《習(xí)題解答》PPT課件

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1、第 4章 習(xí) 題 解 答 v第 1講 （ P150） 4.3、 4.6、 4.7、 4.12v第 2講 （ P150） 4.11 、 4.13、 4.14、 4.15v第 3講 （ P150） 4.17、 4.18、 4.22、 4.24、4.41、 4.42v第 4講 （ P151） 4.25、 4.28、 4.32v第 5講 （ P152） 4.39作 業(yè) 1 v 補 充 題 1： 若 某 系 統(tǒng) 采 用 頁 式 虛 擬 存 儲 管 理 ， 頁 表 放在 主 存 中 ， 如 果 一 次 內(nèi) 存 訪 問 使 用 50ns， 訪 問 一 次主 存 需 要 多 少 時 間 ？ 如 果 增 加 T

2、LB， 忽 略 查 找 TLB表 項 占 用 的 時 間 ， 并 且 75%的 頁 表 訪 問 命 中 TLB，內(nèi) 存 的 有 效 訪 問 時 間 是 多 少 ？v 補 充 題 2： 主 存 容 量 為 4MB， 虛 存 容 量 為 1GB， 則虛 地 址 和 物 理 地 址 各 為 多 少 位 ？ 如 果 頁 面 大 小 為4KB， 則 頁 表 長 度 是 多 少 ？作 業(yè) 2 3. 存 儲 器 的 層 次 結(jié) 構(gòu) 主 要 體 現(xiàn) 在 哪 ？ 為 什 么要 分 這 些 層 次 ？ 計 算 機 如 何 管 理 這 些 層 次 ？緩 存 -主 存 ， 主 存 -輔 存 這 兩 個 層 次 ；緩

3、存 -主 存 解 決 速 度 問 題 ； 主 存 -輔 存 解 決 容 量 問 題 ；主 存 與 CACHE之 間 的 信 息 流 動 由 硬 件 自 動 完 成 ； 主 存與 輔 存 層 次 的 調(diào) 度 目 前 廣 泛 采 用 虛 擬 存 儲 技 術(shù) 實 現(xiàn) ， 即將 主 存 與 輔 存 的 一 部 分 通 過 軟 硬 結(jié) 合 的 技 術(shù) 組 成 虛 擬 存儲 器 ， 程 序 員 可 使 用 比 主 存 實 際 物 理 地 址 空 間 大 得 多 的虛 擬 地 址 空 間 編 程 ， 當 程 序 運 行 時 ， 再 由 軟 、 硬 件 自 動配 合 完 成 虛 擬 地 址 空 間 與 主 存

4、 實 際 物 理 空 間 的 轉(zhuǎn) 換 。 這兩 個 層 次 上 的 調(diào) 度 或 轉(zhuǎn) 換 操 作 對 于 程 序 員 來 說 是 透 明 的 。 6. 某 機 字 長 為 32位 ， 存 儲 容 量 是 64KB， 按 字 編址 它 的 尋 址 范 圍 是 多 少 ？ 若 主 存 以 字 節(jié) 編 址 ，試 畫 出 主 存 字 地 址 和 字 節(jié) 地 址 的 分 配 情 況 。字 長 32位 32/8=4B 4字 節(jié) 容 量 為 64KB時v按 字 節(jié) 編 址 ， 其 尋 址 范 圍 就 是 64K；v按 字 編 址 ， 其 尋 址 范 圍 為 ： 64KB/4B= 16K0 0 1 2 34 4

5、 5 6 78 8 9 10 11 4 (16K-1) 4 16K-4 4 16K-3 4 16K-2 4 16K-1字 節(jié) 地 址 字 地 址 7. 一 個 容 量 為 16K 32位 的 存 儲 器 ， 其 地 址 線和 數(shù) 據(jù) 線 的 總 和 是 多 少 ？ 當 選 用 下 列 不 同 規(guī) 格的 存 儲 芯 片 時 ， 各 需 要 多 少 片 ？ 1K 4位 ，2K 8位 ， 4K 4位 ， 16K 1位 ， 4K 8位 ，8K 8位 。地 址 線 16K=214 14根數(shù) 據(jù) 線 32位 32根 總 和 14 + 32 = 46根 選 擇 不 同 的 芯 片 時 ， 各 需 要 的 片

