第4章習(xí)題解答第一頁(yè)，共29頁(yè)。第4章習(xí)題解答第二頁(yè)，共29頁(yè)。第1講（P150）4.3、4.6、4.7、4.12第2講（P150）4.11、4.13、4.14、4.15第3講（P150）4.17、4.18、4.22、4.24、4.41、4.42第4講（P151）4.25、4.28、4.32第5講（P152）4.39作業(yè)1第三頁(yè)，共29頁(yè)。補(bǔ)充題1：若某系統(tǒng)采用頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理，頁(yè)表放在主存中，如果一次內(nèi)存訪問(wèn)使用50ns，訪問(wèn)一次主存需要多少時(shí)間？如果增加TLB，忽略查找TLB表項(xiàng)占用的時(shí)間，并且75%的頁(yè)表訪問(wèn)命中TLB，內(nèi)存的有效訪問(wèn)時(shí)間是多少？補(bǔ)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(yè)面大小為4KB，則頁(yè)表長(zhǎng)度是多少？作業(yè)2第四頁(yè)，共29頁(yè)。3.存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)如何管理這些層次？緩存-主存，主存-輔存這兩個(gè)層次；緩存-主存解決速度問(wèn)題；主存-輔存解決容量問(wèn)題；主存與CACHE之間的信息流動(dòng)由硬件自動(dòng)完成；主存與輔存層次的調(diào)度目前廣泛采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，即將主存與輔存的一部分通過(guò)軟硬結(jié)合的技術(shù)組成虛擬存儲(chǔ)器，程序員可使用比主存實(shí)際物理地址空間大得多的虛擬地址空間編程，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，再由軟、硬件自動(dòng)配合完成虛擬地址空間與主存實(shí)際物理空間的轉(zhuǎn)換。這兩個(gè)層次上的調(diào)度或轉(zhuǎn)換操作對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)是透明的。第五頁(yè)，共29頁(yè)。6.某機(jī)字長(zhǎng)為32位，存儲(chǔ)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(huà)出主存字地址和字節(jié)地址的分配情況。字長(zhǎng)32位32/8=4B4字節(jié)容量為64KB時(shí)按字節(jié)編址，其尋址范圍就是64K；按字編址，其尋址范圍為：64KB/4B=16K00123445678891011……………4×(16K-1)4×16K-44×16K-34×16K-24×16K-1字節(jié)地址

字地址

第六頁(yè)，共29頁(yè)。7.一個(gè)容量為16K×32位的存儲(chǔ)器，其地址線和數(shù)據(jù)線的總和是多少？當(dāng)選用下列不同規(guī)格的存儲(chǔ)芯片時(shí)，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(shí)，各需要的片數(shù)為：1K×4：（16K×32）/（1K×4）=16×8=128片2K×8：（16K×32）/（2K×8）=8×4=32片4K×4位：32；16K×1：32片；4K×8：16片；8K×8：=8片第七頁(yè)，共29頁(yè)。11.一個(gè)8K×8位的動(dòng)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0.1μs。試問(wèn)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，其中刷新死時(shí)間為：256×0.1μs=25.6μs；采用分散刷新方式刷新間隔為：256×（0.1μs+0.1μs）=51.2μs，無(wú)死時(shí)間；采用異步刷新方式刷新間隔為:2ms，死時(shí)間0.1μs；第八頁(yè)，共29頁(yè)。12.畫(huà)出用1024×4位的存儲(chǔ)芯片組成一個(gè)容量為64K×8位的存儲(chǔ)器邏輯框圖。要求將64K分成4個(gè)頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面分16組，指出共需多少片存儲(chǔ)芯片?？偲瑪?shù)=(64K×8位)/(1K×4位)=64×2=128確定各級(jí)的容量：頁(yè)面容量=總?cè)萘?頁(yè)面數(shù)=64K×8/4=16K×8位組容量=頁(yè)面容量/組數(shù)=16K×8位/16=1K×8位組內(nèi)片數(shù)=組容量/片容量=1K×8位/1K×4位=2第九頁(yè)，共29頁(yè)。13.設(shè)有一個(gè)64K×8位的RAM芯片，試問(wèn)該芯片共有多少個(gè)基本單元電路？欲設(shè)計(jì)一種具有上述同樣多存儲(chǔ)基元的芯片，要求對(duì)芯片字長(zhǎng)的選擇應(yīng)滿足地址線和數(shù)據(jù)線的總和為最小，試確定這種芯片的地址線和數(shù)據(jù)線，并說(shuō)明有幾種解答。存儲(chǔ)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，片容量為：2a×b=219；b=19﹣a；若a=19，b=1，總和19+1=20；a=18，b=2，總和18+2=20；

