計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)期末總結(jié)復(fù)習(xí)題包括

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末總結(jié)復(fù)習(xí)題包含答案計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末總結(jié)復(fù)習(xí)題包含答案17/17計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末總結(jié)復(fù)習(xí)題包含答案《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》期末復(fù)習(xí)題答案系別_________班級(jí)_________姓名__________學(xué)號(hào)__________一、填空題（每空1分）1.依據(jù)弗林（Flynn）分類法，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以分為4類：SISD計(jì)算機(jī)、（SIMD計(jì)算機(jī)）、（MISD計(jì)算機(jī)）和（MIMD計(jì)算機(jī)）。改良今后的馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的只需特色是儲(chǔ)蓄器為中心，總線結(jié)構(gòu)，分別控制。3.目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的儲(chǔ)蓄系統(tǒng)是一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，其各層分別為：（通用寄存器，高速緩存，主存，輔存，脫機(jī)大容量儲(chǔ)蓄器）。4.高速緩沖儲(chǔ)蓄器的地址映象方式有三種，它們分別是：（全向量方式，直接相聯(lián)方式，組相聯(lián)方式）。5.虛假儲(chǔ)蓄器的三種管理方式是（段式管理，頁式管理和段頁式管理）。6.目前計(jì)算機(jī)中常用數(shù)占有（用戶定義數(shù)據(jù)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)和指令數(shù)據(jù)）三各樣類。7.平?？赡艹霈F(xiàn)的流水線的有關(guān)性有（資源有關(guān)，數(shù)占有關(guān)和控制有關(guān)）。8.解決中止惹起的流水線斷流的方法有（不精準(zhǔn)斷點(diǎn)法和精準(zhǔn)斷點(diǎn)法）。9.目前向量辦理機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩種：（儲(chǔ)蓄器－儲(chǔ)蓄器型和寄存器－寄存器型）。10.通用計(jì)算機(jī)基本指令分為5類，它們分別是：（數(shù)據(jù)傳達(dá)類，運(yùn)算類，程序控制類，輸入輸出類，辦理機(jī)控制和調(diào)試類）。11．履行指令x1=x2+x3；x4=x1-x5會(huì)惹起（RAW）種類的數(shù)占有關(guān)，履行指令x5=x4*x3；x4=x0+x6會(huì)惹起（WAR）種類的數(shù)占有關(guān)，履行指令x6=x1+x2；x6=x4*x5會(huì)惹起（WAW）種類的數(shù)占有關(guān)。12．多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，平常出現(xiàn)的4種通訊模式是（單播模式，選播模式，廣播模式和會(huì)議模式）。13.傳統(tǒng)的馮?諾依曼計(jì)算機(jī)是以控制驅(qū)動(dòng)方式工作，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式工作的典型計(jì)算機(jī)是（數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)），以需求驅(qū)動(dòng)方式工作的典型計(jì)算機(jī)是（歸約機(jī)），以模式般配驅(qū)動(dòng)方式工作的典型計(jì)算機(jī)是（人工智能計(jì)算機(jī)）。二、名詞解說（每題2分）1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言程序員或編譯程序編寫者所看到的外特色，是硬件子系統(tǒng)的見解結(jié)構(gòu)及其功能特色。