计算机系统结构课后习题答案
设备 传送速率(KB/s) 1 50 2 15 3 100 4 25 5 40 6 20 (1)计算所有设备都工作时的通道实际最大流量：
(2)如果设计的通道工作周期使通道极限流量恰好与通道最大流量相等，以满足流量设计的基本要求，同时让速率越高的设备被响应的优先级越高。当6台设备同时发出请求开始，画出此通道在数据传送期内响应和处理各外设请求的时间示意图。由此你发现了什么问题?
(3)在(2)的基础上，在哪台设备内设置多少个字节的缓冲器就可以避免设备信息丢失?那么，这是否说书中关于流量设计的基本要求是没有必要的了呢?为什么? 解： (1)实际最大流量＝50+15+l00+25+40+20＝250KB/S。 (2)通道响应和处理各设备请求的时间示意图
由此发现由于高速设备的响应优先级高，使低速设备2造成数据丢失。
(3)在2中各设两个字节的缓冲区即可。这并不说明流量设计的基本条件是不必要的，因为若基本条件不满足，无论设备优先级如何确定总有设备的信息会丢失。
剖析： (2)由各设备的传送字节速率可解其连续发出传送请求的时间间隔分别为：
设备 发申请间隔1 20 2 67(约) 3 10 4 40 5 25 6 50 第 16 页 共 61 页
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(μs) 7.通道型I/O系统由一个字节多路通道A(其中包括两个子通道Al和A2)，两个数组多路通道B1和B2及一个选择通道C构成，各通道所接设备和设备的数据传送速率如表所示。 (1)分别求出各通道应具有多大设计流量才不会丢失信息；
(2)设I/O系统流量占主存流量的1/2时才算流量平衡，则主存流量应达到多少?
通道号 字节多路通道 子通道A2 数组多路通道B1 数组多路通道B2 选择通道C 50 35 20 20 50 35 20 20 500 400 350 250 500 400 350 250 500 400 350 250 子通道A1 所接设备的数据传送速率(KB/s) 50 35 20 20 50 35 20 20 解： (1)要不丢失信息，各通道需要达到的流量：字节多路通道子通道A1:0.25KB/S;字节多路通道子通道A2:0.25KB/S;数组多路通道B1:500KB/s;数组多路通道B2:500KB/s;选择通道C:500KB/s。
(2)主存流量应达到4MB/S。
剖析: (1)设备要求字节多路通道或其子通道的实际最大流量，是该通道所接各设备的字节传送速率之和;
设备要求数组多路通道或选择通道的实际最大流量，是该通道所接各设备的字节传送速率中的最大者。
(2)I/O系统中，各种通道和子通道可以并行工作，因此，I/O系统的最大流量应等于各通道最大流量之和。
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第四章 存储体系
1.设二级虚拟存储器的TA1=10-7s、TA2=10-2s,为使存储层次的访问效率e达到最大值的80%以上，命中率H至少要求达到多少？实际上这样高的命中率是很难达到的，那么从存储层次上如何改进？
解： e=TA1/TA=TA1/(H*TA1+(1-H)*TA2)≥80%，H≥(10^5-5/4)/(10^5-1)。 这样的命中率很难达到。为了降低对H的要求，可以选择高命中率的算法，可以减少相邻两级的访问速度差和容量差(这样做不利于降低存储器的平均每位价格)，可在主、辅存储器间加一层电子磁盘，使存储体系中相邻两级的访问时间比不太大。
2、程序存放在模32单字交叉存储器中，设访存申请队的转移概率λ为25%,求每个存储周期能访问到的平均字数。当模数为16呢？由此你可得到什么结论？ 解：B=[ 1-(1-λ)^m] /λ 解： 由λ=0.25,m=32 求得：B=4-4*(3/4)^32 同理，m=16时 ,B=4-4*(3/4)^16
可得出，在λ=0.25时，m=32的平均访问字数大于m=16时的平均访问字数。
3、设主存每个分体的存取周期为2μs，宽度为4个字节。采用模m多分体交叉存取，但实际频宽只能达到最大频宽的0.6倍。现要求主存实际频宽为4MB/S,问主存模数m应取多少方能使两者速度基本适配？其中m取2的幂。 解： m=4
