计算机组成原理教程(解答2).ppt

计算机组成原理教程第二章习题选解第二章第二章 存储器存储器1说说明明存存储储器器的的存存取取时时间间与与存存取取周周期期之之间间的的联联系与区别。系与区别。解解:存存取取时时间间TA是是指指存存储储器器从从接接收收到到CPU发发来来的的读读写写有有关关信信号号开开始始，到到读读出出/写写入入数数据据所所需需的时间。的时间。而而存存取取周周期期TW是是指指连连续续两两次次读读写写存存储储器器所所需需的的最最小小时时间间间间隔隔。这这个个时时间间除除包包括括了了一一次次访访问问时时间间外外，还还要要考考虑虑一一次次访访问问之之后后系系统统所所需需要的恢复时间。要的恢复时间。存存取取时时间间和和存存取取周周期期都都是是反反映映存存储储器器存存取取速速度度的的指指标标，存存取取周周期期大大于于存存取取时时间间。在在存存储储器器进进行行读读写写操操作作时时，由由于于存存储储元元件件本本身身的的性性能能，做做完完一一次次存存或或取取之之后后，不不能能马马上上进进行行另另外外的的存存或或取取，需需要要一一段段稳稳定定和和恢恢复复时时间间。存存取取周周期期就就是存取时间加上存储单元的恢复稳定时间。是存取时间加上存储单元的恢复稳定时间。2.存存储储器器的的带带宽宽有有何何物物理理意意义义?存存储储器器总总线线宽宽度度为为32位位，存存取取周周期期为为250nS,这这个个存存储储器器带带宽是多少宽是多少?解解：存存储储器器带带宽宽的的物物理理意意义义是是指指每每秒秒钟钟访访问问的的二二进进制制位位的的数数目目，标标明明一一个个存存储储器器在在单单位位时时间处理信息量的能力。间处理信息量的能力。若总线宽度为若总线宽度为32位，存储周期为位，存储周期为250ns，则：，则：存储器带宽存储器带宽32Bit/250ns=32Bit/25010-9s =32109Bit/250s =128106Bit/s=128MBit/s3、ROM与与RAM两者的差别是什么两者的差别是什么?解解：ROM、RAM都都是是主主存存储储器器的的一一部部分分，但但它们有很多差别：它们有很多差别：(1)RAM是是随随机机存存取取存存储储器器，ROM是是只只读读存存取存储器；取存储器；(2)RAM是是易易失失性性的的，一一旦旦掉掉电电，则则所所有有信信息息全全部部丢丢失失；ROM是是非非易易失失性性的的，其其信信息息可可以以长长期期保保存存，常常用用于于存存放放一一些些固固定定用用的的数数据据和和程程序序，比比如如计计算算机机的的自自检检程程序序、BIOS、汉字库等。汉字库等。4、指出下列存储器哪些是易失性的指出下列存储器哪些是易失性的?哪些是哪些是非易失性的非易失性的?哪些是读出破坏性的哪些是读出破坏性的?哪些是哪些是非读出破坏性的非读出破坏性的?动态动态RAM，静态取，静态取RAM，ROM，Cache，磁盘，光盘磁盘，光盘 解解:动态动态RAM、静态、静态RAM、Cache是易失性是易失性的，的，ROM、磁盘、光盘是非易失性的。动、磁盘、光盘是非易失性的。动态态RAM是读出破坏性的，其余均为非读出是读出破坏性的，其余均为非读出破坏性的。破坏性的。6.下面关于存储器的描述，请选则正确的叙下面关于存储器的描述，请选则正确的叙(1)CPU访访问问存存储储器器的的时时间间是是由由存存储储体体的的容容量量决决定定的的，存存储容量越大，访问存储器所需的时间就越长；储容量越大，访问存储器所需的时间就越长；(2)因为动态存储器是破坏性读出，必须不断地刷新；因为动态存储器是破坏性读出，必须不断地刷新；(3)随随机机半半导导体体存存储储器器(RAM)中中的的任任何何一一个个单单元元都都可可以以随随时访问；时访问；(4)固定存储器固定存储器(ROM)中的任何一个单元不能随机访问；中的任何一个单元不能随机访问；(5)一一般般情情况况下下，ROM和和RAM在在存存储储体体中中是是统统一一编编址址的；的；(6)由由于于半半导导体体存存储储器器加加电电后后才才能能存存储储数数据据，断断电电后后数数据据就就丢丢失失了了，因因此此，用用EPROM做做的的存存储储器器，加加电电后后必须重写原来的内容。必须重写原来的内容。解解：(1)。主主存存是是随随机机存存储储器器，CPU访访问问任任何何单单元元的的时间都是相同的，同容量的大小没有关系。时间都是相同的，同容量的大小没有关系。(2)。