2.系列機(jī)：所謂系列機(jī)是指同一廠家生產(chǎn)的擁有同樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但采納了不同樣的構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，形成了不同樣型號(hào)的多種機(jī)型。模擬:模擬是指用軟件的方法在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，被模擬的機(jī)器是不存在的，稱為虛假機(jī)，履行模擬程序的機(jī)器稱宿主機(jī)。程序的局部性原理:程序接見局部性原理說了然計(jì)算機(jī)在程序履行過程中表現(xiàn)出的一種規(guī)律，即程序常常重學(xué)習(xí)參照復(fù)使用它剛剛使用過的數(shù)據(jù)和指令。局部性分為時(shí)間上的局部性和空間上的局部性兩種。所謂時(shí)間局部性是指近期被接見的代碼，很可能不久又將再次被接見；空間局部性是指地址上相周邊的代碼可能會(huì)被連續(xù)地接見。5.MIPS：它表示每秒百萬條指令數(shù)。6.高速緩沖儲(chǔ)蓄器:高速緩沖儲(chǔ)蓄器是存在于主存與CPU之間的一級(jí)儲(chǔ)蓄器，由靜態(tài)儲(chǔ)蓄芯片（SRAM）構(gòu)成，容量比較小但速度比主存高得多，湊近于CPU的速度。虛假儲(chǔ)蓄器:虛假儲(chǔ)蓄器是由主儲(chǔ)蓄器和協(xié)助儲(chǔ)蓄器構(gòu)成，經(jīng)過必然的軟件和硬件的支持，使得CPU可以接見的儲(chǔ)蓄器擁有近似于主存的速度和近似于輔存的容量?？毂?為了提升地址變換速度，縮短查表時(shí)間，采納一個(gè)小容量的、高速的有關(guān)儲(chǔ)蓄零件，用來寄存目前最常常用到的那一部分頁表，采納按內(nèi)容相聯(lián)方式進(jìn)行接見。這樣，查頁表的時(shí)間就相當(dāng)于接見小容量的有關(guān)儲(chǔ)蓄器的時(shí)間，進(jìn)而大大地提升了速度，這個(gè)小容量有關(guān)儲(chǔ)蓄器稱為快表。9.程序定位：把一個(gè)程序交給辦理機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必然第一把這個(gè)程序的指令和數(shù)據(jù)裝入到主儲(chǔ)蓄器中。一般狀況下，程序所分派到的主存物理空間與程序自己的邏輯地址空間是不同樣的，把指令和數(shù)據(jù)中的邏輯地址(相對(duì)地址)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞔嫖锢淼刂?絕對(duì)地址)的過程稱為程序定位。10.延緩轉(zhuǎn)移技術(shù)：為了使指令流水線不停流，在轉(zhuǎn)移指令今后插入一條不有關(guān)的有效的指令，而轉(zhuǎn)移指令被延緩履行，這類技術(shù)稱為延緩轉(zhuǎn)移技術(shù)。11.窗口重疊技術(shù)：為了能更簡單、更直接地實(shí)現(xiàn)過程與過程之間的參數(shù)傳達(dá)，大部分RISC機(jī)器的CPU中都設(shè)置有數(shù)目較大的寄存器組，讓每個(gè)過程使用一個(gè)有限數(shù)目的寄存器窗口，并讓各個(gè)過程的寄存器窗口部分重疊，這就是窗口重疊技術(shù)。12.流水線技術(shù)：把一個(gè)重復(fù)的時(shí)序過程分紅若干個(gè)子過程，每個(gè)子過程都可以有效地在其專用功能段上和其余子過程同時(shí)履行的一種技術(shù)，稱為流水線技術(shù)。動(dòng)向流水線：動(dòng)向流水線在同一時(shí)間內(nèi)贊成按多種不同樣運(yùn)算的聯(lián)系方式工作。靜態(tài)流水線：靜態(tài)流水線在同一時(shí)間內(nèi)只好按一種運(yùn)算的聯(lián)系方式工作。學(xué)習(xí)參照線性流水線：線性流水線中，從輸入到輸出，每個(gè)功能段只贊成經(jīng)過一次，不存在反應(yīng)回路。非線性流水線：非線性流水線存在反應(yīng)回路，從輸入到輸出過程中，某些功能段將數(shù)次經(jīng)過流水線，這類流水線合適于進(jìn)行線性遞歸的運(yùn)算。流水線的吞吐率：流水線單位時(shí)間達(dá)成的任務(wù)數(shù)。超流水線計(jì)算機(jī)：超級(jí)流水線結(jié)構(gòu)是把每一個(gè)流水線(一個(gè)周期)分紅多個(gè)(比方3個(gè))子流水線，而在每一個(gè)子流水線中拿出的仍只有一條指令，但總的來看，在一個(gè)周期內(nèi)拿出了三條指令。