誠(chéng)毅學(xué)院2016年系統(tǒng)結(jié)構(gòu)重修

1、1、  數(shù)據(jù)通路寬度就是  數(shù)據(jù)總線上一次并行傳送的信息位數(shù)  。 2、 計(jì)算機(jī)仿真用   微程序   解釋，計(jì)算機(jī)模擬用  機(jī)器語(yǔ)言  解釋 3、 陣列處理機(jī)按存貯器的組成方式可分為兩種構(gòu)形,分別為: 分布式存儲(chǔ)器和 集中共享式 .4、 按弗林的觀點(diǎn)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為   SISD    

2、0;    、    SIMD  .  MISD       和   MIMD      四大類 5、 浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)的下溢處理方法有：  截?cái)喾? 舍入法, 恒置1法, 查表舍入法  。 6、 流水線消除速度瓶頸

3、的方法有瓶頸子過(guò)程_ 拆分_和瓶頸子過(guò)程_并聯(lián)_   _兩種。 7、 具有相同“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”（如指令系統(tǒng)相同）的計(jì)算機(jī)可以因?yàn)樗俣纫蟮纫蛩氐牟煌捎?#160;  計(jì)算機(jī)組成   。 8.非線性流水線機(jī)器中, 發(fā)生的數(shù)據(jù)相關(guān)有:  先讀后寫相關(guān) ,  寫寫相關(guān)   和  先寫后讀相關(guān)  。 8、 互連網(wǎng)絡(luò)的交換方法主要有線路交

4、換、包交換、線路/包交換，SIMD互連網(wǎng)絡(luò)多采用   線   交換，多處理機(jī)常采用   包    交換。 9、 Cache存儲(chǔ)器寫操作時(shí)，只寫入Cache，僅當(dāng)需要塊替換時(shí)，才將其寫回主存，稱這種修改主存塊內(nèi)容的方法為_寫回法_10、 數(shù)據(jù)寬度就是  設(shè)備取得總線后所傳送數(shù)據(jù)的總量      。     &#

5、160;         。  15、 實(shí)現(xiàn)軟件移植的基本技術(shù)有 同一高級(jí)語(yǔ)言， 采用系列機(jī)， 模擬和仿真。 16、 并行主存系統(tǒng)包括  單體多字，多體單字 和 多體多字交叉存儲(chǔ)器    。 18.Cache存儲(chǔ)器寫操作時(shí)，在寫入Cache的同時(shí)將其寫回主存，稱這種修改主存塊內(nèi)容的方法為_寫直達(dá)法_。1. 開發(fā)并行性的途徑有_時(shí)間重疊_、

6、_資源重復(fù)_和_資源共享_等。在高性能單處理機(jī)的發(fā)展中，起主導(dǎo)作用的是（時(shí)間重疊原理）2.計(jì)算機(jī)組成指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的_邏輯實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指的是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)3.指令由_操作碼_和_地址碼_兩部分組成。4.依據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)令牌不同，可將數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)分為_靜態(tài)_和_動(dòng)態(tài)_兩種。5.總線按用法可分為_專用_和_非專用_兩種。6.I/O系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段，對(duì)應(yīng)于3 種工作方式，即_程序控制I/O_、直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)DMA、_ 、_I/O處理器方式_。8.流水技術(shù)按處理的級(jí)別分為_部件級(jí)_、_處理機(jī)級(jí)_和_系統(tǒng)級(jí)_。9.軟件兼容有(向上兼容)、(向下兼容)、(向前兼容)和(向后兼容)四種

7、其中（向后兼容）是軟 件兼容的根本特征。1.說(shuō)出三種對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展非常關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)技術(shù)（動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器）、（磁盤）、（網(wǎng)絡(luò)）2.從處理數(shù)據(jù)的角度，并行性等級(jí)可以分為字串位串（字串位并）（字并位串）、和全并行。3.從執(zhí)行程序的角度看，并行性等級(jí)可以分為：（指令內(nèi)部并行）、（指令級(jí)并行）、（任務(wù)級(jí) 或過(guò)程級(jí)并行）和作業(yè)或程序級(jí)并行4.在處理機(jī)中，若指令序列完成的順序總是與它們開始執(zhí)行的順序保持一致，則只可能出現(xiàn) （名）相關(guān),否則就有可能出現(xiàn)（名相關(guān)）、（數(shù)據(jù)相關(guān)）和（控制）相關(guān)。12.對(duì)向量的處理有（水平處理）方式、（垂直處理）方式、（分組處理）方式。 &#