6、 數(shù) 為 ：v1K 4： （ 16K 32） / （ 1K 4） = 16 8 = 128片 v2K 8： （ 16K 32） / （ 2K 8） = 8 4 = 32片v4K 4位 ： 32； 16K 1： 32片 ；v 4K 8： 16片 ； 8K 8： =8片 11. 一 個 8K 8位 的 動 態(tài) RAM芯 片 ， 其 內(nèi) 部 結(jié)構(gòu) 排 列 成 256 256形 式 ， 存 取 周 期 為 0.1s。試 問 采 用 集 中 刷 新 、 分 散 刷 新 和 異 步 刷 新 三種 方 式 的 刷 新 間 隔 各 為 多 少 ？采 用 集 中 刷 新 方 式 刷 新 間 隔 為 :2ms，

7、其 中 刷 新死 時 間 為 ： 256 0.1s=25.6s；采 用 分 散 刷 新 方 式 刷 新 間 隔 為 ： 256（ 0.1s+0.1s） =51.2s， 無 死 時 間 ；采 用 異 步 刷 新 方 式 刷 新 間 隔 為 :2ms， 死 時 間0.1s； 12. 畫 出 用 1024 4位 的 存 儲 芯 片 組 成 一 個 容 量為 64K 8位 的 存 儲 器 邏 輯 框 圖 。 要 求 將 64K分 成 4個 頁 面 ， 每 個 頁 面 分 16組 ， 指 出 共 需 多少 片 存 儲 芯 片 ?？?片 數(shù) = (64K 8位 ) / (1K 4位 )= 64 2 = 1

8、28確 定 各 級 的 容 量 ：v頁 面 容 量 = 總 容 量 / 頁 面 數(shù) = 64K 8 / 4 = 16K 8位v組 容 量 = 頁 面 容 量 / 組 數(shù) = 16K 8位 / 16 = 1K 8位v組 內(nèi) 片 數(shù) = 組 容 量 / 片 容 量 = 1K 8位 / 1K 4位 = 2 v 13. 設(shè) 有 一 個 64K 8位 的 RAM芯 片 ， 試 問 該 芯 片 共有 多 少 個 基 本 單 元 電 路 ？ 欲 設(shè) 計 一 種 具 有 上 述 同 樣多 存 儲 基 元 的 芯 片 ， 要 求 對 芯 片 字 長 的 選 擇 應(yīng) 滿 足地 址 線 和 數(shù) 據(jù) 線 的 總 和

9、為 最 小 ， 試 確 定 這 種 芯 片 的地 址 線 和 數(shù) 據(jù) 線 ， 并 說 明 有 幾 種 解 答 。存 儲 基 元 總 數(shù) = 64K 8位 = 512K位 = 219位 ；設(shè) 地 址 線 根 數(shù) 為 a， 數(shù) 據(jù) 線 根 數(shù) 為 b，v片 容 量 為 ： 2a b = 219； b = 19 a；v若 a = 19， b = 1， 總 和 19+1 = 20；v a = 18， b = 2， 總 和 18+2 = 20； v a = 17， b = 4， 總 和 17+4 = 21； 14. 某 8位 微 型 機 地 址 碼 為 18位 ， 若 使 用 4K 4位 的RAM芯 片

10、 組 成 模 塊 板 結(jié) 構(gòu) 的 存 儲 器 ， 試 問 ：（ 1） 該 機 所 允 許 的 最 大 主 存 空 間 是 多 少 ？（ 2） 若 每 個 模 塊 板 為 32K 8位 ， 共 需 幾 個 模 塊 板 ？（ 3） 每 個 模 塊 板 內(nèi) 共 有 幾 片 RAM芯 片 ？（ 4） 共 有 多 少 片 RAM？（ 5） CPU如 何 選 擇 各 模 塊 板 ？最 大 主 存 空 間 是 ： 218 8位 = 256K 8位 = 256KB模 塊 板 總 數(shù) = 256K 8 / 32K 8 = 8塊板 內(nèi) 片 數(shù) = 32K 8位 / 4K 4位 = 8 2 = 16片總 片 數(shù) =

