yù)取在時(shí)間上重疊。 (3)用重疊寄存器窗口。 (2)邏輯實(shí)現(xiàn)用硬聯(lián)和微程序相結(jié)合。 (1)按RISC一般原則設(shè)計(jì)，即確定指令系統(tǒng)時(shí)，選最常用基本指令，附以少數(shù)對(duì)操作系統(tǒng)等支持最有用的指令，使指令精簡(jiǎn)。基本技術(shù)： (5)訪存操作數(shù)地址尋址的最大相對(duì)位移量為32個(gè)字節(jié)。(4)兩種指令格式如下圖所示： 2位 3位 3位OP R1 R2操作碼 寄存器1 寄存器25位 3位 3位 5位OP R1 X d操作碼 寄存器1 變址寄存器 相對(duì)位移 主存邏輯地址 (3)該機(jī)允許使用多少可編址的通用寄存器？ (4)畫出該機(jī)兩種指令字格式，標(biāo)出各字段之位數(shù)。 (1)僅根據(jù)使用頻率，不考慮其它要求，設(shè)計(jì)出全Huffman操作碼，計(jì)算其平均碼長(zhǎng)。設(shè)該機(jī)有若干通用寄存器，主存為16位寬，按字節(jié)編址，采用按整數(shù)邊界存儲(chǔ)。在維持指令字在存儲(chǔ)器內(nèi)按整數(shù)邊界存儲(chǔ)的前提下，使用多種不同的指令字長(zhǎng)度。 采用0、3等多種地址制。 采用Huffman編碼和擴(kuò)展操作碼編碼。①操作碼的優(yōu)化 ∴單地址指令最多為(16X)2^6=256條 ?簡(jiǎn)要列舉包括操作碼和地址碼兩部分的指令格式優(yōu)化可采用的各種途徑和思路?！嗫捎?16X)條編碼作為擴(kuò)展碼， ^(1666)=2^4=16條， 現(xiàn)雙地址指令有X條, 單地址指令最多為(16X)2^6 問(wèn)單地址指令最多可以有多少條? 答： 減去3地址指令的4條，有4*2^6=256條，但由于韙目要求要有255條，所以剩下一個(gè)編碼，已經(jīng)用了9位的全部編碼，最后零地址指令（全部12位都可作為操作碼的編碼）還有1*2^3=8 (這是12位編碼中最后三位的）若只要求254種，則可以有（256254）*2^3=16條 。②若單地址指令254條，可以用擴(kuò)展碼為其編碼。 ①不能用擴(kuò)展碼為其編碼。 答： 設(shè)指令字長(zhǎng)為12位．每個(gè)地址碼長(zhǎng)為3位。只有兩種碼長(zhǎng)的擴(kuò)展操作碼的平均碼長(zhǎng)=。等長(zhǎng)操作碼的平均碼長(zhǎng)=4位。分別求出用等長(zhǎng)碼、Huffman碼、只有兩種碼長(zhǎng)的擴(kuò)展操作碼3種編碼方式的操作碼平均碼長(zhǎng)。比如地址空間很大，1024，就是分成16個(gè)塊，塊號(hào)放在寄存器中，塊內(nèi)地址