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一、简答题

1． 为什么在页式虚拟存储器地址变换时可以用物理页号与页内偏移量直接拼接成物理地址，而在段式虚拟 存储器地址变换时必须用段起址与段内偏移量相加才能得到物理地址？

【答案】由于物理页与虚拟页的页面大小相同，且为2的整数次幂，所以页式虚拟存储器地址变换时可以用物理 页号与页内偏移量直接拼接成物理地址。而段式虚拟存储器的各段大小不同，且段起始地址任意，所以必须用段 起址与段内偏移量相加才能得到物理地址。

2． 为什么软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件? 实现这种转化的媒介是什么？

【答案】软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件原因如下：

（1）容量大、价格低、体积小、可改写的只读存储器提供了软件固化的良好物质基础。现在已经可以把许多复杂的、常用的程序制作成固件。就它的功能来说，固件是软件，但从形态来说，固件又是硬件。

（2）目前在一片硅单晶芯片上制作复杂的逻辑电路已经是实际可行的，这又为扩大指令的功能提供了相应的物质基础。因此，本来通过软件手段来实现的某种功能，现在可以通过硬件来直接解释执行。传统的软件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。

（3）任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。

实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。

3． 比较通道、中断三种基本方式的异同点。

的工作效率； 【答案】（1）通道方式是通过执行通道指令来实现输入/输出的，可以实现对外设的统一管理和外设与内存的数 据传送，大大提高了

（2）的，数据传送

速度很快，且传送速率仅受内存访问时间的限制，但它需要更多的硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交 换的场合； 中断方式是通过在响应中断时，转入中断服务程序，执行输入/输出指令来完成输入/输出

的时间开销，但是硬的，一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了

件结构稍微复杂。

4． 数字计算机有哪些主要应用？

【答案】数字计算机的主要应用有：科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和

方式是由控制器在获得总线控制权后，直接在内存与外设之间实现数据传送

卫生、家用电器、人工智能。

5． 计算机的系统软件包括哪几类? 说明它们的用途。

【答案】系统软件用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。它包括以下四类：

（1）各种服务性程序，如诊断程序、排错程序、练习程序等；

（2）语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程序等，用于把源程序翻译或解释成目的程序；

（3）操作系统，用来管理计算机资源（如处理器、内存、外部设备和各种编译、应用程序）和自动调度用

户的作业程序，而使多个用户能有效地共用一套计算机系统；

，实现有组织地、动态地存储大量相关数据，方便多用户访（4）数据库管理系统（DBMS ）

问计算机软、硬件资源。

二、分析题

6． 图（a ）是有四个部件（控制器）共享总线的、分布式同步SBI 总线定时示意图，每个控制器对应一根数据传送请求线TR ，其优先权次序是

完成一个数据传送。

最高，最低；这四条线又都接到各个控制器，每个控制器内部有一个自己是否可用总线的判别电路。公共时钟信号的周期为T , 每个周期可

图

（1）叙述某个控制器要求使用SBI 总线进行数据传送的实现过程。

（2）图（b ）是图（a ）系统的一个数据传送序列的时序图，试分析其总线控制过程。

【答案】（1）某个控制器要求使用SBI 总线进行数据传送的步骤如下：

①控制器在决定要进行数据传送的下一个周期T ，在本设备对应的请求线上发出TR 信号。 ②在该周期末尾判断优先权更高的TR 线状态。

③ 如果没有更高的TR 请求，则撤掉本身的TR 请求，在下一周期进行数据传送；如果有更高的TR 请求， 则不撤掉本身的TR 请求，继续做步骤②。

（2）图（b ）的时序图表示一个有三个设备先后控制总线，且设备2连续传送两个数据的数传序列。 三个设备（控制器）控制总线的过程如下：

①控制器3在②在

③在

④在期进行数据传送。 结束时，控制器2识别是高的，所以继续保持，

在为高，等待传送机会；而控制器在周期进行数据传送。

以占用T5周1识别没有更高级的请求，故撤去周期进行数据传送。 周期传送数据的同时，升高周期发总线请求控制器1和控制器2在周期发总线请求和在 周结束时，控制器3的判别电路识别没有优先权更高的TR 请求，因而撤掉结束时，控制器2识别没有更高级的请求，便撤掉具有最尚优先权。 ⑤控制器2希望连续传送两个数据，所以在期传送第二个数据，因为

图（a ）中，控制器4没有信号，这是因为它的优先级最低，其他控制器不必获得TR 信号，控制器4传送数据前不需要发请求信号，在没有任何TR 请求的下一周期便可传送数据。不固定分配给任何控制器，只给需连续传送数据（并已获得总线控制制权）的控制器用。

7． 设一个按位编制的虚拟存储器，它可以满足1K 个任务的需要，但在一段较长的时间内一般只有四个任务在使用，故用容量为四行的相连存储器组硬件来缩短被变换的虚地址中的用户位数，每个任务的程序空间最大可达4096个页，每页为512字节，实主存容量为220位，设快表用CAM 存储器构成，行数为22, 快表的地址是经过散列技术形成的。为减少散列冲突，配有两套独立的相等比较器电路（这时快表的每行包含两个单元，各存放一个进行地址交换的表目）。请设计该地址变换机构：

（1）画出其虚实地址经快表变换的逻辑示意图；

（2）求相连存储器组中每个寄存器的相连比较位数；

（3）求散列变换硬件的输入位数和输出位数；

（4）求每个相等比较器的位数；

（5）求快表的总位数。

【答案】（1）虚拟地址分为3个字段，最左边的字段是虚页号，中间字段是高速缓存块号，最右边的字段是块内字地址。逻辑示意图如图所示。