刷刷新新不不仅仅仅仅是是因因为为存存储储器器是是破破坏坏性性读读出出，还还在在于于动动态态存存储储器器在在存存储储数数据据时时，存存储储器器不不做做任任何何操操作作时时，电电荷荷也也会会泄泄漏漏，为为保保证证数数据据的的正正确确性性，必必须须使数据周期性地再生，即刷新。使数据周期性地再生，即刷新。(3)。(4)。ROM只只是是把把信信息息固固定定地地存存放放在在存存储储器器中中，而而访问存储器仍然是随机的。访问存储器仍然是随机的。(5)。在在计计算算机机设设计计中中，往往往往把把RAM和和ROM的的整整体体作主存，因此，作主存，因此，RAM和和ROM一般是统一编址的。一般是统一编址的。(6)。EPROM是是只只读读存存储储器器，与与半半导导体体随随机机存存储储器制作工艺不同，不会因掉电丢失数据。器制作工艺不同，不会因掉电丢失数据。7、某计算机系统字长为某计算机系统字长为32位，主存以字节位，主存以字节编址，试画出存储器中字地址和字节地址的编址，试画出存储器中字地址和字节地址的分配情况。分配情况。解：存储器中字地址和字节地址的分配情况解：存储器中字地址和字节地址的分配情况如下图所示如下图所示000102字节编址字节编址000204字编址字编址0103058.设设计计一一个个用用64Kx1位位的的芯芯片片构构成成256Kx16位位的的存储器，画出组织结构图。存储器，画出组织结构图。解解:(1)要要用用64Kl的的芯芯片片构构造造256Kl6位位的的存存储储器器，需要字、位同时扩展，共需芯片需要字、位同时扩展，共需芯片 (256/64)(16/1)=64(片片)；(2)主主存存容容量量为为256KB=218B，即即共共需需地地址址线线 18根根，可可用用其其中中A0A15 16根根接接到到芯芯片片组组，余余下两根下两根A16、A17 接到片选译码器。接到片选译码器。(3)组织结构图组织结构图:A15 D.A14 64K1 A0DDDDDDD.16片A15A14A0 A15 D.A14 64K1 A0DDDDDDD.16片A15A14A0地址总线D0D2D4D15D1D3D5数据总线 A15 D.A14 64K1 A0DDDDDDD.16片A15A14A0 A15 D.A14 64K1 A0DDDDDDD.16片A15A14A0片选译码A16A179.2114是是排排列列成成6464阵阵列列的的六六管管存存储储芯芯片片，试试问问组组成成4Kl6位位的的存存储储器器，共共需需少少片片2114?画出逻辑框图。画出逻辑框图。解解：Intel 2114芯芯片片一一片片的的容容量量为为lK4b，采采用用双双译译码码线线路路。要要组组成成4Kl6位位的的存存储储器器，需需要要2114芯芯片片(4K/1K)(16/4)=16片片。先先位位扩扩展展，用用四四片片2114扩扩展展成成lK16，再再字字扩扩展展。地地址址线线共共12根根（4K=212）：片片内内地地址址需需要要10根根地地址址线线，用用A0A9；片片选选需需要要2 位位地地址址线线，用用A10,A11。组织结构图：组织结构图：1Kx4 CS 地址总线D0D2D15D1D3D14数据总线A0A1A9 1Kx4 CS A0A1A9 1Kx4 CS A0A1A9 1Kx4 CS A0A1A9片选译码A11A1010.在在2.9题题中中，如如果果存存储储器器以以字字节节编编址址，CPU用用一一根根控控制制线线指指明明所所寻寻址址的的是是字字还还是是字字节节，试设计这根控制线的连接方法。试设计这根控制线的连接方法。解解：若若以以字字节节编编址址，则则容容量量要要扩扩大大两两倍倍，因因此此需需要要增增加加一一根根地地址址线线A12，设设CPU的的控控制制信信号号为为B，16片片分分为为8组组，每每组组的的片片选选信信号号分分别别为为 CS1、CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7、CS8，则则片片选选信信号号与与A10、A11、A12、B有关。其真值表如表所示。有关。其真值表如表所示。11.设设某某机机采采用用1Kx4位位的的动动态态RAM芯芯片片（片片内内是是64x64结结构构)组组成成的的16Kx8位位的的存存储储器器。请回答：请回答：(1)设计该存储器共需几片设计该存储器共需几片RAM芯片芯片?(2)画出存储体组成框图画出存储体组成框图?解：解：(1)存储器共需存储器共需16/1x8/432片片 (2)存储器组成框图（略）。存储器组成框图（略）。