剖析： 根据题意，模m多分体交叉的最大频宽为：分体数*单体频宽=m*分体的宽度/分体的存取周期=m*4B/2μs，所以有0.6*m*4/2>=4。
4.某虚拟存储器共8个页面，每页1024个字，实际主存为4096个字，采用页表法进行地址映象。映象表的内容如下表所示。 虚页号 实页号 装入位 0 3 1 1 1 1 2 2 0 3 3 0 4 2 1 5 1 0 6 0 1 7 0 0 注：我把虚页号加上了。
(1)列出会发生页面失效的全部虚页号；
(2)按以下虚地址计算主存实地址：0，3728，1023，1024，2055，7800，4096，6800。 解: (1)会发生页面失效的全部虚页号为：2,3,5,7。 (2)
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虚地址 0 3278 1023 1024 2055 7800 4096 6800 虚页号 0 3 0 1 2 7 4 6 页内位移 0 656 1023 0 7 632 0 656 装入位 1 0 1 1 0 0 1 1 实页号 3 页面失效 3 1 页面失效 页面失效 2 0 页内位移 0 页面失效 1023 0 页面失效 页面失效 0 656 实地址 3072 无 4095 1024 无 无 2048 656 剖析：(1)根据页表法列出表2，当装入位为0时，即为页面失效，再找出相对应的虚页号即可。 (2)虚页号=虚地址/页面大小
页内位移量=虚地址－虚页号*页面大小 实地址＝实页号*页面大小＋页内位移量
由于可以用替换算法解决页面失效的问题，所以，发生页面失效的虚页2,3,5,7仍然可以有相应的实地址，但这样要在页表中建立新的虚实地址对应关系，新的虚实地址对应关系和原来的对应关系相同的可能性就很小了。
5、一个段页式虚拟存储器。虚地址有2位段号、2位页号、11位页内位移（按字编址），主存容量为32K字。每段可有访问方式保护，其页表和保护位如下表所示。
段号 访问方式 虚页0所在位置 虚页1所在位置 虚页2所在位置 虚页3所在位置 0 只读 实页9 实页3 在辅存上 实页12 1 可读/执行 在辅存上 实页0 实页15 实页8 2 可读/写/执行 页表不在主存内 页表不在主存内 页表不在主存内 页表不在主存内 3 可读/写 实页14 实页1 实页6 在辅存上 (1)此地址空间中共有多少个虚页？ (2)当程序中遇到下列情况时
方式 段 页 页内位移 第 19 页 共 61 页
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取数 取数 取数 存数 存数 存数 转移至此 取数 取数 转移至此 0 1 3 0 2 1 1 0 2 3 1 1 3 1 1 0 3 2 0 0 1 10 2047 4 2 14 100 50 5 60 写出由虚地址计算出实地址。说明哪个会发生段失效、页面或保护失效失效。 解答:(1)该地址空间中共有16个虚页。
(2)程序中遇到上表中各情况时，是否会发生段失效、页失效或保护失效及相应的主存实地址的情况如下表所示：
方式 取数 取数 取数 存数 存数 存数 转移至此 取数 取数 转移至此 段 页 0 1 1 1 3 3 0 1 2 1 1 0 1 3 0 2 2 0 3 0 页内位移 1 10 2047 4 2 14 100 50 5 60 段失效 无 无 无 无 有 无 无 无 有 无 页失效 无 无 有 无 / 有 无 有 / 无 实页号 3 0 无 3 无 无 8 无 无 14 实地址 6145 10 无 6184 无 无 16484 无 无 28732 保护失效 无 无 / 有 / / 无 / / 有 剖析： (1)虚地址中段号有2位，页号有2位，也就是每个程序最多只能有2^2=4个段，每个段至多只能有2^2=4页，所以该地址空间中共有4*4=16个虚页。 (2)先从题意得知：
实地址：15位，其中实页号4位，页内位移11位
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