8、160;13.存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的基本依據(jù)是程序的（訪問(wèn)的局部性原理）。17.地址映像方法有（直接映像）、（組相連映像）和（全相連映像）等三中，其中（全相連） 的沖突率最21.在虛擬存儲(chǔ)器中，一般采用（全相連）地址映像方法和（LRU）更新策略。23.輸入/輸出系統(tǒng)包括（外部設(shè)備（I/O 設(shè)備，輔助存儲(chǔ)器）和（其與主機(jī)之間的控制部分）。 24.通道分為（字節(jié)多路）通道、（選擇）通道和（數(shù)組多路）通道三種類型。1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的是什么？ 軟、硬件之間的功能分配以及對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)界面的確定。 2  計(jì)算機(jī)組成和計(jì)

9、算機(jī)實(shí)現(xiàn)有什么關(guān)系？ 計(jì)算機(jī)組成指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指的是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)關(guān)系密切, 有人將它們和稱為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。 3 器件的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響？ 器件的發(fā)展改變了邏輯設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法。器件的發(fā)展也使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的“下移”速度加快。器件的發(fā)展還促進(jìn)了算法、語(yǔ)言和軟件的發(fā)展。 4  解決計(jì)算機(jī)主存與CPU的速度差對(duì)機(jī)器性能的影響，可采用哪些解決方法?  設(shè)置Cache, 采用并行主存系統(tǒng) 5. 簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)RISC結(jié)構(gòu)使用的基本技術(shù)。&

10、#160; (1)按設(shè)計(jì)RISC的一般原則來(lái)設(shè)計(jì) (2)邏輯實(shí)現(xiàn)上采用硬聯(lián)和微程序相結(jié)合 (3)設(shè)置大量工作寄存器并采用重疊寄存器窗口 (4)指令用流水和延遲轉(zhuǎn)移 (5) 采用Cache (6)優(yōu)化得分 6. 什么是軟件的可移植性? 軟件不修改或只經(jīng)少量修改就可由一臺(tái)機(jī)器移植到另一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行 7. 請(qǐng)解釋說(shuō)明常用的4種基本單級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò). 立方體單級(jí)網(wǎng)絡(luò), PM2I網(wǎng)絡(luò), 混洗交換單級(jí)網(wǎng)絡(luò), 蝶形單級(jí)網(wǎng)絡(luò) 8. 什么

11、是中斷響應(yīng)次序和處理次序? 中斷響應(yīng)次序是在同時(shí)發(fā)生多個(gè)不同種類的中斷請(qǐng)求時(shí),中斷響應(yīng)硬件中排隊(duì)器所決定的響應(yīng)次序. 處理次序是各個(gè)中斷請(qǐng)求實(shí)際被處理完畢的順序. 9. 請(qǐng)解釋存儲(chǔ)系統(tǒng)和存儲(chǔ)體系的區(qū)別. 存儲(chǔ)系統(tǒng)是將多種不同工藝的存儲(chǔ)器組織在一起, 但從邏輯上還不能成為一個(gè)整體. 而存儲(chǔ)體系就是從程序員角度來(lái)看, 各種不同工藝的存儲(chǔ)器在邏輯上是一個(gè)整體. 10.  請(qǐng)說(shuō)明一次重疊中通用寄存器組相關(guān)的處理辦法. 處理辦法有推后讀和設(shè)置相關(guān)通路6 計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)要解決的問(wèn)題是什么

12、？ 在所希望能達(dá)到的性能和價(jià)格比的前提下，怎樣最佳、最合理地把各種設(shè)備和部件組織成為一臺(tái)計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)所確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。7 舉例說(shuō)明幾種指令級(jí)高度并行的超級(jí)處理機(jī)？ 超標(biāo)量處理機(jī) 、超長(zhǎng)指令字處理機(jī) 、超流水線處理機(jī) 、超標(biāo)量超流水線處理機(jī)  11. CISC指令系統(tǒng)的含義?  復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，即機(jī)器指令系統(tǒng)變得越來(lái)越龐雜，這就是所謂的CISC指令系統(tǒng)。 14. 什么是并行性？ 只要在同一時(shí)刻或是在同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作，