12.已已知知某某8位位机机的的主主存存采采用用半半导导体体存存储储器器，其其地地址址码码为为18位位，若若使使用用4K4位位的的静静态态RAM芯芯片片组组成成该该机机所允许的最大主存空间，并选用模板块结构，问：所允许的最大主存空间，并选用模板块结构，问：(1)若每个模板块为若每个模板块为32K8位，共需几个模板块位，共需几个模板块?(2)每个模板内共有多少片每个模板内共有多少片RAM芯片芯片?(3)主存共需多少主存共需多少RAM芯片芯片?CPU如何选择各模板如何选择各模板?解解：该该机机的的地地址址码码为为18位位，字字长长8位位，故故该该机机的的主主存存容量为容量为2188位位282108位位256KB (1)若每个模板块为若每个模板块为32K8位，位，则需要则需要256K/32K8(块块)。(2)每个模板块需要每个模板块需要32/48/482=16片。片。(3)主主存存共共需需168=128片片。CPU可可用用3位位地地址址码码选选择择8个模板块个模板块(23)。13 某计算机的存储容量是某计算机的存储容量是64KB，若按字节寻址，则，若按字节寻址，则寻址的范围为寻址的范围为(1)，需要地址线，需要地址线(2)根，数据线根，数据线(3)根；若字长为根；若字长为32位，按字编址，寻址的范围位，按字编址，寻址的范围(4)。(1)A64K B32K C16K D8K (2)A64 B16 C8 D6 (3)A32 B16 C 8 D4 (4)A64K B32K C16K D8K解解：(1)A。计算机的存储容量为。计算机的存储容量为64KB，按字节寻址，按字节寻址，其范围就是主存的容量。其范围就是主存的容量。(2)B。64KB需要需要216个状态来表示，即需个状态来表示，即需16根地址线。根地址线。(3)C。按字节寻址，每个数据的长度为。按字节寻址，每个数据的长度为8位，因此需位，因此需要要8根数据线。根数据线。(4)C。字长。字长32位，按字寻址，每个数据的长度为位，按字寻址，每个数据的长度为32位位=4B，主存的总容量为，主存的总容量为64KB，则共有单元个数为，则共有单元个数为64K/416K。CS0=A11CS1=A11 A10，CS2=A11 A10 15.请画出八体交叉主存系统中的编址方式。请画出八体交叉主存系统中的编址方式。解解：在在多多体体交交叉叉主主存存系系统统中中可可以以采采用用两两种种编编址方式址方式低位交叉和高位交叉。低位交叉和高位交叉。低位交叉编址低位交叉编址:M008.8n-8M119.8n-7M2210.8n-6M3311.8n-5M4412.8n-4M5513.8n-3M6614.8n-2M7715.8n-1M002.n-1M1nn+1.2n-1M22n2n+1.3n-1M33n3n+1.4n-1M44n4n+1.5n-1M55n5n+1.6n-1M66n6n+1.7n-1M77n7n+1.8n-1高位交叉编址高位交叉编址:16.在在八八体体交交叉叉主主存存系系统统中中，若若每每体体并并行行读读出出两两个个字字，每每字字长长两两个个字字节节，主主存存周周期期为为T，求该存储器的最大带宽。求该存储器的最大带宽。解解：存存储储器器带带宽宽是是指指单单位位时时间间内内能能读读出出的的二二进进制制位位数数。若若每每体体能能并并行行读读出出2个个字字，八八体体交交叉叉存存储储器器在在1个个周周期期内内最最多多可可读读出出16个个字字，每每个个字字长长为为2个个字字节节，即即16bit，则则此此存存储储器器的带宽的带宽1616bit/T256bit/T。17.欲将欲将10011101写入磁表面存储器中：写入磁表面存储器中：(1)分分别别画画出出归归零零制制、不不归归零零制制和和调调频频制制的的写写入电流波形。入电流波形。(2)改改进进不不归归零零制制(NRZl)的的记记录录原原则则是是见见“1”就就翻翻。即即当当记记录录“1”时时写写电电流流要要改改变变方方向向；记录记录“0”时不改变方向。画出它的电流波。时不改变方向。画出它的电流波。(3)改改进进调调频频制制(MFM)与与调调频频制制方方式式区区别别在在于于：FM在在信信息息元元交交界界处处写写电电流流总总要要改改变变一一次次方方向向；而而MFM仅仅当当连连续续记记录录两两个个“0”时时，信信息息交交界界处处翻翻转转一一次次；其其他他情情况况不不翻翻转转。画画出出MFM的写电流波形。的写电流波形。解：各种不同方式写入电流的波形图如图所示。