【正文】 9。=2最小尾數(shù)值10^1=4^1=最大尾數(shù)值110^1=14^2=15/16最大階值2p^1=33可表示的最小值可表示的最大值10^3*=9004^3*15/16=60可表示數(shù)的個(gè)數(shù)3648題中“按照使用的倍數(shù)來說，等價(jià)于m=4,” 這個(gè)m=4,因?yàn)?^3102^4,等價(jià)為實(shí)際要4個(gè)二進(jìn)制位，表示RM=10為基的一位 （其中最低位為下溢附加位）經(jīng)ROM查表舍入法，下溢處理成3位結(jié)果，設(shè)計(jì)使下溢處理平均誤差接近于零的ROM表，列出ROM編碼表地址與內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系。ROM編碼表地址與內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系 地址0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111內(nèi)容000001001010010011011100100101101110110111111111？設(shè)計(jì)一種只用6位地址碼就可指向一個(gè)大地址空間中任意64個(gè)地址之一的尋址機(jī)構(gòu)?；穼ぶ肥菍壿嫷刂房臻g到物理地址空間變換的支持，以利于實(shí)現(xiàn)程序的動(dòng)態(tài)再定位。將大地址空間64個(gè)地址分塊，用基址寄存器指出程序所在塊號(hào)，用指令中6位地址碼表示該塊內(nèi)64 個(gè)地址之一，這樣基址和變址相結(jié)合可訪問大地址任意64個(gè)地址之一。 剖析： ，某機(jī)器14條指令的使用頻度分別為：,。 解： Huffman編碼的平均碼長=。 ：三地址指令4條，單地址指令255條，零地址指令16條。問能否以擴(kuò)展操作碼為其編碼?如果其中單地址指令為254條呢?說明其理由。 ∵指令字長12位，每個(gè)地址碼占3位； ∴三地址指令最多是2^(12333)=8條， 現(xiàn)三地址指令需4條, ∴可有4條編碼作為擴(kuò)展碼， ∴單地址指令最多為42^32^3=2^8=256條， 現(xiàn)要求單地址指令255條，∴可有一條編碼作擴(kuò)展碼 ∴零地址指令最多為12^3＝8條 不滿足題目要求 ∴不可能以擴(kuò)展碼為其編碼。 ∵依據(jù)①中推導(dǎo)，單地址指令中可用2條編碼作為擴(kuò)展碼 ∴零地址指令為22^3＝16條，滿足題目要求 note: 三地址指令格式： 操作碼 地址碼 地址碼 地址碼 3位 3位 3位 3位單地址指令格式： 操作碼 地址碼 9位 3位所以前面9位由于三地址指令用了最前面3位，還有中間6位可作為編碼（也就是總共可以有9位作為單地址指令的指令操作碼的編碼）。設(shè)有單地址指令和雙地址指令兩類。 答： 指令格式的優(yōu)化指如何用最短位數(shù)表示指令的操作信息和地址信息，使程序中指令的平均字長最短。 ②對地址碼的優(yōu)化： 采用多種尋址方式。 在同種地址制內(nèi)再采用多種地址形式，如寄存器寄存器型、寄存器主存型、主存主存型等。 ： ADD(加) 30% SUB(減) 24% JOM(按負(fù)轉(zhuǎn)移) 6%STO(存) 7% JMP(轉(zhuǎn)移) 7% SHR(右移) 2%CIL(循環(huán)) 3% CLA(清加) 20% STP(停機(jī)) 1%要求有兩種指令字長，都按雙操作數(shù)指令格式編排，采用擴(kuò)展操作碼，并限制只能有兩種操作碼碼長。任何指令都在一個(gè)主存周期中取得，短指令為寄存器寄存器型，長指令為寄存器主存型，主存地址應(yīng)能變址尋址。 (2)考慮題目全部要求，設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)用的操作形式，并計(jì)算其操作碼的平均碼長。 (5)指出訪存操作數(shù)地址尋址的最大相對位移量為多少個(gè)字節(jié)？ 