即在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以分時(shí)發(fā)射多條指令的辦理機(jī)。向量的分段開采技術(shù)：當(dāng)向量的長度大于向量寄存器的長度時(shí)，必然把長向量分紅長度固定的段，采納循環(huán)結(jié)構(gòu)辦理這個(gè)長向量，這類技術(shù)稱為向量循環(huán)開采技術(shù)，也稱為向量分段開采技術(shù)。三、簡答題（每題5分）什么是儲(chǔ)蓄系統(tǒng)？答：儲(chǔ)蓄系統(tǒng)是兩個(gè)或兩個(gè)以上的速度、容量、價(jià)錢不同樣的儲(chǔ)蓄器采納硬件，軟件或軟、硬件聯(lián)合的方法聯(lián)系成一個(gè)系統(tǒng)，使得整個(gè)系統(tǒng)看起來象一個(gè)儲(chǔ)蓄器，其速度湊近此中最快的一個(gè)，容量湊近此中最大的一個(gè)，價(jià)錢湊近此中最廉價(jià)的一個(gè)。簡述全相聯(lián)映象規(guī)則。答：1）主存與緩存分紅同樣大小的數(shù)據(jù)塊。2）主存的某一數(shù)據(jù)塊可以裝入緩存的隨意一塊空間中。簡述直接相聯(lián)映象規(guī)則。答：1）主存與緩存分紅同樣大小的數(shù)據(jù)塊。2）主存容量應(yīng)是緩存容量的整數(shù)倍，將主存空間按緩存的容量分紅區(qū)，主存中每一區(qū)的塊數(shù)與緩存的總塊數(shù)相等。（3）主存中某區(qū)的一塊存入緩存時(shí)只好存入緩存中塊號(hào)同樣的地址。4.惹起Cache與主存內(nèi)容不一致的原由是什么？為了保持Cache的一致性，在學(xué)習(xí)參照單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一般采納哪些舉措？答：不一致的原由：因?yàn)镃PU寫Cache，沒有立刻寫主存因?yàn)镮/O辦理機(jī)或I/O設(shè)施寫主存采納舉措：（1）全寫法，亦稱寫直抵法(WT法—Writethrough)方法：在對(duì)Cache進(jìn)行寫操作的同時(shí)，也對(duì)主存該內(nèi)容進(jìn)行寫入。2）寫回法（WB法—Writeback）方法：在CPU履行寫操作時(shí),只寫入Cache,不寫入主存。．影響虛假儲(chǔ)蓄器命中率的要素有哪些？它們是怎樣影響的？答：1）頁面大小：當(dāng)頁面比較小時(shí)，跟著頁面的增大，命中率顯然提升，但當(dāng)頁面增大到必然值時(shí)，命中率不再增大，而跟著頁面的增大而降落。2）主存容量：當(dāng)主存容量增添時(shí)，命中率不停提升；當(dāng)容量增大到必然程度后，命中率的提升就不大了。3）頁面調(diào)動(dòng)方式：頁面的調(diào)動(dòng)都是發(fā)生在產(chǎn)生缺頁中止時(shí)進(jìn)行，所以在程序剛開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)命中率很低，為此可以采納預(yù)取式調(diào)動(dòng)法，提升命中率。模擬與仿真的主要差異和合適場合是什么？答：模擬是指用軟件的方法在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，被模擬的機(jī)器是不存在的，稱為虛假機(jī)，履行模擬程序的機(jī)器稱宿主機(jī)。因?yàn)槟M采納純軟件解說履行方法，所以運(yùn)轉(zhuǎn)速度較慢，及時(shí)性差。所以只合適于移植運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間短，使用次數(shù)少，并且在時(shí)間上沒有拘束和限制的軟件。仿真是指用微程序的方法在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。履行微程序的機(jī)器為宿主機(jī)，被實(shí)現(xiàn)的為目標(biāo)機(jī)。仿真的運(yùn)轉(zhuǎn)速度比模擬快，但仿真計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所以關(guān)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異較大的機(jī)器難于用仿真的方法實(shí)現(xiàn)軟件移植。