解：各种不同方式写入电流的波形图如图所示。1 10 00 01 11 11 10 0改进不归零制（改进不归零制（NRZINRZI）记录记录记录记录“1”“1”时时时时改变方向改变方向改变方向改变方向记录记录记录记录“0“0 时不改时不改时不改时不改变方向变方向变方向变方向1 11 10 00 01 11 11 10 0改进调频制改进调频制(MFM)(MFM)“1”“1”是是是是“0”“0”频率的频率的频率的频率的2 2倍倍倍倍!注意注意:MFM:MFM是是FMFM的改进的改进,只有在记录连续两个或以只有在记录连续两个或以上上0 0时电流方向才翻转一时电流方向才翻转一次次用于双密度磁盘用于双密度磁盘.1 118.对对活活动动头头磁磁盘盘来来讲讲，磁磁盘盘地地址址是是由由 、和和 组组成成的的，每每个个区区存存储储一一个个 。沿沿盘盘半半径径方方向向的的磁磁道道数数称称为为 ，而而磁磁道道单单位位长长度度上上记记录录的的二二进进制制代代码码的的位位数数称称为为 ，两者总称为两者总称为 。解解：记记录录面面号号(磁磁头头号号)、磁磁道道号号(柱柱面面号号)、扇扇区号，记录块，道密度，位密度，存储密度。区号，记录块，道密度，位密度，存储密度。19.某某磁磁盘盘组组有有4个个盘盘片片，5个个记记录录面面。每每个个记记录录面面的的内内磁磁道道直直径径为为22cm，外外磁磁道道直直径径为为33cm，最最大大位位密密度度为为1600位位/cm，道道密密度度为为80道道cm，转速为，转速为3600r/min。求：。求：(1)磁磁盘盘组组的的总总存存储储容容量量是是多多少少位位(非非格格式式化化容量容量)?(2)最大数据传输率是每秒多少字节最大数据传输率是每秒多少字节?(3)请提供一个表示磁盘信息地址的方案。请提供一个表示磁盘信息地址的方案。解：解：(1)总容量每面容量总容量每面容量记录面数记录面数 每面容量某一磁道容量每面容量某一磁道容量磁道数磁道数 某磁道容量某磁道容量=磁道长磁道长本道位密度本道位密度在在本本题题中中给给出出了了最最大大位位密密度度，即即最最内内磁磁道道的的密密度度，并给出了内径，因此可计算出并给出了内径，因此可计算出最内磁道的容量最内磁道的容量1600位位/cm22cm3.14 =110528b/道道磁道数磁道数=排列磁道的半径长排列磁道的半径长道密度道密度 (33-22)cm/280道道/cm=440道道最后得该磁盘组的容量最后得该磁盘组的容量110528b/道道440道道5 243161600b(2)最大数据传输率最大数据传输率=转速转速某柱面的容量某柱面的容量 =3600r/60s5某磁道容量某磁道容量(110528b/道道)331586400b/s(3)磁磁盘盘地地址址由由磁磁盘盘面面、柱柱面面号号、扇扇区区号号构构成成，扇扇区区中中又又以以数数据据块块进进行行组组织织。由由上上述述计计算算看看出出：盘盘面面有有5个个，需需3位位，柱柱面面有有440个个，需需9位位，扇扇区区一一般般为为9个个，需需要要4位位地地址址，磁磁盘盘地地址共由址共由16位二进制构成。位二进制构成。20.某某磁磁盘盘存存储储器器转转速速为为3000转转/分分，共共有有4个个记记录录面面，每每毫毫米米5道道，每每道道记记录录信信息息为为12288字字节节，最小磁道直径为最小磁道直径为230mm，共有，共有275道。请回答：道。请回答：(1)该磁盘存储器的容量是多少该磁盘存储器的容量是多少?(2)磁盘数据传输率是多少磁盘数据传输率是多少?(3)平均等待时间是多少平均等待时间是多少?解：解：(1)磁盘容量磁盘容量4275道道12288B/道道 13516800B (2)传输率传输率=3000转转/60sl2288B614400B/s (3)平平均均等等待待时时间间1/(2转转速速)1/(2(3000/60)0.01s10ms21.已已知知某某软软盘盘及及驱驱动动器器的的规规格格为为单单面面，77道道，4条条控控制制磁磁道道，73条条数数据据磁磁道道，每每磁磁道道26个个扇扇区区，128B/扇扇区区，转转速速为为360r/min，平平均均旋旋转转等等待待时时间间：83ms，平平均均查查找找时时间间为为17ms，数数据据传传输输率率为为256Kbit/s。问：。