解： 第(1)和(2)中Huffman和擴(kuò)展操作碼的編碼及平均碼長如下表： 指令I(lǐng)i使用頻度PiHuffman編碼擴(kuò)展操作碼編碼I1I2I3I4I5I6I7I8I930%24%20%7%7%6%3%2%1%10000111001101111011110111110111111000110110001100111010110111110011101西個(gè)馬pili(3)8個(gè)。 ? 答： 一般原則： (1)確定指令系統(tǒng)時(shí)，只選擇使用頻度很高的指令及少量有效支持操作系統(tǒng)，高級(jí)語言及其它功能的指令； (2)減少尋址方式種類，一般不超過兩種； (3)讓所有指令在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成； (4)擴(kuò)大通用寄存器個(gè)數(shù)，一般不少于32個(gè)，盡量減少訪存次數(shù)； (5)大多數(shù)指令用硬聯(lián)實(shí)現(xiàn)，少數(shù)用微程序?qū)崿F(xiàn)； (6)優(yōu)化編譯程序，簡單有效地支持高級(jí)語言實(shí)現(xiàn)。編碼規(guī)整，尋址方式種類減少到2種。即大多數(shù)簡單指令用硬聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)，功能復(fù)雜的指令用微程序?qū)崿F(xiàn)。即：為了減少訪存，減化尋址方式和指令格式，簡單有效地支持高級(jí)語言中的過程調(diào)用，在RISC機(jī)器中設(shè)有大量寄存囂，井讓各過程的寄存器窗口部分重疊。另外，將轉(zhuǎn)移指令與其前面的一條指令對換位置，讓成功轉(zhuǎn)移總是在緊跟的指令執(zhí)行之后發(fā)生，使預(yù)取指令不作廢，節(jié)省一個(gè)機(jī)器周期。即盡力優(yōu)化寄存器分配，減少訪存次數(shù)。 ，它們分別存在哪些不足和問題?為什么說今后的發(fā)展應(yīng)是CISC和RISC的結(jié)合? 答： CISC結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)器指令系統(tǒng)龐大復(fù)雜。 CISC的問題： (1)指令系統(tǒng)龐大，一般200條以上； (2)指令操作繁雜，執(zhí)行速度很低； (3)難以優(yōu)化生成高效機(jī)器語言程序，編譯也太長，太復(fù)雜； (4)由于指令系統(tǒng)龐大，指令的使用頻度不高，降低系統(tǒng)性能價(jià)格比，增加設(shè)計(jì)人員負(fù)擔(dān)。 (2)對浮點(diǎn)運(yùn)算和虛擬存儲(chǔ)支持不很強(qiáng)。 由于RISC和CISC各有優(yōu)缺點(diǎn),在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)向著兩者結(jié)合，取長補(bǔ)短方向發(fā)展。同時(shí)分析硬件產(chǎn)生故障時(shí)通訊的可靠性。(2)控制線數(shù)少，只需要3根，且不取決于部件數(shù)量。(1)對“總線可用”線及其有關(guān)電路失效敏感。(3)“總線可用”信號(hào)順序脈動(dòng)地通過各個(gè)部件，總線的分配速度慢。定時(shí)查詢(1)靈活性強(qiáng)，部件的優(yōu)先次序由程序控制。(1)總線的分配速度不能很高。(3)控制線數(shù)多，需要2+log2N根。獨(dú)立請求(1)靈活性強(qiáng)，部件的優(yōu)先次序由程序控制。(3)總線的分配速度快。(2)控制線數(shù)多，要控制N個(gè)設(shè)備，需要有2N+1根控制線。當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行用戶程序時(shí)，同時(shí)發(fā)生第2，3級(jí)中斷請求，過兩個(gè)單位時(shí)間，又同時(shí)發(fā)生第1，4級(jí)中斷請求，試畫出程序運(yùn)行過程示意圖。 (2) ,中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)?→2→3→4→5,現(xiàn)要求其實(shí)際的中斷處理次求序1→4→5→2→3。 (2)若在運(yùn)行用戶程序時(shí)，同時(shí)出現(xiàn)第4，2級(jí)中斷請求，而在處理第2級(jí)中斷未完成時(shí)，又同時(shí)出現(xiàn)第1，3，5級(jí)中斷請求，請畫出此程序運(yùn)行過程示意圖。 首先響應(yīng)第2級(jí)中斷請求，屏蔽字為01100，表明其對第4級(jí)中斷請求開放，所以轉(zhuǎn)去響應(yīng)第4級(jí)中斷請求并進(jìn)行處理。 5進(jìn)入排隊(duì)器。 響應(yīng)第5級(jí)中斷請求并進(jìn)行處理。 最后處理第3級(jí)中斷請求。 答: 這些設(shè)備傳送一個(gè)字符(字節(jié))的時(shí)間很短，但字符(字節(jié))間的等待時(shí)間很長。字節(jié)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。這些設(shè)備的傳送速率很高，但傳送開始前的尋址輔助操作時(shí)間很長。傳送完K個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，就重新選擇下個(gè)設(shè)備。 選擇通道適合于連接象磁盤等優(yōu)先級(jí)高的高速設(shè)備，讓它獨(dú)占通道，只能執(zhí)行一道通道程序。 。 剖析：根據(jù)題意可知：低速設(shè)備應(yīng)掛接在字節(jié)多路通道上，字節(jié)多路通道的通道極限流量為： =1/(TS+TD)=fbyte 通道極限流量應(yīng)大于或等于設(shè)備對通道要求的流量fbyte。 剖析： 思路一：從傳送字節(jié)速率上入手。A、D不能。 對于高速設(shè)備，由于一次傳送字節(jié)數(shù)不少于1024byte ∴+1024＝ 由表35可得出每臺(tái)設(shè)備發(fā)送1024字節(jié)的時(shí)間間隔分別為: 設(shè)備ABCDEF傳送時(shí)間(μs)256512∴為使數(shù)據(jù)不丟失，B、C、E、F可掛在該通道上。 ，某數(shù)據(jù)傳送速率分別如表中所列。當(dāng)6臺(tái)設(shè)備同時(shí)發(fā)出請求開始，畫出此通道在數(shù)據(jù)傳送期內(nèi)響應(yīng)和處理各外設(shè)請求的時(shí)間示意圖。 (2)通道響應(yīng)和處理各設(shè)備請求的時(shí)間示意圖 由此發(fā)現(xiàn)由于高速設(shè)備的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高，使低速設(shè)備2造成數(shù)據(jù)丟失。這并不說明流量設(shè)計(jì)的基本條件是不必要的，因?yàn)槿艋緱l件不滿足，無論設(shè)備優(yōu)先級(jí)如何確定總有設(shè)備的信息會(huì)丟失。(2)由各設(shè)備的傳送字節(jié)速率可解其連續(xù)發(fā)出傳送請求的時(shí)間間隔分別為： 設(shè)備123456發(fā)申請間隔(μs)2067(約)10402550(其中包括兩個(gè)子通道Al和A2)，兩個(gè)數(shù)組多路通道B1和B2及一個(gè)選擇通道C構(gòu)成，各通道所接設(shè)備和設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送速率如表所示。字節(jié)多路通道子通道A2:。數(shù)組多路通道B2:500KB/s。 (2)主存流量應(yīng)達(dá)到4MB/S。(1)設(shè)備要求字節(jié)多路通道或其子通道的實(shí)際最大流量，是該通道所接各設(shè)備的字節(jié)傳送速率之和。 (2)I/O系統(tǒng)中，各種通道和子通道可以并行工作，因此，I/O系統(tǒng)的最大流量應(yīng)等于各通道最大流量之和。 這樣的命中率很難達(dá)到。 程序存放在模32單字交叉存儲(chǔ)器中，設(shè)訪存申請隊(duì)的轉(zhuǎn)移概率λ為25%,求每個(gè)存儲(chǔ)周期能訪問到的平均字?jǐn)?shù)。 設(shè)主存每個(gè)分體的存取周期為2μs，寬度為4個(gè)字節(jié)?，F(xiàn)要求主存實(shí)際頻寬為4MB/S,問主存模數(shù)m應(yīng)取多少方能使兩者速度基本適配？