《《计算机组成原理》习题课：提高题7-11章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《计算机组成原理》习题课：提高题7-11章（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 l7.1A 若对磁表面存储器写入代码10011，请画出NR-1制、PE制 、FM制、MMF制记录方式的写入电流波形。设点流初始方向为 -I。l7.2B 假设在一个采用组相联映象方式的Cache种，主存有B0B7 共8块组成，Cache有C0C4共4块，组内块数为2块。每块位32个 字节。求：l1）写出主存地址的格式，并标出各字段的长度。l2）写出Cache地址的格式，并标出各字段的长度。l3）画出主存与Cache字间各个块的映象对应关系。l7.3B 一个由Cache与主存组成的二级存储系统。已知主存容量为 1MB,缓存容量为32KB,采用组相联方式进行地址映象与变换，主 存与缓存的每一块为6
2、4B,缓存共分8组。求：1）写出主存与缓存的地址格式。（地址码长度及各字段名称与 位数）2）假定Cache的存取周期为20ns,命中率位0.95，希望采用Cache 后的加速比大于10，那么要求主存的存取速度应大于多少？ 1l7.4A 某计算机系统的内存系统中，已知cache存取周 期为45ns，主存存取周期为200ns。 CPU执行一段程 序时，CPU访问内存系统共4500次，其中访问主存的 次数为340次，问：l1Cache 命中率H是多少？，l2CPU访问内存的平均访问时间Ta是多少？l3Cache/主存系统的访问效率e是多少？l解： 1、Cache 命中率Hl H=Nc/(Nc+Nm)
3、=(4500-340)/4500=0.92l 2、CPU访存的平均时间l Ta = H*Tc+(1-H)（Tm+Tc）l = 0.92*45+(1-0.92)*（200+45）= 61 nsl 3、Cache/主存系统的访问效率l e=Tc/Ta*100%=45/61*100%=0.74*100%=74% 2l7.5某计算机，如果所有的Cache访问都命中的话，它的 CPI（每条指令执行的周期数）时2.0。唯一的数据访问 指令是Store和Load,它们占总数指令的40%，不命中的 损失是25个时钟周期，不命中率是2%。如果所有的指 令访问Cache都命中的话，那么机器的速度是存在 Cache
4、不命中的多少倍？l答：设机器执行的总指令条数为100；设在所有存储器 访问都在Cache命中时，所需时钟周期数为T1;设在一般 Cache命中率下，执行上述指令的时钟周期为T2，则： T1=指令条数平均Cache=100 2.0=200 T2=指令条数CPI=指令总条数平均CPI+Cache不命 中指令条数引起的延迟=100 2.0+100 40% 2% 25=220则加速比S=T2/T1=1.1,则在Cache全部命中情况下的机 器速度是在Cache有缺失情况下的1.1倍。3l7.6 某计算机的存储系统是由Cache、贮存和磁盘 组成的虚拟存储系统。若一字在Cache中，访问 它需要T1ns
5、;若字不在主存中，将其从磁盘装入 主存需要时间T2ns,主存字访问周期为T3ns,若 Cache的命中率为P1,主存命中率为T2，求出该存 储系统的平均字访问时间。解：平均字访问时间： 在Cache+在内存+不再内存 即P1T1+（1-P1)P2T3+(1-P1)(1-P2)(T2+T3)4l7.7有一主存-Cache层次的存储器，其主存容量1MB,Cache容量是 64KB,每块8KB,若采用直接映像方式，请问主存的地址格式？若 主存地址为25301H,那么它在主存的哪一块？映射到Cache的哪一 块？l解：主存地址格式为：区号+主存块号+块内地址其中，主存分了 1MB/64K=16个区，所
6、以区号是4位，主存每个区中的块和Cache中 的块相同，是64K/8K=8块，所以主存块号是3位，块内地址是13 位。即4位区号 3位块号 13位块内地址。地址为25301H,就 是0010 0101 0011 0000 0001B,也就是0010 010 1001100000001B ,它在主存2区的第2块，映像到Cache的第2块。l7.8 某计算机的Cache采用4路组相连映射，已知Cache容量为 16KB，主存容量为2MB，每块有8个字，每个字32位。请回答：la)主存地址多少位（按字节编址），各字段如何划分（个需多少 位）？lb)设Cache初始时为空，CPU从主存单元0，1，10
7、0连续读 出101个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读11次， 问命中率为多少？若Cache速度是主存速度的5倍，则采用Cache 与无Cache速度提高多少倍？5l7.9某计算机采用直接映射Cache，已知容量为4096B。la)若CPU依次从主存单元0，1，99和4096，4097 ，4195交替取指令，循环执行10次，问命中率是 多少？ lb)如Cache存取时间为10ns，主存存取时间为100ns， Cache命中率为95% ，求平均存取时间。l7.10 已知某计算机系统共有2KB Cache，采用组相连映 射方式，分为16组，每组有4个Cache块。其地址长32位 ，最小编址
8、单位为字节。 la)内存地址000010AF16将映射到Cache中的哪一组？lb) 若内存地址000010AF16和FFFF7XYZ16可以同时被 映射到Cache中的同一组，那么，xyz可能的取值为多少 ？ l7.11 什么是虚拟存储器？它的存储介质有哪些？虚拟存 储器主要要解决什么问题？分别是怎么解决的？ l7.12 虚拟存储器是如何进行虚地址到内存实地址的转换 的？说明段表的组成。哪些常用的指令寻址方式可用在 虚实地址的转换中？68.1 某活动磁头磁盘组的性能参数如下：转数 6000转/分，每道容量20KB，平均寻道时间10ms 。假定操作系统采用两种方式访问该磁盘组，第 一种方式每次