13、它們?cè)跁r(shí)間上能相互重疊，都體現(xiàn)了并行性。 1.從計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的角度出發(fā)，并行性可分為哪四個(gè)等級(jí)。（1）指令內(nèi)部并行（2）指令間并行（3）任務(wù)級(jí)或過(guò)程級(jí)并行（4）作業(yè)或程序級(jí)并行2.總線的集中式控制方式有哪些？比較它們的硬件復(fù)雜度。集中式控制方式包括：（1）串行鏈接方式（2）定時(shí)查詢方式（3）獨(dú)立請(qǐng)求方式串行鏈接方式的硬件復(fù)雜度最簡(jiǎn)單，其次是定時(shí)查詢方式，獨(dú)立請(qǐng)求方式的硬件復(fù)雜度最大。3.什么是總線的數(shù)據(jù)寬度和數(shù)據(jù)通路寬度？ 數(shù)據(jù)寬度是I/O設(shè)備取得I/O總線后所傳輸數(shù)據(jù)的總量，數(shù)據(jù)通路寬度是數(shù)據(jù)總線的物理寬度，即一個(gè)時(shí)鐘周期所傳送的信息量。4.段式存儲(chǔ)器有何優(yōu)缺點(diǎn)？

14、60;主要優(yōu)點(diǎn)包括：（1）便于大程序分模塊編制；（2）便于幾道程序共用主存中的程序和數(shù)據(jù)；（3）易于以段為單位實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)主要缺點(diǎn)是：（1）無(wú)法高效地為調(diào)入段分配主存區(qū)域；（2）需要設(shè)置段映象表，并為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)立一個(gè)實(shí)主存管理表，并進(jìn)行相應(yīng)的管理5.流水線的向下擴(kuò)展與向上擴(kuò)展分別是什么含義？流水線向下擴(kuò)展是指把流水線的各段（或子過(guò)程）進(jìn)一步細(xì)分，讓每個(gè)子過(guò)程經(jīng)過(guò)的時(shí)間都同等程度減少，以進(jìn)一步提高吞吐率，流水技術(shù)的向上擴(kuò)展可理解為在多個(gè)處理機(jī)之間流水，多個(gè)處理機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)集中處理，各處理機(jī)專門完成其中的一個(gè)任務(wù)。1：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：一種由開關(guān)元件按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)

15、部多個(gè)處理機(jī)或多個(gè)功能部件之間的小相互連接。2：Amdahl定律：系統(tǒng)中某一部件由于采取某種更快的執(zhí)行方式后整個(gè)系統(tǒng)性能的提高與這種執(zhí)行方式的使用頻率或占總執(zhí)行時(shí)間的比例有關(guān)。3.分布存儲(chǔ)多處理機(jī)：是一種SIMD計(jì)算機(jī)，它包含重復(fù)設(shè)置的多個(gè)同樣的處理單元，通過(guò)數(shù)據(jù)尋徑網(wǎng)絡(luò)以一定方式互相連結(jié)，每個(gè)處理單元有各自的本地存儲(chǔ)器。4.Cache存儲(chǔ)器：Cache是位于主存儲(chǔ)器與處理器之間的高速緩沖存儲(chǔ)器，它用來(lái)解決主存儲(chǔ)器與處理器之間速度相差太大的問(wèn)題。5.系列機(jī)：指在一個(gè)廠家內(nèi)生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實(shí)現(xiàn)的一系列不同型號(hào)的機(jī)器。6.透明性：指一種本來(lái)存在的事物或?qū)傩?，從某種角度看似乎

16、不存在現(xiàn)在。7.LRU算法：既近期最少使用算法，它選擇近期最少訪問(wèn)的頁(yè)面作為被替換的頁(yè)面。8.RISC：精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，這種系統(tǒng)中，盡量簡(jiǎn)化指令功能，只保留那些功能簡(jiǎn)單，能在一個(gè)節(jié)拍內(nèi)執(zhí)行完成的指令，較復(fù)雜的功能用一段子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。9.超標(biāo)量處理機(jī)：通常把一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)能夠同時(shí)發(fā)射多條指令的處理機(jī)成為超標(biāo)量處理機(jī)。 RAID：廉價(jià)磁盤冗余陣列或獨(dú)立磁盤冗余陣列10.流水線的鏈接技術(shù)：指一條指令的結(jié)果寄存器可能成為后續(xù)指令的操作數(shù)寄存器的技術(shù)。11.通道流量：指一個(gè)通道在數(shù)據(jù)傳送期間，單位時(shí)間內(nèi)能夠傳送的數(shù)據(jù)量。 12.通道：專門負(fù)責(zé)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入/輸出工作的專用處理機(jī)，能執(zhí)行

