计算机组成与系统结构部分答案 第4章习题答案.docx

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1、4.38 位ISA 总线：D0 D7A0 A12MEMRA13A14 A15 A16 A17A18 A191=1MEMW=1=1D0 D7A0 A12WE OECS1D0 D7A0 A12WE OECS18086 系统总线D0 D7D0 D7A1A13MEMR MEMWA0A12OEWE=1CS1D8D15A0D0 D7BHEA14 A15 A16 A17 A18A19A0 A12OE=1WE=1CS1A0=0，BHE=1，选中偶地址； A0=1, BHE=0, 选中奇地址 A0=0， BHE=0，两片都选中4.10400FFFFFH-40000000H=FFFFFH，共 220=1MB 容量

2、，要用 1MB/256KB=4 片256KB=218，故该芯片有 18 条地址线地址前导为 400=0100 0000 0000D0D31D0D7A2A19A0A17M/ IOD/ C W/ RCBAY6Y7OEWE=1CSD0D774F138A0A17BE0 BE1 BE2BE3=1OE WE CSD0D7A0A17A20 A21 A22A23 A24 A25 A26A27 A28 A29A30A31OE=1WECS=1D0D7A0A17OE1=1WECS4.161) 1111 110X XXXX XXXX XXXX地址范围：FC000HFDFFFH2)=1D0D711A0A12=1WR1R

3、D=1CSD0D7 A0A12WR RDCSD0D7A0A12MEMW MEMRA13A14 A15 A16 A17 A18 A194.24 (C)10+100(1-X)=16 X=94%4.25（1）标记：9，索引：1，块内地址：10（2）主存地址为 ABCDEH ：(1010 1011 1)(1)(00 1101 1110)标记 157H 出现在地址映射表，命中第 3 路的第 1 块（每路由第 0 块、第 1 块组成），路内地址为：(1)(00 1101 1110)。（3）主存地址为 12345H ：(0001 0010 0)(0)(11 0100 0101)标记 024H 在地址映射表各

4、路 0 块中未出现，所以未命中。4.261) 主存 1MB，20 位；每块 1KB，10 位，主存块号 10 位，块内地址 10 位地址变换表(4)个单元，每个单元（10）位2) 30+(1-X)300=32.7 X=99.1%3) 主存地址为 88888H 时，1000100010 0010001000主存块号 222H，查地址变换表为 1 块，Cache 地址为 01 0010001000，即 488H主存地址为 56789H 时，0101011001 1110001001主存块号 159H，查地址变换表为 2 块，Cache 地址为 10 1110001001，即 B89H4) 优点:

5、Cache 利用率高，命中率高缺点：需要相联存储器容量大，地址变换硬件复杂。4.271) 主存 1MB，20 位地址；每块 512B，块内地址 9 位；每路 4 块，块号 2位；区号 20-9-2 =9 位；每条记录区号+有效位=9+1=10 位，共 8 条记录，故相联存储器容量为 8*10b，(B)2) 2 路，故每次参与的存储单元为 2 个，(B)4.31主存 4MB，实地址为 22 位虚存 1GB，虚地址为 30 位页面大小 4KB，则 1GB/4KB=256K4.32段 3 的首地址为 44000H 故 1059H 单元的实地址为 1059H+44000H=45059H段 2 的首地址

6、为 15000H，故 1678H 单元的实地址为 16678H4.34FIFOP3P3P3P6P6P6P6P4P4P4P4P4P8P8P8P4P4P4P4P3P3P3P3P6P6P6P6P4P4P2P2P2P2P7P7P7P7P3P3P3P3P6P3P3P3P6P6P6P7P7P7P6P6P6P8P8P8P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P2P2P2P3P3P3P3P3P3P3P3P3P6命中率 3/15=20% LRU命中命中命中命中率 6/15=40%主存为 4 页时FIFO命中命中 命中命中 命中命中P3P3P3P3P3P3P7P7P7P7P7P7P7P7P6P4P

7、4P4P4P4P4P4P3P3P3P3P3P3P3P2P2P2P2P2P2P2P2P2P4P4P4P4P6P6P6P6P6P6P6P6P6P8P8P8命中率 6/15=40% LRU命中 命中命中命中 命中命中P3P3P3P3P3P3P3P3P3P3P3P3P3P3P3P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P4P2P2P2P2P7P7P7P7P7P7P8P8P8P6P6P6P6P6P6P6P6P6P6P6P6命中率 9/15=60%4.35命中 命中命中 命中 命中 命中 命中命中命中Cache 共 32 块，每块可容纳 8 个 int 型数据。数组每个元素访问 2 次（读、写各