什么是程序直接定位方式？什么是程序靜態(tài)定位方式？答：(1)直接定位方式程序員在編寫程序時(shí)或編譯程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)行編譯時(shí)，就已經(jīng)的確知道該程序應(yīng)占用的主存物理空間。所以可以直接使用實(shí)質(zhì)主存物理地址來編寫或編譯程序。目前大多不用這類方式。(2)靜態(tài)定位方式專門用裝入程序來達(dá)成并要求程序自己可以重定位。在程序裝入主存的過程中，把那些帶有表記的指令或數(shù)據(jù)中的邏輯地址所有變?yōu)橹鞔娴奈锢淼刂?，集中一次完成地址變換，一旦裝入主存就不可以再改動(dòng)了。8.什么是程序動(dòng)向定位方式？答：動(dòng)向定位方式是利用近似變址尋址方法，有硬件支持達(dá)成。程序裝入主存時(shí)，指令或數(shù)據(jù)地址不作改正，只把主存的初步地址裝入該程序?qū)?yīng)的基址寄存器中。在程序運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用地址加法器，指令中的邏輯地址與已經(jīng)寄存在基址寄存器中的程序初步地址相加，就形成學(xué)習(xí)參照了主存的物理地址。指令的地址碼不需所有改正。．什么是指令的重疊解說方式？重疊解說方式有哪三種？答：所謂重疊解說方式，即是在兩條相鄰指令的解說過程中，某些不同樣解說階段在時(shí)間上存在重疊部分。重疊解說方式分三種：一次重疊、先行控制技術(shù)和多操作零件并行。什么是數(shù)占有關(guān)，數(shù)占有關(guān)矛盾可分為哪三各樣類？答：數(shù)占有關(guān)是在幾條周邊的指令間共用同樣的操作數(shù)時(shí)發(fā)生的。比方，指令零件中的某一條指令在進(jìn)行操作數(shù)地址計(jì)算時(shí)要用到一個(gè)通用寄存器的內(nèi)容，而這個(gè)通用寄存器的內(nèi)容又要由這條指令前的另一條指令產(chǎn)生，但前面那條指令還未進(jìn)入履行零件，還未產(chǎn)生通用寄存器的內(nèi)容，這時(shí)指令零件中的那條指令只好停下來等候。數(shù)占有關(guān)矛盾可分為RAW、WAR和WAW三各樣類。若有一個(gè)經(jīng)解說實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)，可以按功能區(qū)分紅4級(jí)。每一級(jí)為了履行一條指令需要下一級(jí)的N條指令解說。若履行第一級(jí)的一條指令需K(ns)時(shí)間，那么履行第2、3、4級(jí)的一條指令各需要用多少時(shí)間(ns)?解：∵第二級(jí)的一條指令需第1級(jí)的N條指令解說∴第二級(jí)的一條指令履行時(shí)間為NKns；第三級(jí)的一條指令履行時(shí)間為N2Kns；第四級(jí)的一條指令履行時(shí)間為N3Kns。假定將某系統(tǒng)的某一零件的辦理速度加快到10倍，但該零件的原辦理時(shí)間僅為整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的40%，則采納加快舉措后能使整個(gè)系統(tǒng)的性能提升多少？解：由題意可知fe=0.4,re=10,依據(jù)Amdahl定律Te11SP(10.4)0.4/10To若某機(jī)要求有：三地址指令4條，單地址指令192條，零地址指令16條。設(shè)指令字長為12位，每個(gè)地址碼長3位。問可否以擴(kuò)展操作碼為其編碼？學(xué)習(xí)參照簡述馮。諾依曼計(jì)算機(jī)的特色。答：一般認(rèn)為其主要特色有以下幾點(diǎn)：機(jī)器以運(yùn)算器為中心。除了達(dá)成運(yùn)算之外，機(jī)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸都經(jīng)過運(yùn)算器。各零件的操作以及它們之間的協(xié)調(diào)由控制器集中控制。儲(chǔ)蓄器按一維線性編址，次序接見儲(chǔ)蓄器地址單元，每個(gè)儲(chǔ)蓄單元的位數(shù)固定。程序儲(chǔ)蓄，指令和數(shù)據(jù)無差異寄存在儲(chǔ)蓄器中，指令和數(shù)據(jù)同樣可以送到運(yùn)算器中進(jìn)行運(yùn)算，指令與數(shù)據(jù)的差異主要在于地址地區(qū)不同樣。指令在儲(chǔ)蓄器中按其履行次序寄存，由一個(gè)次序控制器（亦稱程序計(jì)數(shù)器或指令計(jì)數(shù)器）指定立刻被履行的指令地址。