17、有限的一組輸入輸出 指令。13.定向：用來(lái)解決寫后讀沖突的。在發(fā)生寫后讀相關(guān)的情況下，在計(jì)算結(jié)果尚未出來(lái)之前，后 面等待使用該結(jié)果的指令并不見(jiàn)得是馬上就要用該結(jié)果。如果能夠?qū)⒃撚?jì)算結(jié)果從其產(chǎn)生的 地方直接送到其它指令需要它的地方，那么就可以避免停頓。  14.向量處理機(jī)： 指令級(jí)并行：簡(jiǎn)稱ILP。是指指令之間存在的一種并行性，利用它，計(jì)算機(jī)可以并行執(zhí)行兩 條或兩條以上的指令。  15.指令的動(dòng)態(tài)調(diào)度：是指在保持?jǐn)?shù)據(jù)流和異常行為的情況下，通過(guò)硬件對(duì)指令執(zhí)行順序進(jìn)行重 新安排，以提高流水線的利用率且

18、減少停頓現(xiàn)象。是由硬件在程序?qū)嶋H運(yùn)行時(shí)實(shí)施的。  16.指令的靜態(tài)調(diào)度：是指依靠編譯器對(duì)代碼進(jìn)行靜態(tài)調(diào)度，以減少相關(guān)和沖突。它不是在程序 執(zhí)行的過(guò)程中、而是在編譯期間進(jìn)行代碼調(diào)度和優(yōu)化的。  17.失效率：CPU 訪存時(shí)，在一級(jí)存儲(chǔ)器中找不到所需信息的概率。  18.失效開銷：CPU 向二級(jí)存儲(chǔ)器發(fā)出訪問(wèn)請(qǐng)求到把這個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)入一級(jí)存儲(chǔ)器所需的時(shí)間。  19.強(qiáng)制性失效：當(dāng)?shù)谝淮卧L問(wèn)一個(gè)塊時(shí)，該塊不在Cache 中，需要從下一級(jí)存儲(chǔ)器中調(diào)入Cache， 這就是強(qiáng)制性失效

19、。  20.容量失效：如果程序在執(zhí)行時(shí)，所需要的塊不能全部調(diào)入Cache 中，則當(dāng)某些塊被替換后又 重新被訪問(wèn)，就會(huì)產(chǎn)生失效，這種失效就稱作容量失效。  21.沖突失效：在組相聯(lián)或直接映象Cache 中，若太多的塊映象到同一組（塊）中，則會(huì)出現(xiàn)該 組中某個(gè)塊被別的塊替換（即使別的組或塊有空閑位置），然后又被重新訪問(wèn)的情況。22.堆棧型機(jī)器：CPU 中存儲(chǔ)操作數(shù)的單元是堆棧的機(jī)器。  23.累加器型機(jī)器：CPU 中存儲(chǔ)操作數(shù)的單元是累加器的機(jī)器。  24.通

20、用寄存器型機(jī)器：CPU 中存儲(chǔ)操作數(shù)的單元是通用寄存器的機(jī)器。25.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)機(jī)器程序員所看到的計(jì)算機(jī)屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。 1-6：從機(jī)器語(yǔ)言程序員看，以下那些是透明的？答：從機(jī)器語(yǔ)言程序看，實(shí)際上也就是從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看的內(nèi)容，那么透明的有：指令緩沖器，時(shí)標(biāo)發(fā)生器，乘法器，主存地址寄存器，先行進(jìn)位鏈，位移器，其余均是不透明的。1-10：想在系列機(jī)中發(fā)展一種新型號(hào)機(jī)器，下列那些設(shè)想是可以考慮的，那些是不行的？(1)新增加字符數(shù)據(jù)類型和若干條字符處理指令，以支持事務(wù)處處理程序的編譯(2)為增強(qiáng)中斷處理功能將中斷分級(jí)由原來(lái)的4級(jí)增加到5級(jí)并重新調(diào)整中斷響應(yīng)優(yōu)

21、先次序(3)在CPU和主存之間增設(shè)Cache存儲(chǔ)器，以克服因主存訪問(wèn)速率過(guò)低而造成的系統(tǒng)瓶頸(4)為解決計(jì)算誤差較大的問(wèn)題，將計(jì)算機(jī)浮點(diǎn)數(shù)下溢處理方法由1法改為ROM存放下溢答：1可以，因?yàn)樗m然屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容但它是新增加的數(shù)據(jù)類型和指令，不會(huì)影響到已有指令所寫的程序的正確運(yùn)行只是現(xiàn)在用新增加的指令來(lái)寫程序，會(huì)使計(jì)算機(jī)的性能和效率變得更好。2不可以，中斷的分級(jí)和中斷的響應(yīng)次序等中斷機(jī)構(gòu)都屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)容，中斷分級(jí)由原來(lái)的4級(jí)增加到5級(jí)應(yīng)當(dāng)還是不允許的，關(guān)鍵是重新調(diào)整了中斷響應(yīng)的優(yōu)先次序，則就使原有程序的中斷響應(yīng)次序發(fā)生了改變，會(huì)映像原有程序工作的正確性。3可以，cache存儲(chǔ)