其中m取2的冪。m=4 剖析： ，每頁1024個(gè)字，實(shí)際主存為4096個(gè)字，采用頁表法進(jìn)行地址映象。 虛頁號(hào)01234567實(shí)頁號(hào)31232100裝入位11001010注：我把虛頁號(hào)加上了。 解: (1)會(huì)發(fā)生頁面失效的全部虛頁號(hào)為：2,3,5,7。 (2)虛頁號(hào)=虛地址/頁面大小 頁內(nèi)位移量=虛地址－虛頁號(hào)*頁面大小 實(shí)地址＝實(shí)頁號(hào)*頁面大?。搩?nèi)位移量 由于可以用替換算法解決頁面失效的問題，所以，發(fā)生頁面失效的虛頁2,3,5,7仍然可以有相應(yīng)的實(shí)地址，但這樣要在頁表中建立新的虛實(shí)地址對應(yīng)關(guān)系，新的虛實(shí)地址對應(yīng)關(guān)系和原來的對應(yīng)關(guān)系相同的可能性就很小了。虛地址有2位段號(hào)、2位頁號(hào)、11位頁內(nèi)位移（按字編址），主存容量為32K字。 段號(hào)0123訪問方式只讀可讀/執(zhí)行可讀/寫/執(zhí)行可讀/寫虛頁0所在位置實(shí)頁9在輔存上頁表不在主存內(nèi)實(shí)頁14虛頁1所在位置實(shí)頁3實(shí)頁0頁表不在主存內(nèi)實(shí)頁1虛頁2所在位置在輔存上實(shí)頁15頁表不在主存內(nèi)實(shí)頁6虛頁3所在位置實(shí)頁12實(shí)頁8頁表不在主存內(nèi)在輔存上(1)此地址空間中共有多少個(gè)虛頁？ (2)當(dāng)程序中遇到下列情況時(shí) 方式段頁頁內(nèi)位移取數(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寫出由虛地址計(jì)算出實(shí)地址。 解答:(1)該地址空間中共有16個(gè)虛頁。 (2)先從題意得知： 實(shí)地址：15位，其中實(shí)頁號(hào)4位，頁內(nèi)位移11位 頁大小為2K字（由頁內(nèi)位移得知） ，其頁地址為4，5，3，2，5，1，3，2，2，5，1，3。其中，程序X為 DO 50 I=1,3　　B(I)=A(I)C(I)　　IF(B(I)0)GOTO 40　　D(I)=2*C(I)A(I)　　IF(D(I)0)GOTO 5040　E(I)=050　CONTINUEData: A=(4,+2,0)　　　C=(3,0,+1)每個(gè)數(shù)組分別放在不同的頁面中。如果采用LRU算法，實(shí)存卻只有8頁位置可供存放數(shù)組之用。分別分配給程序X和Y的數(shù)組4個(gè)實(shí)頁最為合適。 設(shè)程序X中的數(shù)組A,B,C,D,E分別存放于程序空間的第1,2,3,4,5頁，則程序的頁地址流為：1，3，2，2，5， 1，3，2，2，3，1，4，4，5， 1，3，2，2，5。分析使用LRU算法對程序Y的頁地址流進(jìn)行堆棧處理的過程可知，分配給程序Y的數(shù)組4個(gè)實(shí)頁最為合適。 note: 分時(shí)運(yùn)行在微觀上是串行的，就是說，分時(shí)運(yùn)行時(shí)把時(shí)間劃分為若干時(shí)間片，每個(gè)程序輪流占用時(shí)間片?？偟膩砜?，是同時(shí)運(yùn)行的，所以兩個(gè)程序分配的實(shí)頁和不能大于8。 int C[]={3,0,1}。 }。}，它應(yīng)可對應(yīng)1K個(gè)任務(wù)，但在一段較長時(shí)間內(nèi)，一般只有4個(gè)任務(wù)在使用，故用容量為4行的相聯(lián)寄存器組硬件來縮短被變換的虛地址中的用戶位位數(shù)；每個(gè)任務(wù)的程序空間最大可達(dá)4096頁，每頁為512個(gè)字節(jié)，實(shí)主存容量為2＾20位；設(shè)快表用按地址訪問存儲(chǔ)器構(gòu)成，行數(shù)為32，快表的地址是經(jīng)散列形成；為減少散列沖突，配有兩套獨(dú)立相等比較電路。 解: 快表的作用：相當(dāng)于頁表，即虛頁號(hào)對實(shí)頁號(hào)的對應(yīng)關(guān)系。=2+12=