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l7.1A 若对磁表面存储器写入代码10011,请画出NR-1制、PE制 、FM制、MMF制记录方式的写入电流波形。设点流初始方向为 -I。l7.2B 假设在一个采用组相联映象方式的Cache种,主存有B0B7 共8块组成,Cache有C0C4共4块,组内块数为2块。每块位32个 字节。求:l1)写出主存地址的格式,并标出各字段的长度。l2)写出Cache地址的格式,并标出各字段的长度。l3)画出主存与Cache字间各个块的映象对应关系。l7.3B 一个由Cache与主存组成的二级存储系统。已知主存容量为 1MB,缓存容量为32KB,采用组相联方式进行地址映象与变换,主 存与缓存的每一块为64B,缓存共分8组。求:1)写出主存与缓存的地址格式。(地址码长度及各字段名称与 位数)2)假定Cache的存取周期为20ns,命中率位0.95,希望采用Cache 后的加速比大于10,那么要求主存的存取速度应大于多少? 1l7.4A 某计算机系统的内存系统中,已知cache存取周 期为45ns,主存存取周期为200ns。 CPU执行一段程 序时,CPU访问内存系统共4500次,其中访问主存的 次数为340次,问:l1Cache 命中率H是多少?,l2CPU访问内存的平均访问时间Ta是多少?l3Cache/主存系统的访问效率e是多少?l解: 1、Cache 命中率Hl H=Nc/(Nc+Nm)=(4500-340)/4500=0.92l 2、CPU访存的平均时间l Ta = H*Tc+(1-H)(Tm+Tc)l = 0.92*45+(1-0.92)*(200+45)= 61 nsl 3、Cache/主存系统的访问效率l e=Tc/Ta*100%=45/61*100%=0.74*100%=74% 2l7.5某计算机,如果所有的Cache访问都命中的话,它的 CPI(每条指令执行的周期数)时2.0。唯一的数据访问 指令是Store和Load,它们占总数指令的40%,不命中的 损失是25个时钟周期,不命中率是2%。如果所有的指 令访问Cache都命中的话,那么机器的速度是存在 Cache不命中的多少倍?l答:设机器执行的总指令条数为100;设在所有存储器 访问都在Cache命中时,所需时钟周期数为T1;设在一般 Cache命中率下,执行上述指令的时钟周期为T2,则: T1=指令条数平均Cache=100 2.0=200 T2=指令条数CPI=指令总条数平均CPI+Cache不命 中指令条数引起的延迟=100 2.0+100 40% 2% 25=220则加速比S=T2/T1=1.1,则在Cache全部命中情况下的机 器速度是在Cache有缺失情况下的1.1倍。3l7.6 某计算机的存储系统是由Cache、贮存和磁盘 组成的虚拟存储系统。若一字在Cache中,访问 它需要T1ns;若字不在主存中,将其从磁盘装入 主存需要时间T2ns,主存字访问周期为T3ns,若 Cache的命中率为P1,主存命中率为T2,求出该存 储系统的平均字访问时间。解:平均字访问时间: 在Cache+在内存+不再内存 即P1T1+(1-P1)P2T3+(1-P1)(1-P2)(T2+T3)4l7.7有一主存-Cache层次的存储器,其主存容量1MB,Cache容量是 64KB,每块8KB,若采用直接映像方式,请问主存的地址格式?若 主存地址为25301H,那么它在主存的哪一块?映射到Cache的哪一 块?l解:主存地址格式为:区号+主存块号+块内地址其中,主存分了 1MB/64K=16个区,所以区号是4位,主存每个区中的块和Cache中 的块相同,是64K/8K=8块,所以主存块号是3位,块内地址是13 位。即4位区号 3位块号 13位块内地址。地址为25301H,就 是0010 0101 0011 0000 0001B,也就是0010 010 1001100000001B ,它在主存2区的第2块,映像到Cache的第2块。l7.8 某计算机的Cache采用4路组相连映射,已知Cache容量为 16KB,主存容量为2MB,每块有8个字,每个字32位。请回答:la)主存地址多少位(按字节编址),各字段如何划分(个需多少 位)?lb)设Cache初始时为空,CPU从主存单元0,1,100连续读 出101个字(主存一次读出一个字),并重复按此次序读11次, 问命中率为多少?若Cache速度是主存速度的5倍,则采用Cache 与无Cache速度提高多少倍?5l7.9某计算机采用直接映射Cache,已知容量为4096B。la)若CPU依次从主存单元0,1,99和4096,4097 ,4195交替取指令,循环执行10次,问命中率是 多少? lb)如Cache存取时间为10ns,主存存取时间为100ns, Cache命中率为95% ,求平均存取时间。l7.10 已知某计算机系统共有2KB Cache,采用组相连映 射方式,分为16组,每组有4个Cache块。其地址长32位 ,最小编址单位为字节。 la)内存地址000010AF16将映射到Cache中的哪一组?lb) 若内存地址000010AF16和FFFF7XYZ16可以同时被 映射到Cache中的同一组,那么,xyz可能的取值为多少 ? l7.11 什么是虚拟存储器?它的存储介质有哪些?虚拟存 储器主要要解决什么问题?分别是怎么解决的? l7.12 虚拟存储器是如何进行虚地址到内存实地址的转换 的?说明段表的组成。哪些常用的指令寻址方式可用在 虚实地址的转换中?68.1 某活动磁头磁盘组的性能参数如下:转数 6000转/分,每道容量20KB,平均寻道时间10ms 。