问：(1)一张软盘的数据存储容量约为一张软盘的数据存储容量约为 (1)字节；字节；(2)若若把把平平均均访访问问时时间间定定为为“平平均均查查找找时时间间+平平均均等等待待时时间间+1个个扇扇区区数数据据的的传传送送时时间间”，则则此此软软盘盘每每个个扇区的平均访问时间是扇区的平均访问时间是 (2)ms。可供选择的答案：可供选择的答案：(1)A.128K B.237K C250K D.47K E.512K (2)A.100 B.104 C128 D.600 E.612 解：解：(1)B (2)B 因为：因为：(1)数数据据的的存存储储容容量量=数数据据磁磁道道数数每每磁磁道道扇扇区区数数每扇区的字节数每扇区的字节数73 26 128/1024237K(2)对对每每个个扇扇区区的的平平均均访访问问时时间间平平均均查查找找时时间间+平平均均等等待待时时间间+1个个扇扇区区数数据据的的传传送送时时间间。前前两两个个已已在在题题中中给给出出，只只需需计计算算1个个扇扇区区数数据据的的传传送送时时间间。在在题题目目中中已已知知数数据据传传输输率率是是256Kbit/s，一一个个扇扇区区有有128B，即即1288bit，则则一一个个扇扇区区数数据据传传送送时间时间 =(1288)/(2561024)=0.0039s3.9ms4ms，每个扇区的平均访问时间每个扇区的平均访问时间83+17+4104ms。22某某磁磁盘盘存存储储器器的的转转速速为为3000r/min，共共4个个盘盘面面，道道密密度度5道道/英英寸寸，每每道道记记录录信信息息为为12288字字节节，最最小小磁磁道道直直径径为为230mm，共共有有275道。求：道。求：(1)该磁盘存储器的容量该磁盘存储器的容量?(2)最高位密度和最低位密度最高位密度和最低位密度?(3)磁盘的数据传输率磁盘的数据传输率?(4)平均等待时间平均等待时间?解：解：(1)磁盘容量磁盘容量275道道 12288B/道道 4 =13516800B(2)最高位密度最高位密度=12288B/道道/最短磁道长度最短磁道长度=12288B/道道/(3.14 230mm/道道)=17B/m(3)最低位密度最低位密度=12288B/道道/最长磁道长度最长磁道长度 =12288B/道道/(3.14(275 25.4/5+230/2)mm/道道 =1.29B/mm(4)数据传输率数据传输率=12288B/道道 3000r/60s =614400B/s (5)平均等待时间平均等待时间=60/(23000)=10ms23IBM PC/XT采采用用的的5.25英英寸寸双双面面磁磁盘盘，每每面面40磁磁道道，每每道道9扇扇区区，每每扇扇区区存存储储512个个字字节。试求其格式化容量。节。试求其格式化容量。解：解：格式化容量格式化容量=2409512=368640B=360KB24.、和和 组组成成三三级级存存储储系系统统，分分级级的目的是为了的目的是为了 。解解：Cache、主主存存储储器器、虚虚拟拟存存储储器器、提提高高存储器的性能价格比。存储器的性能价格比。25、存存储储系系统统的的层层次次结结构构可可以以解解决决什什么么问问题题?实实现现存存储储器器层层次次结结构构的的先先决决条条件件是是什什么么?用用什么度量什么度量?(P82P83)答答：存存储储器器层层次次结结构构可可以以提提高高计计算算机机存存储储系系统统的的性性能能/价价格格比比，即即在在速速度度方方面面接接近近最最高高级级的的存存储储器器，在在容容量量和和价价格格方方面面接接近近最最低低级级的的存储器。存储器。实实现现存存储储器器层层次次结结构构的的先先决决条条件件是是程程序序局局部部性性，即即存存储储器器访访问问的的局局部部性性是是实实现现存存储储器器层层次次结结构构的的基基础础。其其度度量量方方法法主主要要是是存存储储系系统统的的命命中中率率，由由高高级级存存储储器器向向低低级级存存储储器器访问数据时，能够得到数据的概率。访问数据时，能够得到数据的概率。26在在虚虚拟拟存存储储器器中中，术术语语物物理理空空间间和和逻逻辑辑空间有何联系和区别空间有何联系和区别?解解：物物理理空空间间：实实际际地地址址对对应应的的空空间间，也也称称“实存空间实存空间”；逻逻辑辑空空间间：程程序序员员编编程程时时可可用用的的虚虚地地址址对应的地址空间，也称对应的地址空间，也称“虚存空间虚存空间”。一一般般情情况况下下，逻逻辑辑空空间间远远远远大大于于物物理理空空间间。物物理理空空间间是是在在运运行行程程序序时时，计计算算机机能能提提供供的的真真正正的的主主存存空空间间；逻逻辑辑空空间间则则是是用用户户编编程程时时可可以以运运用用的的虚虚拟拟空空间间，程程序序运运行行时时，必必须把逻辑空间映射到物理空间。