22、器屬于計(jì)算機(jī)組成，它不會(huì)改變?cè)械南到y(tǒng)程序和應(yīng)用程序，不會(huì)影響到他們的正常運(yùn)行只是有了cache存儲(chǔ)器后，系統(tǒng)的性能有了明顯的提高。4可以，浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)的下溢處理不屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而是計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)所考慮的內(nèi)容。2.設(shè)有兩個(gè)向量C和D，各有4個(gè)元素，在圖中的靜態(tài)雙功能流水線上工作。其中，1->2->3->5組成加法流水線，1->4->5組成乘法流水線。設(shè)每個(gè)流水線所經(jīng)過(guò)的時(shí)間均為t，而且流水線的輸出結(jié)果可以直接返回到輸入或暫存于相應(yīng)的緩沖寄存器中，其延遲時(shí)間和功能切換所需要的時(shí)間都可以忽略不計(jì)。求：該流水線的實(shí)際吞吐率TP和效率。  

23、0;時(shí)間t      實(shí)際吞吐率TP=7/（15t） 效率=32%5.  計(jì)算多級(jí)立方體互連網(wǎng)絡(luò)。 見(jiàn)圖N=8多級(jí)立方體互連網(wǎng)絡(luò)，求當(dāng)輸入端級(jí)控制信號(hào)為S2S1S0=010時(shí)，輸入端為0 1 2 3 4 5 6 7時(shí)，輸出端為：    23016745         。1.  

24、設(shè)一臺(tái)模型機(jī)有7條指令，其使用頻度為： 指令    使用頻度      |      指令    使用頻度 I1       0.03          |    

25、60; I4       0.05  1 1.0I2       0.03          |      I5       0.15  1 0.6I3    

26、   0.04          |      I6       0.3  1 0.3                    &#

27、160;       |      I7       0.4 1 0.15 0 0 0 0.06 0.09 (2) H=2.17 H=2.2 1 0 1 0 0.03 0.03 0.04 0.05 0.15 0.3 0.44-15有一個(gè)Cache存儲(chǔ)器，主存有07共8塊，Cache有4塊，采用組相聯(lián)映像，設(shè)Cache已先后訪問(wèn)并預(yù)取主存的第5，1，3，7塊，現(xiàn)訪存地址流為1，2，4，1，3，7，0

28、，1，2，5，4，6.（1）使用LRU算法，畫出cache內(nèi)各塊替換過(guò)程，（2）求出命中率。答：（1）Cache內(nèi)各塊實(shí)際替換過(guò)程及命中率圖：訪存塊地址1 2 4 1 3 7 0 1 2 5 4 6Cache內(nèi)容0組5* 5* 4 4* 4* 4* 0 0* 0* 5 5* 5* 1 1 1* 1 1 1 1* 1 1 1* 4 41組3* 2 2 2 2* 7 7 7 7* 7* 7* 67 7* 7* 7* 3 3* 3* 3* 2 2 2 2*Cache命中H H H(2) H_c=3/12=0.253.  在一個(gè)5段的流水線處理機(jī)上需經(jīng)9拍才能完成一個(gè)任務(wù)，其預(yù)約表

29、如下表所示。 (1)分別寫出延遲禁止表F、初始沖突向量C；(2)畫出流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；(3)求出最小平均延遲、調(diào)度最佳方案。分別寫出延遲禁止表F = 1,   5,   6,   8,  初始沖突向量C = 1  0   1  1  0  0  0  1 , 最小平均延

30、遲: 3.5拍         調(diào)度最佳方案 （，）4.  如果設(shè)一個(gè)系統(tǒng)有四個(gè)中斷級(jí)，中斷響應(yīng)次序?yàn)?->2->3->4。現(xiàn)要求中斷處理次序改為1->4->3->2,  (1)請(qǐng)畫出中斷級(jí)屏蔽位表。(2) 如果在運(yùn)行用戶程序的過(guò)程中同時(shí)發(fā)生了1,2,3,4 級(jí)中斷, 請(qǐng)畫出此程序運(yùn)行過(guò)程示意圖。(3) 如果在運(yùn)行用戶程序的過(guò)程中同時(shí)發(fā)生了2,3級(jí)中斷, 而在3

