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一、简答题

1． 在一个进程的执行过程中，是否其所有页面都必须处在主存中？

【答案】在有虚拟存储管理系统中，程序不是一次整体装入内存才运行，所以不是所有页面都必须处在主存中， 而是根据程序的局部性，有的页面在主存，有的页面在辅存。

2． 比较通道、中断三种基本方式的异同点。

【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

件结构稍微复杂。

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，节省了方式是由的工作效率； 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

二、分析题

3． 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。

图

（2）相连存储器组中每个寄存器的相连比较位数由总的任务数决定。有1K 个任务，那么相连存储器组中每个寄存器相连比较位数应该是10位。

（3）散列变换硬件的输入为虚拟页号12位（4096取以2为底的对数）加上任务标志ID 2位（常用任务数4取以2为底的对数）之和，即14位，输出为快表的表项索引，因为共有32位，所以输出为5位。

（4）相等比较器比较的内容是当前地址与快表表项中虚页号与任务ID 的和，所以每个相等比较器位数为14位。

（5）因为快表表项有两个相同项，

所以快表中每行为位，共22行，所以总位数为位。

4． CD-ROM 光盘的外缘有5mm 宽的范围因记录数据困难，一般不使用，故标准的播放时间为60min 。计算模式1和2情况下光盘存储容量是多少？

【答案】扇区总数

模式1存放计算机程序和数据，其存储容量为模式2存放声音、图像等多媒体数据，其存储容量为

三、综合应用题

5． 指令流水线有取指译码执行访存 写回寄存器堆五个过程段，共有20条指令连续输入此流水线。 （1）画出流水处理的时空图，假设时钟周期为

（3）求流水线的加速比。

【答案】（1）若流水操作周期为每条指令都包含五个过程段。如图所示。

（2）求流水线的实际吞吐率（单位时间里执行完毕的指令数）。

图 流水线时空图

（2）流水线实际吞吐率：

（3）流水线各段时间均

为

6． 某机有8条微指令每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。

万条指令/秒。 则完成20条指令在5段流水线上共

需

则流水线加速比而在等效的非流水线上所需时间为

分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段仅限为8位，请安排微指令的控制 字段格式。

【答案】首先要从表中找出相斥类的微命令组，进行分组译码。经分析，和

其余四个微指令控制信号可直接控制。微指令的控制字段格式为：

和！或

，均是不可能同时出现的互斥信号，故可将其通过2:4译码后输出三个微命令信号（00不用）