每讀取一條指令后，計(jì)數(shù)器自動(dòng)按次次遞加。指令由操作碼和地址碼構(gòu)成，操作碼指明操作種類，地址碼指明操作數(shù)的地址和結(jié)果地址。數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示。試述頁式管理虛假儲(chǔ)蓄器的工作過程。答：頁式管理是將主存空間與虛存空間按固定的大小區(qū)分紅塊，每塊稱為一頁。頁的大小和區(qū)分與程序的邏輯功能沒關(guān)，由操作系統(tǒng)軟件來履行。一般而言，一頁的大小應(yīng)當(dāng)是512Bit的整數(shù)倍，因?yàn)閰f(xié)助磁盤儲(chǔ)蓄的物理塊的大小為512Bit。虛頁中的頁稱為虛頁，實(shí)存中的各頁稱為實(shí)頁，各虛頁與實(shí)頁之間按全相聯(lián)方式映象，也就是虛頁中的一頁，可以存入主存中的隨意一頁的地址。當(dāng)CPU給出所要接見的虛地址后，依據(jù)用戶號(hào)接見基址寄存器，求得用戶的頁表首地址Pa，此后與虛地址中的虛頁號(hào)P相加，獲取該頁的表目，由此表目中得到該頁存入主存中的實(shí)頁號(hào)為p，將該頁號(hào)讀出與頁內(nèi)陸址組裝即可獲取主存的實(shí)質(zhì)地址。簡述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用軟件實(shí)現(xiàn)和用硬件實(shí)現(xiàn)各自的優(yōu)弊端。答：硬件實(shí)現(xiàn):速度快、成本高；靈巧性差、占用內(nèi)存少。軟件實(shí)現(xiàn):速度低、復(fù)制開銷低;靈巧性好、占用內(nèi)存多。簡述字節(jié)多路、數(shù)組多路和選擇通道的數(shù)據(jù)傳達(dá)方式。學(xué)習(xí)參照答：（1）字節(jié)多路通道：用于連結(jié)多臺(tái)慢速外設(shè)，一般采納字節(jié)交叉?zhèn)鬟_(dá)數(shù)據(jù)的方式，即連結(jié)在通道上的各個(gè)設(shè)施輪番占用一個(gè)很短的時(shí)間片（平常小于100微秒）傳輸一個(gè)字節(jié)。2）選擇通道：是指每一個(gè)通道連結(jié)一臺(tái)高速外設(shè)，也可以連結(jié)多臺(tái)同樣的高速外設(shè)，但通道只好對(duì)各臺(tái)外設(shè)串行服務(wù)。當(dāng)某一設(shè)施工作時(shí)，則通道與該設(shè)施相連，向抵達(dá)整個(gè)數(shù)組傳達(dá)完后，才可能轉(zhuǎn)向?yàn)槠溆嘣O(shè)施服務(wù)。3）數(shù)組多路通道：數(shù)組多路通道是字節(jié)多路通道與選擇通道工作方式的綜合，是在數(shù)組傳達(dá)的基礎(chǔ)上，再分時(shí)為多個(gè)高速外設(shè)服務(wù)。它每次選擇一個(gè)高速設(shè)施后傳達(dá)一個(gè)數(shù)據(jù)塊，并輪番為多臺(tái)外面設(shè)施服務(wù)。每臺(tái)高速外設(shè)，如磁盤，其工作時(shí)間有尋址時(shí)間與傳達(dá)時(shí)間之分。而尋址時(shí)間很長，在這段時(shí)間中其實(shí)不需要通道的控制，所以是通道安閑時(shí)間，那么通道可認(rèn)為其余準(zhǔn)備好的高速外設(shè)服務(wù)。四、問答與計(jì)算題（每題15分）某機(jī)主存容量為512KB，Cache的容量為32KB，每塊的大小為16個(gè)字（或字節(jié)）。劃出全相聯(lián)方式主、緩存的地址格式、目錄表格式及其容量。答：主存塊數(shù)：512K/16＝32K＝215；緩存塊數(shù)：32K/16＝2K＝211；塊內(nèi)陸址：16＝2418430主存地址主存塊號(hào)Bi塊內(nèi)陸址14430緩存地址緩存塊號(hào)Bi塊內(nèi)陸址26121110目錄表主存塊地址緩存塊地址有效位容量：與緩沖塊數(shù)目同樣即211＝2048(或32K/16＝2048)。主存容量為512KB，Cache的容量為32KB，每塊為64個(gè)字（或字節(jié)），緩存共分128組。劃出組相聯(lián)方式主、緩存的地址格式、目錄表格式及其容量。