第三章存储系统(习题解答)

计算机组成原理习题第三章存储系统第三章习题一、填空题：1. 广泛使用的A.______和B.______都是半导体随机读写存储器。

前者速度比后者C.______，集成度不如后者高。

2. CPU能直接访问A.______和B.______,但不能直接访问磁盘和光盘。

3. 广泛使用的 ______和 ______都是半导体随机读写存储器,前者比后者速度快, ___ ___不如后者高。

它们断电后都不能保存信息。

4. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。

5. Cache是一种A______存储器，是为了解决CPU和主存之间B______不匹配而采用的一项重要的硬件技术。

6. 虚拟存贮器通常由主存和A______两级存贮系统组成。

为了在一台特定的机器上执行程序，必须把B______映射到这台机器主存贮器的C______空间上，这个过程称为地址映射。

7. 半导体SRAM靠A______存贮信息，半导体DRAM则是靠B______存贮信息。

8. 主存储器的性能指标主要是存储容量，A.______和B.______。

9. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。

10. 存储器和CPU连接时，要完成A.______的连接；B.______的连接和C.______的连接，方能正常工作。

11. 广泛使用的A.______和B.______都是半导体随机读写存储器，它们共同的特点是C.______。

12. 对存储器的要求是A.______，B.______，C.______，为了解决这三个方面的矛盾。

计算机采用多级存储器体系结构。

13. 虚拟存贮器通常由主存和A______两级存贮系统组成。

为了在一台特定的机器上执行程序，必须把B______映射到这台机器主存贮器的C______空间上，这个过程称为地址映射。

第3章习题解答 1.解释下列术语 逻辑地址；绝对地址；地址转换 答：逻辑地址：对于⽤户来说，他⽆须知道⾃⼰的作业究竟是在主存的什么位置，他们可以认为⾃⼰的程序和数据就是放在从0地址开始⼀组连续的地址空间中，这个地址空间是程序⽤来访问信息所⽤的⼀系列连续地址单元的集合，该地址空间就是逻辑地址空间。

逻辑地址空间中，地址单元的编号称为逻辑地址。

绝对地址：主存也被按照连续的存储单元进⾏编号，绝对地址空间就是主存中⼀系列连续存储信息的物理单元的集合，也称绝对地址空间为存储地址空间或物理地址空间。

绝对地址空间中物理单元的编号称为绝对地址。

地址转换：由于⼀个作业装⼊到与其逻辑地址空间不⼀致的绝对地址空间，使得逻辑地址与绝对地址不同，⽽引起的对有关地址部分的调整，即逻辑地址转换成绝对地址的过程称为重定位，也称为地址转换。

2.存储保护的⽬的是什么？怎样实现存储保护？ 答：存储保护的⽬的就是为了保护主存中各区域内的信息不被破坏，它包括存储的权限，存储不可跨越区域等等。

为实现存储保护，必须由硬件和软件配合实现。

⽐如在页式管理中，要由操作系统提供页表，硬件机构确定页的使⽤必须是安全的，如不能访问不属于⾃⼰的页等。

3.什么叫重定位？重定位的⽅式有哪两种？⽐较它们的不同。

答：由于⼀个作业装⼊到与其逻辑地址空间不⼀致的绝对地址空间，使得逻辑地址与绝对地址不同，⽽引起的对有关地址部分的调整，即逻辑地址转换成绝对地址的过程称为重定位，也称为地址转换。