a=17，b=4，總和17+4=21；

第十頁(yè)，共29頁(yè)。14.某8位微型機(jī)地址碼為18位，若使用4K×4位的RAM芯片組成模塊板結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器，試問(wèn)：（1）該機(jī)所允許的最大主存空間是多少？（2）若每個(gè)模塊板為32K×8位，共需幾個(gè)模塊板？（3）每個(gè)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)=16片×8=128片CPU通過(guò)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。第十一頁(yè)，共29頁(yè)。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(hào)，作讀寫(xiě)命令信號(hào)（高電平為讀，低電平為寫(xiě)）?，F(xiàn)有下列存儲(chǔ)芯片：ROM（2K×8位，4K×4位，8K×8位），RAM（1K×4位，2K×8位，4K×8位），及74138譯碼器和其他門電路（門電路自定）。從上述規(guī)格中選用合適芯片，畫(huà)出CPU和存儲(chǔ)芯片的連接圖。要求：（1）最小4K地址為系統(tǒng)程序區(qū)，4096~16383地址范圍為用戶程序區(qū)；（2）指出選用的存儲(chǔ)芯片類型及數(shù)量；（3）詳細(xì)畫(huà)出片選邏輯。第十二頁(yè)，共29頁(yè)。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-3FFFH確定芯片的數(shù)量及類型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)RAM1地址范圍為:1000H-1FFFHRAM2地址范圍為:2000H-2FFFHRAM3地址范圍為:3000H-3FFFH分配地址線A0~A11對(duì)應(yīng)片內(nèi)地址A12~A14片選信號(hào)A15對(duì)應(yīng)G2A，G2B第十三頁(yè)，共29頁(yè)。ROM1RAM1RAM2RAM374138ROM20Y1Y2Y3Y7YA2GB2G1GABCPROG/PDOECSCSCSOE..............................CPUD0D3D4D7R/WA11A0A15A14A13A12MREQ.........PROG/PD第十四頁(yè)，共29頁(yè)。17.寫(xiě)出1100、1101、1110、1111對(duì)應(yīng)的漢明碼,前兩位按偶校驗(yàn)，后兩位奇校驗(yàn)。有效信息均為n=4位，假設(shè)有效信息用b4b3b2b1表示校驗(yàn)位位數(shù)k=3位，（2k>=n+k+1），為c1、c2、c4漢明碼共4+3=7位，即：c1c2b4c4b3b2b1偶校驗(yàn)c1=3⊕5⊕7=b4⊕b3⊕b1c2=3⊕6⊕7=b4⊕b2⊕b1c4=5⊕6⊕7=b3⊕b2⊕b1當(dāng)有效信息為1100時(shí)，c1c2c4=011,漢明碼為0111100。當(dāng)有效信息為1101時(shí)，c1c2c4=100,漢明碼為1010101。奇校驗(yàn)c1=3⊕5⊕7=b4⊕b3⊕b1c2=3⊕6⊕7=b4⊕b2⊕b1c4=5⊕6⊕7=b3⊕b2⊕b1當(dāng)有效信息為1110時(shí)，c1c2c4=111,漢明碼為1111110。當(dāng)有效信息為1111時(shí)，c1c2c4=000,漢明碼為0010111。第十五頁(yè)，共29頁(yè)。18.已知收到的漢明碼（按配偶原則配置）為1100100、1100111、1100000、1100001，檢查上述代碼是否出錯(cuò)？第幾位出錯(cuò)？漢明碼格式為：c1c2b4c4b3b2b1P1=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1100100 p1p2p4=011，第6位（b2）出錯(cuò)，有效信息為：0110如果收到的漢明碼為1100111 p1p2p4=111，第7位（b1）出錯(cuò)，有效信息為：0110如果收到的漢明碼為1100000 p1p2p4=110，第3位（b4）出錯(cuò)，有效信息為：1000如果收到的漢明碼為1100001 p1p2p4=001，第4位（c4）出錯(cuò)，數(shù)據(jù)沒(méi)錯(cuò)，有效信息為：0001第十六頁(yè)，共29頁(yè)。22.某機(jī)字長(zhǎng)16位，常規(guī)的存儲(chǔ)空間為64K字，若想不改用其他高速的存儲(chǔ)芯片，而使訪存速度提高到8倍，可采取什么措施？