须把逻辑空间映射到物理空间。27已已知知某某程程序序中中一一条条指指令令的的逻逻辑辑地地址址为为01FEOH，该该系系统统使使用用页页式式虚虚拟拟存存储储器器，页页面面大大小小1KB，该该程程序序的的页页表表起起始始地地址址为为0011B；下下列列内内存存单单元元末末4位位的的内内容容如如表表2.5所所示示。请请指指出该指令的实地址码。出该指令的实地址码。表表2.5 内存单元末内存单元末4位的内容位的内容 地址地址末末4位的内容位的内容007H300H307H000100111100解解:在页式存储器管理中，为每个程序建立一张页在页式存储器管理中，为每个程序建立一张页表，记录虚页在主存中对应的实页号。程序中给表，记录虚页在主存中对应的实页号。程序中给出的地址是虚地址，要转换成实地址，必须通过出的地址是虚地址，要转换成实地址，必须通过查找该程序对应的页表，方可知对应的实页号。查找该程序对应的页表，方可知对应的实页号。具体的转换过程如下：具体的转换过程如下：虚地址虚地址=01FE0H=0001 1111 1110 0000B，页面大，页面大小为小为1K，故页内地址为，故页内地址为10位，虚地址的低位，虚地址的低10位为位为页内地址页内地址1111100000，虚地址的剩余位则为虚，虚地址的剩余位则为虚页号页号(00000111)，其页表地址为页表起始地址与，其页表地址为页表起始地址与虚页号的连接虚页号的连接=001100000111307H，在内存单，在内存单元元307H中存放的字节中，后中存放的字节中，后4位就是对应的实页位就是对应的实页号，这条指令对应的实地址就是实页号与页内地号，这条指令对应的实地址就是实页号与页内地址的连接。址的连接。28.设设主主存存储储器器容容量量为为4MB，虚虚拟拟存存储储器器容容量量为为1GB(109B)，则则虚虚拟拟地地址址和和物物理理地地址址各各为为多多少少位位?根根据据寻寻址址方方式式计计算算出出来来的的有有效效地地址址是虚拟地址还是物理地址是虚拟地址还是物理地址?解解：虚虚拟拟存存储储容容量量=1GB=230B，因因此此虚虚地地址址需需要要30位位；主主存存容容量量4MB22220B，因因此此实实地地址址需需要要22位位。程程序序中中寻寻址址方方式式计计算算出出的有效地址是虚地址。的有效地址是虚地址。29.假假设设可可供供用用户户程程序序使使用用的的主主存存容容量量为为100KB，而而某某用用户户的的程程序序和和数数据据所所占占的的主主存存容容量量超超过过100KB，但但小小于于逻逻辑辑地地址址所所表表示示的的范范围围，请请问问具具有有虚虚拟拟存存储储器器与与不不具具有有虚拟存储器对用户有何影响虚拟存储器对用户有何影响?解解：如如果果无无虚虚拟拟存存储储器器，用用户户就就要要对对程程序序进进行行准准确确分分段段，并并要要考考虑虑哪哪段段存存放放在在主主存存，哪哪段段放放在在辅辅存存，何何时时从从辅辅存存调调入入主主存存，何何时时从从主主存存调调入入辅辅存存，主主存存空空间间如如何何分分配配，地地址址如如何何编编写写等等，用用户户编编程程负负担担很很重重。如如有有虚虚拟拟存存储储器器，用用户户就就可可不不考考虑虑上上述述问问题题，编程任务变得简化。编程任务变得简化。30.在在上上题题中中，如如果果页页面面大大小小为为4KB，页页表表长长度为多少度为多少?解解：若若页页面面大大小小为为4KB，则则主主存存容容量量100KB便便可分为可分为25页，页表长度应当有页，页表长度应当有25个字。个字。31从下列有关存储器的描述中选出正确的答案。从下列有关存储器的描述中选出正确的答案。(1)多体交叉存储器主要解决扩充容量问题。多体交叉存储器主要解决扩充容量问题。(2)在在计计算算机机中中，存存储储器器是是数数据据传传送送的的中中心心，但但访访问问存储器的请求是由存储器的请求是由CPU或或I/O发的。发的。(3)在在CPU中中通通常常都都设设置置若若干干个个寄寄存存器器，这这些些寄寄存存器器与与主主存存统统一一编编址址。访访问问这这些些寄寄存存器器的的指指令令格格式式与与访访问存储器是相同的。问存储器是相同的。(4)Cache与与主主存存统统一一编编址址，即即主主存存空空间间的的某某一一部部分分属于属于Cache。