重定位有静态和动态两种情况。

所谓静态重定位是在装⼊⼀个作业的时候，把作业中的指令地址和数据地址全部⼀次性地转换成绝对地址。

所谓动态重定位是由软件和硬件相配合来实现的。

地址重定位不再是装⼊的时候⼀次完成了，⽽是设置⼀个基址寄存器，装⼊作业的时候，将作业在主存区域的⾸地址放⼊到基址寄存器中。

作业执⾏的时候，由硬件的地址转换机构动态地对地址进⾏转换，执⾏指令的时候，只要将逻辑地址加上基址寄存器的内容，就得到了绝对地址。

◦ ◦ ◦ ◦ 首次适配 最佳适配 邻近适配（假定最近添加的块位于内存的开始） 最坏适配
动态分区示例（之一）
解答
动态分区示例(之二)
解答
动态分区示例(之三)
解答
动态分区示例(之四)
解答
动态分区示例(之五)
题目3：
考虑一个简单分页系统，其 物理存储器大小为232字节， 页大小为210字节，逻辑地址 空间分为216个页。
解答：
b. FIFO替换策略。命中率=17/33，即缺页中断率。
1 0 2 2 1 7 6 7 0 1 2 0 3 0 4 5 1 5 2 4 5 6 7 6 7 2 4 2 7 3 3 2 3 一 1 1 1 1 1 1 6 6 6 6 6 6 6 6 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 2 2 二 三 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 5 5 5 5 5 5 5 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 4 4 4 4 4
– 8位指针，共28=256个块号 – 最多可装入256个进程同时 运行。
固定分区示例
题目2：
如果使用动态分区方案，下图所示为在某个给定的时间点的内存配置：
阴影部分为已经被分配的块；空白部分为空闲块。接下来的三个内存需求 分别为: 40MB20MB10MB 分别使用如下几种放置算法，指出给这三个需求分配的块的起始地址。
下列虚拟地址对应于哪个物理地址？
I. II. III. 1052 2221 5499
解答：
虚拟地址物理地址
I.
I. II. III. IV.

第3章 习题解答3-1 解释下列名词：存储元，存储单元，存储体，存储容量，存取周期。

答：基本存储元是用来存储一位二进制信息0或1。

存储单元需要n 个存储元才能组成一个存储单元。

存储体是存储单元的集合。

存储容量就是存储器可以容纳的二进制信息的数量，常以字节（Byte ）为单位。

存储周期时间 是指存储器完成一次的存取操作所需的时间，即存储器进行两次连续、独立的操作（或读写）之间所需的时间，用TM 表示。

3-3 存储器的功能是什么？答：存储器是计算机中信息的存放地，是CPU 与外界进行数据交流的窗口，是计算机中的核心组成部分。

3-6 为什么动态RAM 需要刷新？常用的刷新方式有哪几种？答： 动态RAM 存在电容，电容放电需要刷新，常用的刷新有集中式刷新，分散式刷新，异步刷新三种3-8 八体交叉主存系统，每体并行读出两个字，每字长两字节，主存周期为T ，求存储器最大频宽。

答： 频宽为单位时间读出的二进制位数 W=Q/TQ 为读出信息的总量 Q=2×2×8B=32BW=32B/T3-9 设主存容量为4MB ，如果分别采用字为32位或16位编址，则需要地址码至少多少位？如果系统允许字节编址，则需要地址码至少多少位？答： 4MB=4×220B=222B32位编址 222B /22B=220 需要地址码为20位16位编址 222B /2B=221 需要地址码为21位允许字节编址 需要地址码为22位3-11 设有一个具有14位地址和8位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少字节的信息？（2）如果存储器由4K ×4位RAM 芯片组成，需要多少片？（3）需要多少位地址作芯片选择？答：(1) 14位 214B=24KB =16KB (2) 82448416=⨯=⨯K K 片 (3) 14位->12位 高2位地址作芯片选择。

3-12 有一个4K ×16位的存储器，由1K ×4位的DRAM 芯片构成（芯片内部结构是64×64），问：（1）总共需要多少DRAM 芯片？（2）设计此存储体组成框图。

