上海交大计算机组成与系统结构第2次作业(原题答案)

第2次作业：第3章3题、第4章3题、第5章4题第3章1.虚拟存储器可看作是一个容量非常大的存储器，有了它，用户无需考虑所编程序在中是否放得下或放在什么位置等问题。A.逻辑，辅存B.逻辑，主存C.物理，辅存D.物理，主存2.请比较虚拟存储器和Cache这两种存储系统的相似之处和主要区别。【解】相似之处：①把程序中最近常用的部分驻留在高速的存储器中；②一旦这部分变得不常用了，把它们送回到低速的存储器中；③这种换入换出是由硬件或操作系统完成的，对用户是透明的；④力图使存储系统的性能接近高速存储器，价格接近低速存储器。主要区别：在虚拟存储器中未命中的性能损失要远大于Cache系统中未命中的损失。3.假设主存只有a,b,c三个页框，组成a进c出的FIFO队列，进程访问页面的序列是8,4,5,6,4,8,6,4,8,8,2,5号。用列表法求采用FIFO+LRU替换策略时的命中率。【解】页面访问序列0254⑤②⑤②3⑤②4命中率FIFO算法a0254422②35544/12=33.3%b025⑤4442335c0225⑤542②3命中命中命中命中FIFO算法+LRU算法a0254⑤②⑤②3⑤②46/12=50%b02545252352c0224445235命中命中命中命中命中命中第4章1.堆栈是一种特殊的数据寻址方式，基于原理。A.FIFOB.FILOC.LIFOD.LILO2.堆栈寻址方式中，设A为累加器，SP为堆栈指示器，MSP为SP指示的栈顶单元。如果进栈操作的动作顺序是(A)→MSP，(SP)-1→SP，那么出栈操作的动作顺序应为______。A.(SP)-1→SP，(MSP)→AB.(MSP)→A，(SP)-1→SPC.(MSP)→A，(SP)+1→SPD.(SP)+1→SP，(MSP)→A3.某微机的指令格式如下所示：OP：操作码；D：位移量；X：寻址特征位，X=00：直接寻址；X=01：用变址寄存器X1进行变址；X=10：用变址寄存器X2进行变址；X=11：相对寻址。设(PC)=1234H，(X1)=0037H，(X2)=1122H，请确定下列指令的有效地址。（1）1284H（2）4323H（3）6725H（4）4446H【解】（1）6223H=0110011100100011B,X=11,相对寻址，有效地址=PC+D=1234H+23H=1257H（2）4444H=0100010001000100B，X=00，直接寻址，有效地址=D=44H（3）1282H=0001001010000010B，X=10，变址寻址，有效地址=X2+D=1122H+82H=11A24H（4）4321H=0100001100100001B，X=11，相对寻址，有效地址=PC+D=1234H+21H=1255H第5章1.中央处理器包括______。A.运算器B.控制器C.主存储器D.Cache2.在CPU中，指令寄存器用来保存。A.当前指令B.当前指令的地址C.下一条指令D.下一条指令的地址3.参见如图所示的数据通路，IR为指令寄存器，PC为程序计数器(具有自增功能)，M为主存(受R/W信号控制)，AR为地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器，ALU由+、-控制信号决定完成何种操作，控制信号G控制的是一个门电路。另外，线上标注有控制信号，例如Yi表示Y寄存器的输入控制信号，R1o为寄存器R1的输出控制信号，未标字符的线为直通线，不受控制。存数指令“STAR1,(R2)”的含义是将寄存器R1的内容传送至(R2)为地址的主存单元中，请画出其指令周期流程图，并列出相应微操作控制信号序列。A总线Xi+-DRiIRiPCiARiR/WR0iR3iXAGLIRPCARMDRR0R1R2R3UYYiIRoPCoDRoR0oR3oB总线【解】STAR1,(R2)(R1)→(R2)4.指令流水线有取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)、访存(MEM)、写回(WB)5个过程段，共有15条指令连续输入此流水线。（1）画出流水处理的时空图。（2）假设时钟周期为150ns，求流水线的实际吞吐率（单位时间里执行完毕的指令数）。PC→ARM→DRDR→IRR2→ARR1→DRDR→MPCo,G,ARiR/W=RDRo,G,IRiR2o,G,ARiR1o,G,DRiR/W=W将PC值放到地址寄存器中将主存数据放到数据寄存器中将数据寄存器内容放到指令寄存器中将寄存器R2的内容放到地址寄存器中将寄存器R1的内容放到数据寄存器中将数据寄存器的值放到主存单元中【解】（1）IFIDEXMEMWBIFIDEXMEMWBIFIDEXMEMWB周期时间t指令序列iIFIDEXMEMWBIFIDEXMEMWBIFIDEXMEMWBIFIDEXMEMWBIFIDEXMEMWBIFIDEXMEMWBIFIDEXMEMWBIFIDEXMEMWBI1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11IFIDEXMEMIFIDEXIFIDIF（2）：11/(15*100ns)=7.3*106条指令/秒2