计算机系统结构课后习题答案
14.简要比较CISC机器和RISC机器各自的结构特点，它们分别存在哪些不足和问题?为什么说今后的发展应是CISC和RISC的结合?
答： CISC结构特点：机器指令系统庞大复杂。
RISC结构特点：机器指令系统简单，规模小，复杂度低。 CISC的问题：
(1)指令系统庞大，一般200条以上； (2)指令操作繁杂，执行速度很低；
(3)难以优化生成高效机器语言程序，编译也太长，太复杂；
(4)由于指令系统庞大，指令的使用频度不高，降低系统性能价格比，增加设计人员负担。 RISC的问题；
(1)由于指令少，在原CISC上一条指令完成的功能现在需多条RISC指令才能完成，加重汇编语言程序设计负担，增加了机器语言程序长度，加大指令信息流量。 (2)对浮点运算和虚拟存储支持不很强。 (3)RISC编译程序比CISC难写。
由于RISC和CISC各有优缺点,在设计时，应向着两者结合，取长补短方向发展。
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第三章 总线、中断与输入输出系统
1.简要举出集中式串行链接，定时查询和独立请求3种总线控制方式的优缺点。同时分析硬件产生故障时通讯的可靠性。 答： 控制方式 优点 缺点 (1)对“总线可用”线及其有关电路失效敏感。 (1)选择算法简单。 (2)灵活性差，如果高优先级的部件频繁要求使用总(2)控制线数少，只需要3根，线，离总线控制器远的部件就难以获得总线使用权。 串行链接 且不取决于部件数量。 (3)“总线可用”信号顺序脉动地通过各个部件，总(3)可扩充性好。 线的分配速度慢。 (4)受总线长度的限制，增减和移动部件受限制。 (1)灵活性强，部件的优先次序(1)总线的分配速度不能很高。 由程序控制。 (2)控制较为复杂。 定时查询 (2)可靠性高，不会因某个部件(3)控制线数多，需要2+log2N根。 失效而影响其它部件使用总线。 (4)可扩充性差。 (1)灵活性强，部件的优先次序由程序控制。 (1)控制较为复杂。 独立请求 (2)能方便地隔离失效部件的请(2)控制线数多，要控制N个设备，需要有2N+1根求。 (3)总线的分配速度快。 2.设中断级屏蔽位“1”对应于开放，“0”对应于屏蔽，各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如下： 中断处理程序级别 第1级 第2级 第3级 第4级
(1)当中断响应优先次序为1→2→3→4时，其中断处理次序是什么?
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控制线。 中断级屏蔽位 1级 2级 3级 4级 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 计算机系统结构课后习题答案
(2)如果所有的中断处理都各需3个单位时间，中断响应和中断返回时间相对中断处理时间少得多。当机器正在运行用户程序时，同时发生第2，3级中断请求，过两个单位时间，又同时发生第1，4级中断请求，试画出程序运行过程示意图。
答： (1)当中断响应优先次序为1→2→3→4时，其中断处理次序为1→3→4→2。 (2)
3.若机器共有5级中断,中断响应优先次序为1→2→3→4→5,现要求其实际的中断处理次求序1→4→5→2→3。
(1)设计各级中断处理程序的中断级屏蔽位(令“1”对应于开放，“0”对应于屏蔽);
(2)若在运行用户程序时，同时出现第4，2级中断请求，而在处理第2级中断未完成时，又同时出现第1，3，5级中断请求，请画出此程序运行过程示意图。 答：
(1)中断级屏蔽位设置如下图：
中断级屏蔽位 中断处理程序级别 第1级 第2级 第3级 第4级 12345级 级 级 级 级 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 第 13 页 共 61 页
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第5级 0 1 1 0 1 (2)中断过程示意图：如图 2、4中断同时出现，进行排队器。 首先响应第2级中断请求，屏蔽字为01100，表明其对第4级中断请求开放，所以转去响应第4级中断请求并进行处理。
响应4，中断4运行结束，回2。 1、3、5进入排队器。
第2级中断请求的处理请求被中断，转去响应第1级中断请求并进行处理。 响应第5级中断请求并进行处理。 继续响应并处理第2级中断处理请求，结束后返回用户程序。
最后处理第3级中断请求。
4.简述字节多路，数组多路和选择通道的数据传送方式。
答: 字节多路通道适用于连接大量的像光电机等字符类低速设备。这些设备传送一个字符(字节)的时间很短，但字符(字节)间的等待时间很长。通道“数据宽度”为单字节，以字节交叉方式轮流为多台设备服务，使效率提高。字节多路通道可有多个子通道，同时执行多个通道程序。 数组多路通道适合于连接多台象磁盘等高速设备。这些设备的传送速率很高，但传送开始前的寻址辅助操作时间很长。通道“数据宽度”为定长块，多台设备以成组交叉方式工作，以充分利用并尽可能重叠各台高速设备的辅助操作时间。传送完K个字节数据，就重新选择下个设备。数组多路通道可有多个子通道，同时执行多个通道程序。
选择通道适合于连接象磁盘等优先级高的高速设备，让它独占通道，只能执行一道通道程序。通道“数据宽度”为可变长块，一次将N个字节全部传送完，在数据传送期只选择一次设备。 5.如果通道在数据传送期中，选择设备需9.8μs，传送一个字节数据需0.2μs。某低速设备每隔500μs发出一个字节数据传送请求，问至多可接几台这种低速设备?对于如下A～F6种高速设备，一次通讯传送的字节数不少于1024个字节，问哪些设备可以挂在此通道上?哪些则不能?其中A—F设备每发出一个字节数据传送请求的时间间隔分别为(单位为μs)： 表3-5
设备 A B C D E F
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发申请间隔(μs) 0.2 0.25 0.5 0.19 0.4 0.21 答: (1)至多可连接50台低速的外设。
剖析：根据题意可知：低速设备应挂接在字节多路通道上，字节多路通道的通道极限流量为： fmax.byte=1/(TS+TD)>=fbyte
通道极限流量应大于或等于设备对通道要求的流量fbyte。
如果字节多路通道上所挂设备台数为m,设备的速率为fi，为了不丢失信息，应满足： 1/(TS+TD)>=m*fi
fi也就是设备发出字节传送请求间隔时间(500μs)的倒数，所以： m<=1/((TS+TD)*f)=500/(9.8+0.2)=50(台) (2)设备B,C,E,F可以挂在此通道上，设备A,D则不能。 剖析：
思路一：从传送字节速率上入手。
A~F是高速设备，应挂接在选择通道上，选择通道的极限流量为：
fmax.select=N/(TS+N*TD)=1/((TS/N)+TD)=1/((9.8/1024)+0.2)=1/0.21(约) 通道上所挂设备的最大速率fi.max应小于或等于通道的极限流量。 由表3-5可得出
设备 传送速率(B/μs) A 1/0.2 B 1/0.25 C 1/0.5 D 1/0.19 E 1/0.4 F 1/0.21 所以，B、C、E、F可挂在该通道上。A、D不能。 思路二：从传送字节时间上入手。
对于高速设备，由于一次传送字节数不少于1024byte
∴该通道一次传送数据的时间为9.8μs+1024×0.2μs＝214.6μs 由表3-5可得出每台设备发送1024字节的时间间隔分别为:
设备 传送时间(μs) A 204.8 B 256 C 512 D 194.56 E 409.6 F 215.04 ∴为使数据不丢失，B、C、E、F可挂在该通道上。A、D不能。 6.某字节多路通道连接6台外设，某数据传送速率分别如表中所列。
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