计算机组成第2次作业答案

1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。BA.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。相似之处：从原理角度，即两者所使用的地址变换及映射方法和替换策略，是相同的，都基于程序局部性原理。⑴把程序中最近常用的部分驻留在高速的存储器中；⑵一旦这部分变得不常用了，把它们送回到低速的存储器中；⑶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；⑷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。cache-主存层次的控制完全由硬件实现，对各类程序员是透明的；而虚拟存储器的控制是软硬相结合.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。解答：求解表格如下所示页面访问序列845648648825命中率a8456486488255/12=41.67%b84564864482c8456486648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。BCA.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D。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；2D：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（1）1284H=0001001010000100B∵X=10，D=84H，∴是X2变址寻址，有效地址E=(X2)+D=1122H+84H=11A6H（2）4323H=0100001100100011B∵X=11，D=23H，∴是相对寻址，有效地址E=(PC)+D=1234H+23H=1257H（3）6725H=0110011100100101B∵X=11，D=25H，∴是相对寻址，有效地址E=(PC)+D=1234H+25H=1259H（4）4446H=0100010001000110B∵X=00，D=46H，∴是直接寻址，有效地址E=D=46H第5章1.中央处理器包括ABD。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。A3Xi+-IRiPCiARiR/WDRiR0iR3iALUGYiIRoPCoDRoRYDRPCIRXMARA.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R0R1R2R30oR3oB总线STAR1,(R2)(R1)→(R2)PCo,G,ARiR/W=RDRo,G,IRiR2o,G,ARiPC→ARR2→ARDR→IRM→DRR1→DR4R1o,G,DRiR/W=W4.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）。解答：（1）SI1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11WB1234567891011MEM123456789101112EX12345678910111213ID1234567891011121314IF123456789101112131415123456789101112131415T或DR→M5在15个周期内，共输入15条指令，输出11条指令，则吞吐率=11/(15x150ns)=11/(15x150x10-9s)=4.89x106条指令/秒=4.89MIPSI1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11IFIDEXMEMWBIFIDEXMEMIFIDEXIFIDIFWBMEMEXIDIF周期时间tWBMEMEXIDIFWBMEMEXIDIFWBMEMEXIDIFWBMEMEXIDIFWBMEMEXIDIFWBMEMEXIDIFWBMEMEXIDIF指令序列iWBMEMWBEXMEMIDEXIFIDIF