9、读取2KB，第二种方式每次读取 8KB。已知操作系统访问磁盘的时间开销为5ms 的额外开销和2KB/ms的传输开销。求; 1.计算该次片组的数据传输率和平均寻址时间 （即从磁头定位到目标磁道开始到寻找到目标扇 区的平均时间）？2.如果要读取一个很大的磁盘文件，操作系统 按第一种方式和第二种方式所需的时间比是多少 ？78.2 设某磁盘有两个记录面，存储区内直径为2.36英寸，外直径为 5英寸，道密度为1250TPI(TPI：磁道数/英寸)，内直径处的位密 度为52，400bpi位/英寸)，转速为2400rpm(rpm：/分)。请解答 ：每面有多少磁道，每磁道能存储多少字节？数据传输率是多少？设找
10、道时间在10ms40ms之间，在一个磁道上写上8000字节 数据，平均需要多少时间？解答： 已知道密度Dcylinder =1250TPI ，内直径 Diminner=2.36英寸，外直径Dimoutside=5英寸，则每面的磁道数 N每面磁道数为：N每面磁道数为= Dcylinder(Dimoutside-Diminner)/2=12501.32=1650根据位密度的楰，这样每道上存储的字节个数相同，则可存 储的字节数可由下公式得到：Num磁道=2RinnerDbit=DiminnerDbit+8=48562字节。8 设数据传输率为f，则根据数据传输率的定义，由以下公式 可以得到解：f=Di
11、minner(Dbit/8) (2400/60)=1.94MB/s 设读取数据所需总的时间为T，平均找道时间为TSEEK， 旋转延迟为TROTATE， 数据读取时间为TREAD ，则解过程为：T= TSEEK+ TROTATE+ TREAD =(10+40)/2+1/(2400/60)+2+(81024)/(1.94106) 103=41.7ms(36) 8.3 某磁盘存储器的平均找道时间为Ts，转速为每分r转 ，每磁道容量为N个字，每信息块为n个字。试推算读 写一个信息块所需时间Tb的计算公式。解答：设平均等待时间为TWAIT，数据读取时间为TREAD，则 一个信息块的时间为：Tb=Ts +
12、TWAIT+ TREAD=Ts+60/(2 r)+60n/rN99.1 若需显示一幅有256种颜色1024768像素的图像。显示系统的帧存容量为多少位？如要在屏幕上得到逼真的动态图像，假设每秒传送 50帧(逐行扫描)，则传送频率为多少？如要显示汉字，机器内设置有ROM汉字库，存放 一级和二级汉字，汉字采用1616点阵，则汉字库的容 量是多少？答： 显示系统的帧缓冲容量为： 10247682256 =6291456位 传送频率为：5062914568=39.3216Mbit/s 一级汉字个数为3755个，二级汉字为3008个，汉 字库容量为(3755+3008)16168=216416字节 10
13、9.2 一个黑白CRT，显示具有16级灰度的图片，已知 CRT的分辨率为800600，问显示RAM的容量为多少？ 如帧同步脉冲的频率为30Mhz，则视频脉冲的频率应是 多少？答： 显示RAM容量为：800600216 =240kB视频脉冲的频率是：80060030=1.44Mhz9.3 如果某计算机显示器的分辨率为1024768，65535灰 度级，则它显示卡的刷新存储器至少为多少kB？答： 需要容量为： 1024768265535 =1536kBl9.4 某位图终端的显示器分辩率为1024*768，显示器每 秒钟刷新75次。对应于一个像素点的刷新时间是多长？l9.5 激光打印机有哪些部件组成
14、？它的工作原理是什么 ？1110.1 简答题：什么是总线裁决有哪几种方式？集中式总线裁决方 式有哪些？这些总线裁决方式各有哪些特点？ , 答： 总线裁决：当采用非专用总线时，由于 可能有多个设备或部 件同时申请使用总线，就应该由总线控制机构来按照某种优先次 序裁决，以保证在同一时间内只能有一个高优先级的申请都以得 对总线的使用权。有两种方式：集中式总线控制和分布式总线控制。集中式总线裁决方式有3种：串行链、，定时查询、独立请求。其特点分别是：串行链接的特点是逻辑简单，扩充性好活性差 。定时查询的特点是灵活性好，可靠性高；控制线多，扩展性稍 差。独立请求的特点是速度快，灵活性好；控制线数量过大。
15、 1210.2 某计算机的外部设备具有三级中断功能，中断响应次序 基本上由硬件排队电路决定，但可利用各个外部设备控制中断 屏蔽控制位来封锁本设备的中断请求信号。设所有中断处理程 序的执行时间相同，均为T，在5T时间内共发生5次中断请求信 号，如图所示。请图示各个中断处理程序占用的时间段及中断程序完成的次 序。软件进行干预，当执行中断处理程序 时，屏蔽二级中断。 请图示各个中断处理程序占用的时间段及中断程序完成的次序 。 解答：没有软件进行干预时，实际响应顺序为： 。所 以，中断处理程序占用的时间段及中断程序完成的次序如图所 示。1314由于进行了软件干预，实际响应时发生了变化，虽然 的级别高于，但是当 先到来时，并不能中断它。所以，进行了软件干预后，中断处理程序占用的时间段及 中断程序完成的次序如图所示。1510.3 什么叫中断嵌套？CPU中断处理周期完成哪些工作？ 答： 中断嵌套：当已经有中断发生并转入服务程序，而且并不 禁止其他中断发生时，此时又有别的高级中断源发生请求，因 而被迫停止当前的中断服务程序，转去响应更高优先权的中断 请求，这就形成中断的嵌套。CPU中断处理周期要完成的工作： A)关中断。防止保存现场不完整。 B)保存断点和现场。保证今后能正确返回中断点。 C)判断中断源，转向中断服