479答：主存區(qū)數(shù)：512K/32K＝16＝2；緩存組數(shù)：128＝2；緩存塊數(shù)：32K/64＝512＝2；26組內(nèi)塊數(shù)：512/128＝4＝2；塊內(nèi)陸址：64＝2學(xué)習(xí)參存地址區(qū)號(hào)組號(hào)塊號(hào)塊內(nèi)陸址1487650緩存地址組號(hào)緩存塊號(hào)塊內(nèi)陸址8543210目錄表區(qū)號(hào)塊號(hào)緩存塊號(hào)有效位容量：與緩沖塊數(shù)目同樣即29＝512(或32K/64＝512)。3.什么是方體置換？寫出方體置換函數(shù)的表達(dá)式，假定互聯(lián)網(wǎng)有16個(gè)結(jié)點(diǎn)，請(qǐng)畫出4個(gè)方體置換函數(shù)（即C0，C1，C2，C3）的輸入端與輸出端的連結(jié)關(guān)系。答：方體置換是實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制地址編號(hào)中第k位位值不同樣的輸入端輸出端之間的連結(jié)。其表達(dá)式為：Ck(Xn1Xn2Xk1XkXk1X0)(Xn1Xn2Xk1XkXk1X0)C0立方置換函數(shù)：C0(X3X2X1X0)(X3X2X1X0)00000000000100010010001000110011010001000101010101100110011101111000100010011001101010101011101111001100110111011110111011111111學(xué)習(xí)參照C1立方置換函數(shù)：0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111C2立方置換函數(shù)：000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110學(xué)習(xí)參照1111

C1(X3X2X1X0)(X3X2X1X0)0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111C2(X3X2X1X0)(X3X2X1X0)0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111C3立方置換函數(shù)：C2(X3X2X1X0)(X3X2X1X0)00000000000100010010001000110011010001000101010101100110011101111000100010011001101010101011101111001100110111011110111011111111學(xué)習(xí)參照在頁式虛假儲(chǔ)蓄器中，一個(gè)程序由P1～P5共5個(gè)頁面構(gòu)成。在程序履行過程中挨次接見的頁面以下：P2，P3，P2，P1，P5，P2，P4，P5，P3，P2，P5，P2假定系統(tǒng)分派給這個(gè)程序的主存有3個(gè)頁面，分別采納FIFO、LFU和OPT三種頁面取代算法對(duì)這3頁主存進(jìn)行調(diào)動(dòng)。1）畫出主存頁面調(diào)入、取代和命中的狀況表。2）統(tǒng)計(jì)三種頁面取代算法的頁命中率。解：三種取代算法的取代過程：頁地址流2321524532522222*555*5*3333*FIFO3333*2222*2*55命中3次111*44444*2調(diào)調(diào)命調(diào)替替替命替命替替進(jìn)進(jìn)中進(jìn)換換換中換中換換222152453252LRU33215245325命中5次3*2*1*5*2*4*5*3*3*調(diào)調(diào)命調(diào)替命替命替替命命進(jìn)進(jìn)中進(jìn)換中換中換換中中222222*4*4*4*222OPT3333*33333*33命中6次1*55555555調(diào)調(diào)命調(diào)替命替命命替命命進(jìn)進(jìn)中進(jìn)換中換中中換中中一個(gè)有快表和慢表的頁式虛假儲(chǔ)蓄器，最多有64個(gè)用戶，每個(gè)用戶最多要用1024個(gè)頁面，每頁4K字節(jié)，主存容量8M字節(jié)。（1）寫出多用戶虛地址的格式，并標(biāo)出各字段的長度。學(xué)習(xí)參照2）寫出主存地址的格式，并標(biāo)出各字段的長度。3）快表的字長為多少位？分幾個(gè)字段？各字段的長度為多少位？4）慢表的容量是多少個(gè)儲(chǔ)蓄字？每個(gè)儲(chǔ)蓄字的長度為多少位？