(5)机机器器刚刚加加电电时时，Cache无无内内容容，在在程程序序运运行行过过程程中中CPU初初次次访访问问存存储储器器某某单单元元时时，信信息息由由存存储储器器向向CPU传传送送的的同同时时传传送送到到Cache；当当再再次次访访问问该该单单元元时即可从时即可从Cache取得信息取得信息(假设没有被替换假设没有被替换)。(6)在在虚虚拟拟存存储储器器中中，辅辅助助存存储储器器与与主主存存储储器器以以相相同同的的方方式式工工作作，因因此此允允许许程程序序员员用用比比主主存空间大得多的辅存空间编程。存空间大得多的辅存空间编程。(7)Cache的功能全由硬件实现。的功能全由硬件实现。(8)在在虚虚拟拟存存储储器器中中，逻逻辑辑地地址址转转换换成成物物理理地地址址是是由由硬硬件件实实现现的的，仅仅在在页页面面失失效效时时才才由由操操作作系系统统将将被被访访问问页页面面从从辅辅存存调调到到主主存存，必必要要时还要先把被淘汰的页面内容写入辅存。时还要先把被淘汰的页面内容写入辅存。(9)内存与外存都能直接向内存与外存都能直接向CPU提供数据。提供数据。解：解：(2)、(5)、(7)正确，其余是错误的。正确，其余是错误的。(1)多多体体交交叉叉存存储储主主要要是是为为了了提提高高存存取取速速度度，增加存储器带宽。增加存储器带宽。(3)机机器器中中的的寄寄存存器器常常常常是是独独立立编编址址的的，因因此此访访问问寄寄存存器器的的指指令令格格式式与与访访问问存存储储器器的的指指令令格式不同。格式不同。(4)Cache是是单单独独编编址址的的，它它不不是是主主存存的的一一部部分，比主存的存取速度要快一个数量级。分，比主存的存取速度要快一个数量级。(6)在在虚虚拟拟存存储储器器中中，之之所所以以允允许许程程序序员员用用比比主存空间大得多的辅助空间编程，并不是主存空间大得多的辅助空间编程，并不是 因因为为辅辅助助存存储储器器与与主主存存的的工工作作方方式式相相同同，而而是是因因为为在在主主存存与与辅辅存存之之间间加加了了一一级级存存储储管管理理机制，由机器自动进行主辅存信息的调度。机制，由机器自动进行主辅存信息的调度。(8)在在虚虚拟拟存存储储器器中中，主主要要通通过过存存储储管管理理软软件件来进行虚实地址的转换。来进行虚实地址的转换。(9)外外存存不不能能直直接接向向CPU提提供供数数据据，CPU需需要要数数据据时时，向向主主存存发发出出请请求求，若若主主存存中中无无此此数数据据，由由存存储储管管理理软软件件从从辅辅存存中中调调入入，然然后后再再提供给提供给CPU。32、使使用用高高速速缓缓冲冲存存储储器器是是为为了了解解决决 问问题题，存存储储管管理理主主要要由由 实实现现。使使用用虚虚拟拟存存储储器器是是为为了了解解决决 问问题题，存存储储管管理理主主要要由由 实实现现。后后者者在在执执行行程程序序时时，必必须须把把 映映射射到到主主存存储储器器的的 空空间间上上，这这个个过过程程称称为为 。解解：速速度度、硬硬件件、容容量量、软软件件、逻逻辑辑地地址址、物理地址、虚实地址的转换。物理地址、虚实地址的转换。33选择填空选择填空(1)Cache存储器的内容应与主存储器的相应单元的内存储器的内容应与主存储器的相应单元的内容容 。A保持一致保持一致 B.可以不一致可以不一致 C.无关无关(2)Cache存储器的速度应比从主存储器取数据速度存储器的速度应比从主存储器取数据速度 A快快 B稍快稍快 C相等相等 D慢慢(3)Cache存储器的内容是由存储器的内容是由 调入的。调入的。A.操作系统操作系统 B执行程序时逐步执行程序时逐步(调入的调入的)C指令系统设置的专用指令指令系统设置的专用指令(4)虚拟存储器的逻辑地址位数比物理地址虚拟存储器的逻辑地址位数比物理地址 。A多多 B相等相等 C，少，少 解：解：(1)A (2)A (3)B (4)A 因为因为 (1)Cache中实际上是主存的一个副本，因此中实际上是主存的一个副本，因此其内容必须与主存相应的内容保持一致。其内容必须与主存相应的内容保持一致。(2)Cache的作用就是为了提高存取速度，肯的作用就是为了提高存取速度，肯定要比主存速度快。定要比主存速度快。(3)Cache中的内容的调入调出是由硬件实现中的内容的调入调出是由硬件实现的，在程序执行时逐步调入。的，在程序执行时逐步调入。(4)使用虚拟存储器就是要为程序员提供比使用虚拟存储器就是要为程序员提供比物理空间大得多的虚拟编程空间，因此虚拟物理空间大得多的虚拟编程空间，因此虚拟存储器的逻辑地址位数要比物理地址多。