31、級(jí)中斷未處理完畢又發(fā)生了4級(jí)中斷, 最后回到用戶程序時(shí)又同時(shí)發(fā)生了1,2級(jí)中斷, 請(qǐng)畫出此程序運(yùn)行過(guò)程示意圖。2-9經(jīng)統(tǒng)計(jì), 某機(jī)器14條指令的使用頻率分別為:  0.01, 0.15, 0.12, 0.03, 0.02, 0.04, 0.02, 0.04,0.01, 0.13, 0.15, 0.14, 0.11, 0.03。請(qǐng)分別求出用等長(zhǎng)碼, 哈夫曼碼, 只有兩種碼長(zhǎng)的擴(kuò)展操作碼的操作碼平均碼長(zhǎng)。

32、60;14條 指令的等長(zhǎng)操作碼的平均碼長(zhǎng)是位，即4位。 1 0.43 0.57 0.24 0.19 0.27 0.30 0.12 0.12 0.08 0.11 0.13 0.14 0.15 0.15 0.05 0.07 3位 0.04 0.04 3位 3位 3位 3位 3位0.02 0.03 0.03 0.04 0.02 0.02 4位0.01 0.01 5位 5位 5位 5位 5位6位 6位葉子上用圓括號(hào)所括起的數(shù)字是表示該頻度指令所用的二進(jìn)位編碼的碼位數(shù)， 所以Huffman編碼的操作碼平均碼長(zhǎng)為·l=3.38位。字符碼的平均碼長(zhǎng)為：·l=3.23位4-8.采用LRU替

33、換算法的頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器共有9頁(yè)空間準(zhǔn)備分配給A、B兩道程序。已知B道程序若為其分配4頁(yè)時(shí)，命中率為8/15；而如果分配5頁(yè)時(shí)，命中率可達(dá)10/15?，F(xiàn)給出A道程序的頁(yè)地址流為2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2，1，4，5。畫出堆棧對(duì)A道程序頁(yè)地址流的模擬處理過(guò)程圖，統(tǒng)計(jì)給其分配4頁(yè)和5頁(yè)時(shí)的命中率；根據(jù)已知條件和上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果，給A、B兩道程序各分配多少頁(yè)時(shí)，可使系統(tǒng)效率最高？答：（1）用堆棧對(duì)A道程序頁(yè)地址流的模擬處理過(guò)程如圖：頁(yè)面地址2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2 1 4 5堆棧內(nèi)容2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2 1 4 52 3 2 1 5 2

34、4 5 3 2 5 2 1 4 3 2 1 5 2 4 5 3 3 5 2 1 3 3 1 1 2 4 4 4 3 5 2 3 3 1 1 1 1 4 3 3命中(n=4)情況(n=5) H H H H H H H H H H H H H H H H H由表計(jì)算可知，分配4頁(yè)時(shí)。H=7/15，分配5頁(yè)時(shí)，H=10/15(2) 給A分配5頁(yè)，給B分配4頁(yè)，其系統(tǒng)效率比給A 4頁(yè)，B5頁(yè)高。前者總命中率：(10/15+8/15)/2=9/15 后者的系統(tǒng)總命中率：(7/5+10/15)/2=8.5/152-10文電由AJ及空格字符組成，其字符出現(xiàn)頻度依次為0.17，0.05，0.20，0.06，0

35、.08，0.03，0.01，0.08，0.13，0.08，0.11。（1）各字符用等長(zhǎng)二進(jìn)制碼編碼，傳送103個(gè)字符時(shí)，共需傳送多少個(gè)二進(jìn)制碼碼位？(2)構(gòu)造哈夫曼樹，寫出各字符的進(jìn)制碼位數(shù)，計(jì)算平均碼長(zhǎng)（3）用Huffman碼傳送103個(gè)字符，比定長(zhǎng)碼傳送，可減少傳送的二進(jìn)制碼碼位數(shù)是多少？答：（1）共需傳送4*103位；(3) 字符碼二進(jìn)制位平均碼長(zhǎng)為·l=3.23位。（3）可減少傳送的二進(jìn)制碼碼位數(shù)為（43.23）*103=770位。3-12設(shè)有8臺(tái)外設(shè)，各設(shè)備要求傳送的工作速率：A.500 B.240 C.100 D.75 E.50 F.40 G.14 H.10(1)(2)掛