11、 16片 8 = 128片 CPU通 過 最 高 3位 地 址 譯 碼 輸 出 選 擇 模 板 ， 次 高 3位 地 址 譯碼 輸 出 選 擇 芯 片 ,低 12位 為 片 內(nèi) 地 址 。 15. 設(shè) CPU共 有 16根 地 址 線 ， 8根 數(shù) 據(jù) 線 ， 并 用 （ 低 電平 有 效 ） 作 訪 存 控 制 信 號 ， 作 讀 寫 命 令 信 號 （ 高 電平 為 讀 ， 低 電 平 為 寫 ） 。 現(xiàn) 有 下 列 存 儲 芯 片 ： ROM（ 2K 8位 ， 4K 4位 ， 8K 8位 ） ， RAM（ 1K 4位 ， 2K 8位 ， 4K 8位 ） ， 及 74138譯 碼 器 和

12、其 他門 電 路 （ 門 電 路 自 定 ） 。 從 上 述 規(guī) 格 中 選 用 合 適 芯 片 ， 畫 出 CPU和 存 儲 芯 片的 連 接 圖 。 要 求 ： （ 1） 最 小 4K地 址 為 系 統(tǒng) 程 序 區(qū) ， 409616383地 址范 圍 為 用 戶 程 序 區(qū) ； （ 2） 指 出 選 用 的 存 儲 芯 片 類 型 及 數(shù) 量 ； （ 3） 詳 細 畫 出 片 選 邏 輯 。 v 地 址 空 間 分 配系 統(tǒng) 程 序 區(qū) （ ROM共 4KB） ： 0000H-0FFFH用 戶 程 序 區(qū) （ RAM共 12KB） ： 1000H-3FFFHv 確 定 芯 片 的 數(shù) 量

13、及 類 型ROM： 選 擇 4K 4位 芯 片 2片 ， 位 并 聯(lián)RAM： 選 擇 4K 8位 芯 片 3片 ， 字 串 聯(lián)vRAM1地 址 范 圍 為 : 1000H-1FFFHvRAM2地 址 范 圍 為 : 2000H-2FFFHvRAM3地 址 范 圍 為 : 3000H-3FFFHv 分 配 地 址 線A0A11 對 應(yīng) 片 內(nèi) 地 址A12A14 片 選 信 號 A15 對 應(yīng) G2A， G2B ROM1 RAM1 RAM2 RAM374138 ROM20Y1Y2Y3Y7YA2G B2G1GABCPROG/PD OE CS CS CSOE. . . . . . . .CPUD0D

14、3D4D7R/WA11A0A15A14A13A12MREQ . PROG/PD 17. 寫 出 1100、 1101、 1110、 1111對 應(yīng) 的 漢 明 碼 ,前 兩位 按 偶 校 驗 ， 后 兩 位 奇 校 驗 。有 效 信 息 均 為 n=4位 ， 假 設(shè) 有 效 信 息 用 b4b3b2b1表 示校 驗 位 位 數(shù) k=3位 ， （ 2k=n+k+1） ， 為 c1、 c2、 c4漢 明 碼 共 4+3=7位 ， 即 ： c1 c2 b4 c4 b3 b2 b1偶 校 驗vc1= 3 5 7= b4 b3 b1vc2= 3 6 7 =b4 b2 b1vc4= 5 6 7 =b3 b

15、2 b1v當 有 效 信 息 為 1100時 ， c1c2c4=011,漢 明 碼 為 0111100。 v當 有 效 信 息 為 1101時 ， c1c2c4=100,漢 明 碼 為 1010101。奇 校 驗vc1= 3 5 7= b4 b3 b1vc2= 3 6 7 =b4 b2 b1vc4= 5 6 7 =b3 b2 b1v當 有 效 信 息 為 1110時 ， c1c2c4=111,漢 明 碼 為 1111110。v當 有 效 信 息 為 1111時 ， c1c2c4=000,漢 明 碼 為 0010111。 18. 已 知 收 到 的 漢 明 碼 （ 按 配 偶 原 則 配 置 ）

16、 為1100100、 1100111、 1100000、 1100001， 檢 查上 述 代 碼 是 否 出 錯 ？ 第 幾 位 出 錯 ？漢 明 碼 格 式 為 ： c1 c2 b4 c4 b3 b2 b1P1 =1 3 5 7 =c1 b4 b3 b1P2 =2 3 6 7 =c2 b4 b2 b1P4 =4 5 6 7 =c4 b3 b2 b1如 果 收 到 的 漢 明 碼 為 1100100p1p2p4=011， 第 6位 （ b2） 出 錯 ， 有 效 信 息 為 ： 0110如 果 收 到 的 漢 明 碼 為 1100111p1p2p4=111， 第 7位 （ b1） 出 錯 ，