畫(huà)圖說(shuō)明。采取八體交叉存取技術(shù)。第十七頁(yè)，共29頁(yè)。24.一個(gè)4體低位交叉的存儲(chǔ)器，假設(shè)存取周期為T，CPU每隔1/4存取周期啟動(dòng)一個(gè)存儲(chǔ)體，試問(wèn)依次訪問(wèn)64個(gè)字需多少個(gè)存取周期？64/4+(4-1)/4=16.751+(64-1)/4=16.75第十八頁(yè)，共29頁(yè)。25.什么是“程序訪問(wèn)的局部性”？存儲(chǔ)系統(tǒng)中哪一級(jí)采用了程序訪問(wèn)的局部性原理？程序的局部性原理，即程序在一定的時(shí)間段內(nèi)通常只訪問(wèn)較小的地址空間,包含兩種局部性：時(shí)間：最近被訪問(wèn)過(guò)的程序和數(shù)據(jù)很可能再次被訪問(wèn)空間：CPU很可能訪問(wèn)最近被訪問(wèn)過(guò)的地址單元附近的地址單元。存儲(chǔ)系統(tǒng)中Cache—主存層次采用了程序訪問(wèn)的局部性原理。第十九頁(yè)，共29頁(yè)。28.設(shè)主存容量為256K字，Cache容量為2K字，塊長(zhǎng)為4. 1）設(shè)計(jì)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(jì)主存地址格式。3）在四路組相聯(lián)方式下，設(shè)計(jì)主存地址格式。 4）在全相聯(lián)映射方式下，設(shè)計(jì)主存地址格式。5）若存儲(chǔ)字長(zhǎng)為32位，存儲(chǔ)器按字節(jié)尋址，寫(xiě)出上述三種映射方式下主存的地址格式。第二十頁(yè)，共29頁(yè)。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(zhǎng)為4主存塊數(shù)256K/4=64K地址線16位Cache塊數(shù)2K/4=512地址線9位Cache塊數(shù)為512塊，格式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(biāo)記7Cache字塊地址9字塊內(nèi)地址2第二十一頁(yè)，共29頁(yè)。在四路組相聯(lián)方式下組內(nèi)塊數(shù)為4地址線2位組數(shù)512/4=128地址線7位全相聯(lián)主存字塊標(biāo)記9組地址7字塊內(nèi)地址2主存字塊標(biāo)記16字塊內(nèi)地址2第二十二頁(yè)，共29頁(yè)。

5）若存儲(chǔ)字長(zhǎng)為32位，存儲(chǔ)器按字節(jié)尋址，寫(xiě)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(biāo)記7Cache字塊地址9字塊內(nèi)地址4主存字塊標(biāo)記9組地址7字塊內(nèi)地址4主存字塊標(biāo)記16字塊內(nèi)地址4第二十三頁(yè)，共29頁(yè)。39.某磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，共有4個(gè)記錄盤(pán)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(pán)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量

n×k×s=4×275×12288=13,516,800B2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度。第二十四頁(yè)，共29頁(yè)。3）磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率。4）平均等待時(shí)間。第二十五頁(yè)，共29頁(yè)。41.設(shè)有效信息為110，試用生成多項(xiàng)式G(x)=11011將其編成循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。解：有效信息110=》M(x)=x2+x1由生成多項(xiàng)式11011=》G(x)=x4+x3+x+1得校驗(yàn)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+x5M(x)x4/G(x)=1100000/11011=所以M(x)·X4+R(x)=1100000+1100=1101100為CRC碼100+1100/11011第二十六頁(yè)，共29頁(yè)。42.有一個(gè)(7