答：用戶號(hào)：64＝26，虛頁號(hào)：1024＝210，頁內(nèi)陸址：4K＝212，主存頁數(shù)：8M/4K＝211（1）多用戶虛地址：用戶號(hào)（6位）＋虛頁號(hào)（10位）＋頁內(nèi)陸址（12位）共28位（2）主存地址：主存實(shí)頁號(hào)（11位）＋頁內(nèi)陸址（12位）共23位（3）快表字長27位；分3個(gè)字段：用戶號(hào)6位，虛頁號(hào)10位，實(shí)頁號(hào)11位（4）慢表容量為（）1＝12位。26+10，每個(gè)儲(chǔ)蓄字長為：主存頁號(hào)＋一個(gè)程序由五個(gè)虛頁構(gòu)成，采納LFU取代算法，在程序履行過程中挨次訪問的地址流以下：4，5，3，2，5，1，3，2，3，5，1，31）可能的最高頁命中率是多少？2）最少要分派給該程序多少個(gè)主存頁面才能獲取最高的命中率。3）假如在程序履行過程中接見一個(gè)頁面，均勻要對(duì)該頁面內(nèi)的儲(chǔ)蓄單元接見1024次，求接見儲(chǔ)蓄單元的命中率。解：（1）因?yàn)樵陧摰刂妨髦谢ゲ煌瑯拥捻摴灿?頁，所以最多分派5個(gè)主存頁面即可獲得最高頁中命中率，可能的最高命中率為1257H12122）因?yàn)長FU取代算法為貨倉型換算法，即跟著分派給該程序的主存頁面數(shù)的減少，其命中率單一遞減，所認(rèn)為獲取最高命中率H＝7/12，可采納逐漸減少所分派的主存頁數(shù)的方法來計(jì)算，若分派n個(gè)主存頁面時(shí)可獲取最高命中率，但分派n－1個(gè)頁面時(shí)命中率卻減少，則此時(shí)我們可以得出這樣的結(jié)論：最少要分派給該程序n個(gè)主存頁面才能獲取最高的命中率。由表可知，最少要分派給該程序4個(gè)主存頁面才能獲取最高的命中率。頁地址流453251322513S(1)453251322513學(xué)習(xí)參照堆S(2)45325133251棧S(3)4532511325內(nèi)S(4)443255132容S(5)4444444S(6)n=1H實(shí)n=2H頁n=3HH數(shù)n=4HHHHHHHn>=5HHHHHHH（3）接見儲(chǔ)蓄單元的命中率為H1024125102412值得說明的是，在此例中，只管LFU屬于貨倉取代算法，可是分派的實(shí)質(zhì)頁數(shù)n也并不是越多越好，當(dāng)命中率H達(dá)到飽和后，實(shí)質(zhì)頁數(shù)n的增添不只不會(huì)提升命中率，反而會(huì)使實(shí)存的利用率降落。假定一臺(tái)模型計(jì)算機(jī)共有10種不同樣的操作碼，假如采納固定長操作碼需要4位。已知各樣操作碼在程序中出現(xiàn)的概率以下表所示，計(jì)算采納Huffman編碼法的操作碼均勻長度，并計(jì)算固定長操作碼和Huffman操作碼的信息冗余量（假定最短均勻長度H＝位）。指令序號(hào)指令使用頻度Pi指令序號(hào)指令使用頻度PiI1I6I2I7I3I8I4I9I5I10答：結(jié)構(gòu)Huffman樹以下：學(xué)習(xí)參照101110010100101010Huffman編碼以下表：指令號(hào)指令使Huffman碼長指令號(hào)指令使Huffman碼長用頻度Pi編碼用頻度Pi碼I1102I601104I20003I701114I30013I811104I40103I9111105I51103I10111115Huffman編碼的均勻碼長為：10Pili0.172(0.150.150.130.12)3(0.090.080.07)4(0.030.01)5i1冗余量＝（－）＝1.59%固定碼長：log210＝4冗余量＝（4－）/4＝22.5%．一臺(tái)模型機(jī)的各條指令的頻度以下：ADD（加）：43%SHR（右移）：1%SUB（減）：13%CLL（循環(huán)左移）：2%JOM（按頁轉(zhuǎn)移）：6%CLA（累加器清0）：22%STO（存）：5%STP（停機(jī)）：1%JMP（轉(zhuǎn)移）：7％學(xué)習(xí)參照試設(shè)計(jì)這9條指令的哈夫曼編碼的操作碼表示以及2-4等長擴(kuò)展操作碼表示，并計(jì)算這兩種表示的平1均操作碼長度。答：結(jié)構(gòu)Huffman樹以下：1110010100101010Huffman編碼以下表：指令指令使Huffman碼長2-4擴(kuò)展碼長用頻度Pi編碼碼ADD01002CLA1003012SUB101310004JMP1100410014JOM1101410104STO1110410114CLL11110511004SHR111110611014STP111111611104Huffman編碼的均勻碼長為：9Pili0.431(0.220.13)3(0.070.060.05)40.025(0.010.01)6i12-4編碼