17、有 效 信 息 為 ： 0110如 果 收 到 的 漢 明 碼 為 1100000p1p2p4=110， 第 3位 （ b4） 出 錯 ， 有 效 信 息 為 ： 1000 如 果 收 到 的 漢 明 碼 為 1100001p1p2p4=001， 第 4位 （ c4） 出 錯 ， 數(shù) 據(jù) 沒 錯 ， 有 效 信 息 為 ： 0001 22. 某 機 字 長 16位 ， 常 規(guī) 的 存 儲 空 間 為 64K字 ， 若 想 不 改 用 其 他 高 速 的 存 儲 芯 片 ， 而使 訪 存 速 度 提 高 到 8倍 ， 可 采 取 什 么 措 施 ？畫 圖 說 明 。采 取 八 體 交 叉 存 取

18、 技 術(shù) 。 24.一 個 4體 低 位 交 叉 的 存 儲 器 ， 假 設(shè) 存 取 周 期為 T， CPU每 隔 1/4存 取 周 期 啟 動 一 個 存 儲 體 ，試 問 依 次 訪 問 64個 字 需 多 少 個 存 取 周 期 ？64/4+(4-1)/4=16.751+(64-1)/4=16.75 25. 什 么 是 “ 程 序 訪 問 的 局 部 性 ” ？ 存 儲 系 統(tǒng)中 哪 一 級 采 用 了 程 序 訪 問 的 局 部 性 原 理 ？程 序 的 局 部 性 原 理 ， 即 程 序 在 一 定 的 時 間 段 內(nèi) 通常 只 訪 問 較 小 的 地 址 空 間 ,包 含 兩 種

19、局 部 性 ：v時 間 ： 最 近 被 訪 問 過 的 程 序 和 數(shù) 據(jù) 很 可 能 再 次 被 訪 問v空 間 ： CPU很 可 能 訪 問 最 近 被 訪 問 過 的 地 址 單 元 附 近的 地 址 單 元 。存 儲 系 統(tǒng) 中 Cache主 存 層 次 采 用 了 程 序 訪 問 的局 部 性 原 理 。 28. 設(shè) 主 存 容 量 為 256K字 ， Cache容 量 為 2K字 ， 塊 長 為 4.1） 設(shè) 計 Cache地 址 格 式 ， Cache中 可 裝 入 多 少 塊數(shù) 據(jù) ？2） 在 直 接 映 射 方 式 下 ， 設(shè) 計 主 存 地 址 格 式 。 3） 在 四 路

20、 組 相 聯(lián) 方 式 下 ， 設(shè) 計 主 存 地 址 格 式 。4） 在 全 相 聯(lián) 映 射 方 式 下 ， 設(shè) 計 主 存 地 址 格 式 。 5） 若 存 儲 字 長 為 32位 ， 存 儲 器 按 字 節(jié) 尋 址 ， 寫 出上 述 三 種 映 射 方 式 下 主 存 的 地 址 格 式 。 v 按 字 尋 址主 存 容 量 256K字 =218字 地 址 線 18位Cache容 量 2K字 =211字 地 址 線 11位塊 長 為 4 v主 存 塊 數(shù) 256K/4=64K 地 址 線 16位vCache塊 數(shù) 2K/4=512 地 址 線 9位Cache塊 數(shù) 為 512塊 ， 格 式

21、直 接 映 射 下 主 存 地 址 格 式Cache字 塊 地 址9 字 塊 內(nèi) 地 址2主 存 字 塊 標 記7 Cache字 塊 地 址9 字 塊 內(nèi) 地 址2 在 四 路 組 相 聯(lián) 方 式 下v組 內(nèi) 塊 數(shù) 為 4 地 址 線 2位v組 數(shù) 512/4=128 地 址 線 7位全 相 聯(lián) 主 存 字 塊 標 記9 組 地 址7 字 塊 內(nèi) 地 址2主 存 字 塊 標 記16 字 塊 內(nèi) 地 址2 5） 若 存 儲 字 長 為 32位 ， 存 儲 器 按 字 節(jié) 尋 址 ， 寫 出上 述 三 種 映 射 方 式 下 主 存 的 地 址 格 式 。塊 容 量 4 32/8=16B 地 址