存储器的逻辑地址位数要比物理地址多。34.Cache与与虚虚拟拟存存储储器器在在原原理理和和功功能能方方面面有有何何相相同和不同之处同和不同之处?解解：Cache与与虚虚拟拟存存储储器器在在原原理理和和功功能能方方面面存存在在相似之处，但有重要差别。相似之处，但有重要差别。相同之处：相同之处：都都利利用用了了程程序序局局部部性性原原理理，把把程程序序划划分分为为许许多多信信息息块块，运运行行时时能能自自动动地地把把信信息息块块从从慢慢速速存存储储器器向向快快速速存存储储器器调调度度，信信息息块块的的调调度度都都采采用用一一定定的的替替换换策策略略以以提提高高继继续续运运行行时时的的命命中中率率。它它们们采采用用的的地地址址变变换换、地地址址映映象象方方式式和和替替换换算算法是相同的。法是相同的。不同之处：不同之处：Cache用于弥补主存与用于弥补主存与CPU之间的速度之间的速度差异，而虚拟存储器则用来弥补主存容量的差异，而虚拟存储器则用来弥补主存容量的不足；不足；Cache每次传送的信息块是定长的，每次传送的信息块是定长的，且只有几十字节。虚拟存储器的信息块可以且只有几十字节。虚拟存储器的信息块可以是定长的是定长的(页页)，也可以是不定长的，也可以是不定长的(段段)，长，长度也比较大。度也比较大。CPU可直接访问可直接访问Cache，但不，但不能直接访问辅存。能直接访问辅存。Cache与主存信息交换的与主存信息交换的过程全部由硬件实现，主存与辅存的信息交过程全部由硬件实现，主存与辅存的信息交换则通过辅助硬件与存储管理软件来完成。换则通过辅助硬件与存储管理软件来完成。35能能不不能能把把Cache的的容容量量扩扩大大，然然后后取取代代现现在的主存在的主存?解解：从从理理论论上上讲讲，是是可可以以取取代代的的，但但在在实实际际应用时有如下两方面的问题：应用时有如下两方面的问题：(1)存存储储器器的的性性能能价价格格比比下下降降，用用Cache代代替替主主存存，主主存存价价格格增增长长幅幅度度大大，在在速速度度上上比比 带带Cache的存储器提高不了多少。的存储器提高不了多少。(2)用用Cache做做主主存存，则则主主存存与与辅辅存存的的速速度度差差距距加加大大，在在信信息息调调入入调调出出时时，需需要要更更多多的的 额额外外开开销销，因因此此，从从现现实实而而言言，难难以以用用Cache取代主存。取代主存。36磁磁盘盘上上的的磁磁道道是是(1)，在在磁磁盘盘存存储储器器中中查查找找时时间间是是(2)，活活动动头头磁磁盘盘存存储储器器的的平平均均存存取取时时间间是是指指 (3)，磁磁道道长长短短不不同同，其其所所存存储储的数据量的数据量(4)。(1)A.记记录录密密度度不不同同的的同同心心圆圆 B.记记录录密密度度相相同的同心圆同的同心圆 C.巴阿基米德螺线巴阿基米德螺线(2)A磁磁头头移移动动到到要要找找的的磁磁道道时时间间 B在在磁磁道道上上找找到到扇扇区区的的时时间间 C在在扇扇区区中中找找到到数数据据块块的时间的时间(3)A.平平均均找找道道时时间间 B平平均均找找道道时时间间+平平均均等待时间等待时间 C平均等待时间平均等待时间(4)A相同相同 B长的容量大长的容量大 C短的容量大短的容量大解：解：(1)A (2)A (3)B (4)A 因为：因为：(1)磁磁盘盘上上的的磁磁道道和和唱唱盘盘不不同同，磁磁盘盘上上的的磁磁道道是是一一圈圈圈圈的的同同心心圆圆，磁磁盘盘上上的的每每个个磁磁道道容容量量相相同同。因因此此，每条磁道上的密度不同。每条磁道上的密度不同。(2)在在磁磁盘盘上上存存取取数数据据时时，地地址址由由两两部部分分组组成成：磁磁道道和和扇扇区区。把把磁磁头头移移动动到到要要找找的的磁磁道道的的时时间间称称为为查查找找时时间间，找找到到磁磁道道后后把把要要找找的的扇扇区区转转到到磁磁头头下下所所需需的的时间称为等待时间。时间称为等待时间。(3)由由(2)可可知知，要要查查找找一一个个磁磁盘盘地地址址需需要要有有两两个个时时间间：查查找找时时间间和和等等待待时时间间。这这两两个个时时间间不不能能唯唯一一地地确确定定，与与磁磁头头上上次次的的位位置置和和磁磁盘盘上上次次旋旋转转的的位位置置有有关关，因因此此其其存存取取时时间间只只能能用用平平均均查查找找时时间间与与平平均均等等待时间的和来计量。待时间的和来计量。(4)见见(1)。