36、C,D,E,H,G5臺(tái)設(shè)備，因?yàn)榉裾?，要么掛不夠，要么丟失設(shè)備信息。（3）：（4） 可掛B,C,D,E,F,G,H,但A不掛，否者2-11用于文字處理的某專用機(jī)，每個(gè)文字符用4位十進(jìn)制數(shù)字(09)編碼表示，空格則用表示，在對(duì)傳送的文字符和空格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，得出它們的出現(xiàn)頻度分別為 ；20 0；17 1：6 2；8% 3：11 4：8 5：5 6：8 7：13 8；3 9：1（1）若上述數(shù)字和空格均用二進(jìn)制編碼，試設(shè)計(jì)二進(jìn)制信息位平均長(zhǎng)度最短的編碼；2）若傳送106個(gè)文字符號(hào)(每個(gè)文字符后均跟一個(gè)空格)，按最短的編碼，共需傳送多少個(gè)二進(jìn)制位？（3）若十進(jìn)制數(shù)字和空格均用4位二進(jìn)制碼表示，共需傳送多

37、少個(gè)二進(jìn)制位？解：（1）按所給的十進(jìn)制數(shù)字和空格符出現(xiàn)的頻度，構(gòu)造Huffm an樹如圖2.2所示。這樣，可得到數(shù)字09和空格字符的二進(jìn)制碼的編碼（該編碼不唯一，但平均碼長(zhǎng)肯定是唯一的）如下：；01 (2位) 0；111 (3位) 1：1000 (4位) 2：1001 (4位) 3：001 (3位) 4：1100 (4位) 5：0001 (4位) 6：1101 (4位) 7：101 (3位) 8：00001 (5位) 9：00000 (5位)根據(jù)所產(chǎn)生的Huffman編碼，就可求得其平均的二進(jìn)位碼長(zhǎng)為· l=3.23位 (2)按最短的編碼來(lái)傳送106個(gè)文字符號(hào)，因?yàn)槊總€(gè)文字符又用4位

38、十進(jìn)制數(shù)字，再后跟一個(gè)空格符，所以總共需傳送的二進(jìn)位位數(shù)應(yīng)當(dāng)是106(4+1)3.23位=1.615107位。 (3)若十進(jìn)制數(shù)字和空格均用4位二進(jìn)制碼表示，則共需傳送106(4+1)4位=2107位。  3-5.設(shè)中斷級(jí)屏蔽位“1”對(duì)于應(yīng)開放，“0”應(yīng)對(duì)與屏蔽，各級(jí)中斷處理程序的中斷級(jí)屏蔽位設(shè)置。(1)1-2-3-4其中斷處理次序。（2）畫出程序運(yùn)行過(guò)程示意圖。（1） 中斷處理的次序?yàn)?-3-4-2.（2）：CPU運(yùn)行程序的過(guò)程示意圖如下圖，粗短線代表進(jìn)行交換程序狀態(tài)字的時(shí)間，t為1個(gè)單位時(shí)間。4-12在一個(gè)頁(yè)式二級(jí)虛擬存儲(chǔ)器中，采用FIFO算法進(jìn)行頁(yè)面替換，發(fā)現(xiàn)命中率H

39、太低。 (1)增大輔存容量;  (2)增大主存容量(頁(yè)數(shù)); (3)增大主，輔存的頁(yè)面大??；(4)FIFO改為L(zhǎng)RU;  (5) FIFO改為L(zhǎng)RU，并增大主存容量(頁(yè)數(shù));  (6)FIFO改為L(zhǎng)RU，并增大頁(yè)面大小。 解答：  (1) 增大輔存容量，對(duì)命中率H無(wú)影響。  (2) 增大主存容量(頁(yè)數(shù))，可普遍提高命中率。  (3) 前提是主存的命中率H很低。(4)FIFO改為L(zhǎng)RU，一般可提高命中率。  (5)FIFO改為L(zhǎng)

40、RU，并增大主存容量(頁(yè)數(shù))，一般可使命中率有較大提高。(6)FIFO改為L(zhǎng)RU，并增大頁(yè)面大小，如果原來(lái)頁(yè)面很小，則會(huì)使命中率顯著上升，如果原來(lái)頁(yè)面很大，則會(huì)使命中率下降。3-6 若機(jī)器共有5級(jí)中斷，中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)閘2345，現(xiàn)要求其實(shí)際的中斷處理次序?yàn)閘4523。(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)于屏蔽，“0”對(duì)應(yīng)于開放)；(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(qǐng)求，而在處理第2級(jí)中斷未完成    時(shí)，又同時(shí)出現(xiàn)第l、3、5級(jí)中斷請(qǐng)求，請(qǐng)畫出此程序運(yùn)行過(guò)程示意圖。4-4某虛擬存儲(chǔ)器共