假定操作系统采用两种方式访问该磁盘组,第 一种方式每次读取2KB,第二种方式每次读取 8KB。已知操作系统访问磁盘的时间开销为5ms 的额外开销和2KB/ms的传输开销。求; 1.计算该次片组的数据传输率和平均寻址时间 (即从磁头定位到目标磁道开始到寻找到目标扇 区的平均时间)?2.如果要读取一个很大的磁盘文件,操作系统 按第一种方式和第二种方式所需的时间比是多少 ?78.2 设某磁盘有两个记录面,存储区内直径为2.36英寸,外直径为 5英寸,道密度为1250TPI(TPI:磁道数/英寸),内直径处的位密 度为52,400bpi位/英寸),转速为2400rpm(rpm:/分)。请解答 :每面有多少磁道,每磁道能存储多少字节?数据传输率是多少?设找道时间在10ms40ms之间,在一个磁道上写上8000字节 数据,平均需要多少时间?解答: 已知道密度Dcylinder =1250TPI ,内直径 Diminner=2.36英寸,外直径Dimoutside=5英寸,则每面的磁道数 N每面磁道数为:N每面磁道数为= Dcylinder(Dimoutside-Diminner)/2=12501.32=1650根据位密度的楰,这样每道上存储的字节个数相同,则可存 储的字节数可由下公式得到:Num磁道=2RinnerDbit=DiminnerDbit+8=48562字节。8 设数据传输率为f,则根据数据传输率的定义,由以下公式 可以得到解:f=Diminner(Dbit/8) (2400/60)=1.94MB/s 设读取数据所需总的时间为T,平均找道时间为TSEEK, 旋转延迟为TROTATE, 数据读取时间为TREAD ,则解过程为:T= TSEEK+ TROTATE+ TREAD =(10+40)/2+1/(2400/60)+2+(81024)/(1.94106) 103=41.7ms(36) 8.3 某磁盘存储器的平均找道时间为Ts,转速为每分r转 ,每磁道容量为N个字,每信息块为n个字。试推算读 写一个信息块所需时间Tb的计算公式。解答:设平均等待时间为TWAIT,数据读取时间为TREAD,则 一个信息块的时间为:Tb=Ts +TWAIT+ TREAD=Ts+60/(2 r)+60n/rN99.1 若需显示一幅有256种颜色1024768像素的图像。显示系统的帧存容量为多少位?如要在屏幕上得到逼真的动态图像,假设每秒传送 50帧(逐行扫描),则传送频率为多少?如要显示汉字,机器内设置有ROM汉字库,存放 一级和二级汉字,汉字采用1616点阵,则汉字库的容 量是多少?答: 显示系统的帧缓冲容量为: 10247682256 =6291456位 传送频率为:5062914568=39.3216Mbit/s 一级汉字个数为3755个,二级汉字为3008个,汉 字库容量为(3755+3008)16168=216416字节 109.2 一个黑白CRT,显示具有16级灰度的图片,已知 CRT的分辨率为800600,问显示RAM的容量为多少? 如帧同步脉冲的频率为30Mhz,则视频脉冲的频率应是 多少?答: 显示RAM容量为:800600216 =240kB视频脉冲的频率是:80060030=1.44Mhz9.3 如果某计算机显示器的分辨率为1024768,65535灰 度级,则它显示卡的刷新存储器至少为多少kB?答: 需要容量为: 1024768265535 =1536kBl9.4 某位图终端的显示器分辩率为1024*768,显示器每 秒钟刷新75次。对应于一个像素点的刷新时间是多长?l9.5 激光打印机有哪些部件组成?它的工作原理是什么 ?1110.1 简答题:什么是总线裁决有哪几种方式?集中式总线裁决方 式有哪些?这些总线裁决方式各有哪些特点? , 答: 总线裁决:当采用非专用总线时,由于 可能有多个设备或部 件同时申请使用总线,就应该由总线控制机构来按照某种优先次 序裁决,以保证在同一时间内只能有一个高优先级的申请都以得 对总线的使用权。有两种方式:集中式总线控制和分布式总线控制。集中式总线裁决方式有3种:串行链、,定时查询、独立请求。其特点分别是:串行链接的特点是逻辑简单,扩充性好活性差 。定时查询的特点是灵活性好,可靠性高;控制线多,扩展性稍 差。独立请求的特点是速度快,灵活性好;控制线数量过大。 1210.2 某计算机的外部设备具有三级中断功能,中断响应次序 基本上由硬件排队电路决定,但可利用各个外部设备控制中断 屏蔽控制位来封锁本设备的中断请求信号。设所有中断处理程 序的执行时间相同,均为T,在5T时间内共发生5次中断请求信 号,如图所示。请图示各个中断处理程序占用的时间段及中断程序完成的次 序。软件进行干预,当执行中断处理程序 时,屏蔽二级中断。 请图示各个中断处理程序占用的时间段及中断程序完成的次序 。 解答:没有软件进行干预时,实际响应顺序为: 。所 以,中断处理程序占用的时间段及中断程序完成的次序如图所 示。1314由于进行了软件干预,实际响应时发生了变化,虽然 的级别高于,但是当 先到来时,并不能中断它。所以,进行了软件干预后,中断处理程序占用的时间段及 中断程序完成的次序如图所示。1510.3 什么叫中断嵌套?CPU中断处理周期完成哪些工作? 答: 中断嵌套:当已经有中断发生并转入服务程序,而且并不 禁止其他中断发生时,此时又有别的高级中断源发生请求,因 而被迫停止当前的中断服务程序,转去响应更高优先权的中断 请求,这就形成中断的嵌套。CPU中断处理周期要完成的工作: A)关中断。防止保存现场不完整。 B)保存断点和现场。保证今后能正确返回中断点。 C)判断中断源,转向中断服
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