22、 4位直 接 映 射 下 主 存 地 址 格 式在 四 路 組 相 聯(lián)全 相 聯(lián) 主 存 字 塊 標 記7 Cache字 塊 地 址9 字 塊 內(nèi) 地 址4主 存 字 塊 標 記9 組 地 址7 字 塊 內(nèi) 地 址4主 存 字 塊 標 記16 字 塊 內(nèi) 地 址4 39. 某 磁 盤 存 儲 器 轉(zhuǎn) 速 3000轉(zhuǎn) /分 ， 共 有 4個 記 錄盤 面 ， 每 毫 米 5道 ， 每 道 記 錄 信 息 12288字 節(jié) ，最 小 磁 道 直 徑 為 230mm， 共 有 275道 ， 求 ： 1） 磁 盤 存 儲 器 的 存 儲 容 量 n k s=4 275 12288=13,516,800

23、B 2） 最 高 位 密 度 （ 最 小 磁 道 的 位 密 度 ） 和 最 低 位密 度 。 )(0.136230812288 minmax bpmdfD ib )(92)5/275(2230( 812288maxmin bpmdfD ib 3） 磁 盤 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 。4） 平 均 等 待 時 間 。 )(400,61460300012288 BpsVsDr sttt wa 01.05.03000602 minmax 41.設(shè) 有 效 信 息 為 110， 試 用 生 成 多 項 式G(x)=11011將 其 編 成 循 環(huán) 冗 余 校 驗 碼 。解 ： 有 效 信 息 110 =

24、M(x)=x2+x1 由 生 成 多 項 式 11011 = G(x)=x4+x3+x+1 得 校 驗 碼 位 數(shù) k=5-1=4 將 有 效 信 息 左 移 4位 后 再 被 G(x)模 2除 ， 得 M(x) x4=1100000=x6+x5 M(x)x4 /G(x)=1100000/11011 = 所 以 M(x)X 4 + R(x)=1100000 + 1100 =1101100 為CRC碼 100+1100/11011 v42. 有 一 個 (7,4)碼 ， 生 成 多 項 式 G(x)=x3+x+1,寫 出 代 碼 1001的 循 環(huán) 冗 余 校 驗 碼 。解 ： 有 效 信 息

25、1001 = M(x)=x3+1 由 生 成 多 項 式 G(x)=x3+x+1 得 校 驗 碼 位 數(shù) k=4-1=3 將 有 效 信 息 左 移 3位 后 再 被 G(x)模 2除 ， 得 M(x) x3=1001000=x6+x3 M(x)x3 /G(x)=1001000/1011 = 所 以 M(x)X 3 + R(x)=1001000 + 110 =1001110 為CRC碼 1010+110/1011 v補 充 題 1： 若 某 系 統(tǒng) 采 用 頁 式 虛 擬 存 儲 管 理 ，頁 表 放 在 主 存 中 ， 如 果 一 次 內(nèi) 存 訪 問 使 用50ns， 訪 問 一 次 主 存

26、 需 要 多 少 時 間 ？ 如 果 增加 TLB， 忽 略 查 找 TLB表 項 占 用 的 時 間 ， 并且 75%的 頁 表 訪 問 命 中 TLB， 內(nèi) 存 的 有 效 訪問 時 間 是 多 少 ？v 解 ： 1） 若 頁 表 放 在 主 存 內(nèi) ， 要 實 現(xiàn) 一 次 頁 面 訪 問 需要 訪 問 2次 主 存 ， 第 一 次 訪 問 頁 表 確 定 所 存 取 頁 面 的物 理 地 址 ， 第 二 次 才 是 根 據(jù) 地 址 取 頁 面 數(shù) 據(jù) ， 所 以訪 問 一 次 主 存 需 要 50*2=100ns v 2） 0.75*50+0.25*100=62.5ns v補 充 題 2： 主 存 容 量 為 4MB， 虛 存 容 量 為 1GB，則 虛 地 址 和 物 理 地 址 各 為 多 少 位 ？ 如 果 頁 面大 小 為 4KB， 則 頁 表 長 度 是 多 少 ？v解 ： 1） 虛 存 容 量 1GB對 應(yīng) 地 址 為 30位 ；v 主 存 容 量 4MB對 應(yīng) 地 址 為 22位 ；v 2） 1GB/4KB=256K