41、有8個(gè)頁(yè)面，每頁(yè)為1024個(gè)字，實(shí)際主存為4096個(gè)字，采用頁(yè)表示法表示地址映像。映像表內(nèi)容：實(shí)頁(yè)號(hào)：裝入位。3.1 1.1 2.0 3.0 2.1 1.0 01 0.0(1) 列出會(huì)發(fā)生頁(yè)面失效的全部虛頁(yè)號(hào)。本題為2.3.5.7(2) 按地址計(jì)算主存實(shí)地址，0.3728.1023.1024.2055.7800.4096.6800答：(1):發(fā)生頁(yè)面失效的全部虛頁(yè)面號(hào)就是頁(yè)映像表中所有裝入位為”0”的行所對(duì)應(yīng)的虛頁(yè)號(hào)的集合，本題為：2，3，5，7、（2） ：虛地址計(jì)算主存地址.虛地址虛頁(yè)號(hào) 頁(yè)內(nèi)位移裝入位虛頁(yè)號(hào) 頁(yè)內(nèi)位移實(shí)地址0 0 013 030723728 3 6560頁(yè)內(nèi)失效無(wú)1023

42、0 102313 102340951024 1 011 010242055 2 70頁(yè)內(nèi)失效無(wú)7800 7 6320頁(yè)內(nèi)失效無(wú)4096 4 012 0204868006 65610 6566564-6設(shè)某程序包含5個(gè)虛頁(yè)，某頁(yè)地址流為4，5，3，2，5，1，3，2，2，5，1，3當(dāng)使用LRU算法替換時(shí)，為獲得最高的命中率，至少應(yīng)分配給該程序幾個(gè)實(shí)頁(yè)？最高命中率多少？頁(yè)地址流453251322513堆棧內(nèi)容S1S2S3S4S5S64543542354523415234315242315423154523141523431524實(shí)頁(yè)數(shù)N=1N=2N=3N=4N5HHHHHHHHHHHHHHHHHH

43、對(duì)程序至少分配4個(gè)實(shí)頁(yè)，可能最高命中率為H=7/124-7有一個(gè)虛擬存儲(chǔ)器，主存有03四頁(yè)位置，程序有07八個(gè)虛頁(yè)，采用全相聯(lián)映像和FIFO替換算法，給出如下承諾供需頁(yè)地址流：2，3，5，2，4，0，1，2，4，6（1） 主存中所裝程序各頁(yè)的變化過(guò)程如圖主存頁(yè)面位置初始狀態(tài)頁(yè)地址流2 3 5 2 4 0 1 2 4 6 055 5 5 5 5 5 5* 2 2 21 4 4 4 4* 4* 6233 3 3 3 3 3* 1 1 1 1322 2 2 2 2* 0 0 0 0 0命中 H H H H H (2) H=5/10=50%4-14 有一個(gè)cache存儲(chǔ)器，主存共分8個(gè)快(0-7)，c

44、ache為4個(gè)塊(0-3)，采用組相聯(lián)映像，組內(nèi)塊數(shù)為2塊，替換算法為近期最久未用過(guò)算法LRU(1) 畫出主存，cache地址的個(gè)字段對(duì)應(yīng)關(guān)系圖(2) 畫出主存，cache空間塊的映像對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖(3) 對(duì)于如下主存地址流：1，2，4，1，3，7，0，1，2，5，4，6，4，7，2如主存中內(nèi)容一開始未裝入cache中，請(qǐng)列出cache中各塊隨時(shí)間的使用狀況。(4) 對(duì)于(3)指出塊失效又發(fā)生塊爭(zhēng)用的時(shí)刻(5) 對(duì)于3指出此期間 cache命中率。答：(1)主存，cache地址中各個(gè)字段的含義，位數(shù)及其映像對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1.(2) 主存，cache空間塊映像對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2圖1： 1位 1位 1位 主存地址 Cache地址 1位 1位主存的第0.1.4.5快只可映像裝入或替換掉物理cache中第0、1塊的內(nèi)容，主存第2，3，6，7塊只可映像裝入或替換掉cache中的第2，3塊內(nèi)容（3） 程序運(yùn)行時(shí)由給出的主存塊地址流可得cache 中各塊的使用狀況，圖時(shí)間T123456789101112131415主存塊地址124137012546472Cache塊0111*1111*111*444