計算機組成原理第9章習題參考答案

1、第9章習題(有關虛擬存儲器的題目)參考答案3. 下述有關存儲器的描述中，正確的是( B、D )A. 多級存儲體系由Cache、主存和虛擬存儲器構成B. 存儲保護的目的是：在多用戶環(huán)境中，既要防止一個用戶程序出錯而破壞系統(tǒng)軟件或其它用戶程序，又要防止用戶訪問不是分配給他的主存區(qū)，以達到數(shù)據(jù)安全與保密的要求。C. 在虛擬存儲器中，外存和主存以相同的方式工作，因此允許程序員用比主存空間大得多的外存空間編程。D. Cache和虛擬存儲器這兩種存儲器管理策略都利用了程序的局部性原理。5虛擬段頁式存儲管理方案的特性為( D )A.空間浪費大、存儲共享不易、存儲保護容易、不能動態(tài)連接。B.空間浪費小、存儲共

2、享容易、存儲保護不易、不能動態(tài)連接。C.空間浪費大、存儲共享不易、存儲保護容易、能動態(tài)連接。D.空間浪費小、存儲共享容易、存儲保護容易、能動態(tài)連接。6. 某虛擬存儲器采用頁式存儲管理，使用LRU頁面替換算法，若每次訪問在一個時間單位內完成，頁面訪問序列如下：1、8、1、7、8、2、7、2、1、8、3、8、2、1、3、1、7、1、3、7。已知主存只允許放4個頁面，初始狀態(tài)時4個頁面是全空的，則頁面失效次數(shù)是_6_。解答過程： LRU算法的思想：每頁設置一個計數(shù)器，每次命中一頁，該頁對應的計數(shù)器清零，其他各頁的計數(shù)器加1；需要替換時，將計數(shù)值最大的頁換出，所以，對應的訪問過程及相應的計數(shù)器的內容、

3、替換結果如下：訪問序列18178272183821317137調入的頁號a11111111111111111111b8888888888888887777c77777773333333333d222222222222222各計數(shù)器的值a01012345012340101012b0120123401012340120c01201230123012301d010123401234567注：紅色標注的頁是未命中的訪問共6次7. 主存容量為4MB，虛存容量為1GB，則虛擬地址和物理地址各為多少位?如頁面大小為4KB，則頁表長度是多少?解：主存容量為4MB，物理地址22位虛存容量為1GB，虛擬地址30位

4、頁表長度，即頁面數(shù)=1GB/ 4KB=218=256K8. 設某系統(tǒng)采用頁式虛擬存儲管理，頁表存放在內存中。(1) 如果一次內存訪問使用50ns，訪問一次主存需用多少時間?(2) 如果增加TLB，忽略查找頁表項占用的時間，并且 75%的頁表訪問命中TLB，內存的有效訪問時間是多少？解：(1) 若頁表存放在主存中，則要實現(xiàn)一次主存訪問需兩次訪問主存：一次是訪問頁表，確定所存取頁面的物理地址；第二次才根據(jù)該地址存取頁面數(shù)據(jù)。故訪問一次主存的時間為50×2=100(ns)(2) 75%×50+(1-75%) ×2×50=62.5(ns)9.某計算機的存儲系統(tǒng)由

5、cache，主存和磁盤構成。cache的訪問時間為15ns；如果被訪問的單元在主存中但不在cache中，需要用60ns的時間將其裝入cache，然后再進行訪問；如果被訪問的單元不在主存中，則需要10ms的時間將其從磁盤中讀入主存，然后再裝入cache中并開始訪問。若cache的命中率為90%，主存的命中率為60%，求該系統(tǒng)中訪問一個字的平均時間。解：被訪問的字在cache中的概率為 不在cache中但在主存中的概率為：(1-0.9)× 不在cache也不在主存中的概率為：(1-0.9)×所以， 一個字的訪問時間為：15×0.9+(15+60)×0.06+

6、(15+60+10×106) ×=13.5+4.5+400003=400021(ns)10.某頁式存儲管理，頁大小為2KB，邏輯地址空間包含16頁，物理空間共有8頁，邏輯地址應用多少位？主存物理空間有多大？解：邏輯地址空間包含16頁，頁大小為2KB，所以邏輯地址空間為32KB，邏輯地址應用4+11=15位物理空間共有8頁，頁大小為2KB，所以主存物理空間16KB 11.在一個分頁虛存系統(tǒng)中，用戶虛地址空間為32頁，頁長1KB，主存物理為16KB。已知用戶程序有10頁長，若虛頁0、1、2、3已經(jīng)被調入到主存8、7、4、10頁中請問虛地址0AC5和1AC5(十六進制)對應的物理

7、地址是多少？解：頁長1KB，所以頁內地址為10位。主存物理頁面數(shù)：16頁，共14位地址碼(其中頁面號4位，頁內地址10位)用戶虛地址空間：32頁，頁面號為031；共15位地址碼(其中頁面號5位，頁內地址10位)0AC5H=00010，1011000101B，頁面號為2，已被調入到主存頁4，所以，物理地址中的頁面號為4，頁內地址與虛地址的頁內地址相同，所以是：0100，1011000101=12C5H1AC5H=00110，1011000101B，頁面號為6，未被調入到主存頁中，所以無物理地址，會發(fā)生缺頁中斷。12.段式虛擬存儲器對程序員是否透明？請說明原因。解：虛擬管理是由軟件(操作系統(tǒng))和硬

8、件共同完成，由于軟件的介入，虛存對實現(xiàn)存儲管理系統(tǒng)程序不透明。而段是按照程序的自然分界劃分的長度可以動態(tài)改變的區(qū)域。通常，程序員把子程序、操作數(shù)和常數(shù)等不同類型的數(shù)據(jù)劃分到不同的段中，并且每個程序可以有多個相同類型的段。由于分段是由程序員完成的，所以段式虛擬存儲器對程序員而言不是透明的，但虛存到實存的地址映射是由系統(tǒng)軟件輔助完成的，故對應用程序而言，段式虛擬存儲器是“半透明”的。13.在一個進程的執(zhí)行過程中，是否其所有頁面都必須處在主存中？解：在有虛擬存儲管理系統(tǒng)中，程序不是一次整體裝入內存才運行，所以不是所有頁面都必須處在主存中，而是根據(jù)程序的局部性，有的頁面在主存，有的頁面在輔存。14.為什么在頁式虛擬存儲器地址變換時可以用物理頁號與頁內偏移量直接拼接成物理地址，而在段式虛擬存儲器地址變換時必須用段起址與段內偏移量相加才能得到物理地址？解：由于物理頁與虛擬頁的頁面大小相同，且為2的整數(shù)次冪，所以頁式虛擬存儲器地址變換時可以用物理頁號與頁內偏移量直接拼接成物理地址。而段式虛擬存儲器的各段大小不同，且段起始地址任意，所以必須用段起址與段內偏移量相加才能得到物理地址。15.在虛存實現(xiàn)過程中