8、一次），则每 8 个数组元素共访问 16 次，缺失 1 次（第一次访问时 Cache 不命中；Cache 每次装入 8 个数组元素，即 1 块），因此缺失率为 1/16，即 6.25%。4.36（1）A、B 虚页号，20 位；C 实页号，14 位；D 页内地址 12 位；E 标记（Tag）11 位；F索引（Index，或“组号”）9 位；G 块内地址 6 位。虚拟地址32A 虚页号 B页内地址D2012Cache存储管理，主存物理地址划分：1115TagIndex块内地址E9626虚拟存储管理：主存物理地址26C 实页号页内地址D1412（组号）G F（2）4102409661000 0000

9、00110 B，则：9 位 Index（组号）为 000000110 B（6），11 位 H 字段（Tag）为 00000001000 B（8）。（3） Cache 缺失：用硬件实现；访问主存，开销小。缺页：用软件实现；访问磁盘，处理的开销大。（4） 若修改页面内容时采用写直达（Write Through）策略，需同时写主存与磁盘，而写磁盘比写主存慢得多。 Cache 采用写直达（Write Through）策略，硬件实现，写主存可以与 CPU 处理其他事物并行。 磁盘与主存之间的速度差异比主存与 Cache 之间的速度差异更大。4.37主存地址共 30 位，数据 Cache 共 16 块，每

10、块 64B，则主存地址划分如下： Tag（20bit）、Index（4bit）、块内地址（6bit）。Cache 地址映射表包括：(有效位)(修改位)(替换控制位)(标记 Tag)，按照题意，忽略修改位、替换控制位，则地址映射表每行容量1 位有效位20 位 Tag21 位。（1）16(6421/8)B1066B。（2）(768624) DIV 64 MOD 1615； (76825641504) DIV 64 MOD 165。即：若命中，a062在 Cache 的第 15 块；a1150在 Cache 的第 5 块。（3）数据 Cache 每块可容纳 16 个数组元素（64B/4B）；如果数据

11、 Cache 装满，可容纳 16 块16 个元素/块256 个数组元素，刚好对应数组的一行。数组 a 的首地址 768，是块大小 64 的整数倍，因此数组 a 在内存中是按块对齐存放的。数组 a 每行占用 16 个块（2564/64），假设块编号为 015，则：按照直接映射规则，数组 a 每行的第0 块必须装入Cache 的第0 块；数组a 每行的第1 块必须装入Cache 的第1 块；数组 a 每行的第 15 块必须装入 Cache 的第 15 块。程序 A（按行访问数组元素）：程序访问数组每一个块的第一个元素，必不命中，则将该块装入 Cache，后续 15 个元素必然命中。则：Cache

12、命中率15/1693.75%。程序 B（按列访问数组元素）：数组相同列元素在所在的块被映射到 Cache 相同的块位置，每次访问数组元素都会导致 Cache 块的替换、且无法利用块内其他元素（同一行相邻的），因此 Cache 命中率为 0。显然，程序 A 的执行时间更短。4.38（1） 虚拟地址共 28 位（高 16 位为虚页号、低 12 位为页内地址），物理地址共 24 位（高12 位为实页号，低 12 位为页内地址）。（2） 主存物理地址：Tag（16 位）、Index（3 位）、块内地址（5 位）。（3） 虚拟地址 00056A8H，虚页号 0005H，查页表，实页号 20DH，则主存地

13、址 20D6A8H；主存地址：(0010 0000 1101 0110) (101)(0 1000)，Tag 为 20D6H，Index 为 5。Cache 地址映射表第 5 行内容是 20D6H，与 Tag 相同，因此命中 Cache。Cache 内部地址为 A8H。（4） 虚拟地址 00356A8H，页内地址 12 位、索引（Index）1 位、标记（Tag）15 位，则：二进制(Tag)(Index)(页内地址)形式：(0000 0000 0011 010)(1) (0110 1010 1000)，Tag 为 001AH，Index 为 1。查 4 路 TLB 的第 1 行，查找有效的“001AH”标记：有，对应实页号 87EH，则主存物理地址为 87E6A8H。