– 地址线和控制线共用 – 数据线单独分开连接。
3
RAM：1K×4位—>1K×8位
D7－D0
D7－D4 RAM1 1K×4 CS CS
D3－D0 RAM2 1K×4 CS
A9－A0 A9－A0
A9－A0
2、字存储容量扩展
• 增加地址线，使得存储器单元数增加 • 连接方式：三组信号线中
– 地址总线和数据总线公用 – 多余的地址线用来片选
1、20位地址，32位字长
（2）由512K×8位的芯片构成，需要多少片 存储器：1M×32位 512K →1M：说明有容量扩展 8位→32位：说明有字长扩展 8 →32 需要： (1M/512K)×(32位/ 8位) ＝ 2×4 ＝8
1、20位地址，32位字长
（3）需要多少位地址作为芯片选择 512K×8位→1M×32位 芯片选择只和地址线相关 512K＝2 512K 219，即有19根地址线 19 1M ＝220，即有20根地址线 多余的一根地址线一定是做片选的 ∴需要1根地址线作为片选
3、16K×8位—>64K×32位
RAM1 RAM2 RAM3 RAM4 CS CS CS CS
字长扩展 16K×8位—>16K×32位
16K×32位 16K×32位 16K×32位
容量扩展 16K×32位—>64K×32位
A15 A14 A13－A0
3、16K×8位—>64K×32位
错误： 1、只看到了A13－A0，缺少A15、A14 2、数据总线、地址总线，一定要标明起止符 号，例如A13－A0， D7－D0 3、三组信号线要全部标明
7. 某机器中，已知配有一个地址空间为(0000—1FFF)16 的ROM区域，现在用一个 用一个SRAM芯片（8K×8位）形 芯片（ × 位 用一个 芯片 成一个16K×16位的 位的RAM区域 区域，起始地址为（2000） 成一个 × 位的 区域 16 。假设SRAM芯片有CS和WE控制端，CPU地址总 线A15-A0 ，数据总线为D15-D0 ，控制信号为R / W （读 / 写），MREQ（当存储器读或写时，该信号 指示地址总线上的地址是有效的）。 分析：一个RAM区，一个ROM区 RAM ROM 其中RAM需要容量扩展 由8K×8位芯片构成1—>16K×16位（容量扩展） 共需要4片芯片，每两片构成8K×16位单元 字长扩展不改变地址分配，容量扩展才会改变

24、下列因素中，与Cache的命中率无 关的是 (A) 。 A. 主存的存取时间； B. 块的大小； C. Cache的组织方式； D. Cache的容量。
25、在Cache的地址映射中，若主存中的 任意一块均可映射到Cache内的任意一行 的位置上，则这种方法称为 (A) 。 A.全相联映射； B.直接映射； C.组相联映射； D.混合映射。
38、组成2M × 8bit的内存，可以使用 ( C) 。 A. 1M × 8bit进行并联 ； B. 1M × 4bit 进行串联； C. 2M × 4bit 进行并联； D. 2M × 4bit 进行串联。 39、RAM芯片串联时可以 (B) 。 A. 增加存储器字长； B. 增加存储单元数量； C. 提高存储器速度； D. 降低存储器的平均价格。
I/O3~I/O0
…
……ຫໍສະໝຸດ 第5题图 4片2114的连接
（1）图示的连接组成了几部 分存储区域？共有多大的存储容量？ 字长是多少？ 【解答】 图中组成了两部分存储区域； 容量为2K × 8，即字长8位。 （2）写出每部分存储区域的地址范围。 【解答】 第1、2片2114地址范围是—— FC00H~FFFFH（A15~A10=111111）； 第3、4片2114地址范围是—— 7C00H~7FFFH（A15~A10=011111）。
27、下列说法中正确的是 ( C ) 。 A. 虚拟存储器技术提高了计算机的速度； B. 若主存由两部分组成，容量分别为2n和 2m，则主存地址共需要n+m位； C. 闪存是一种高密度、非易失性的读/写 半导体存储器； D. 存取时间是指连续两次读操作所需最 小时间间隔。
28、下列说法中正确的是 (C) 。 A. 半导体RAM信息可读可写，且断电后 仍能保持记忆； B. 半导体DRAM是易失性的，而SRAM则 不是； C. SRAM只有在电源不掉的时候，所存信 息是不易失的。 29、通常计算机的内存储器可采用 ( A ) 。 A. RAM和ROM； B. ROM； C. RAM。

第3章（大本）习题解答一、填空1．将作业相对地址空间的相对地址转换成内存中的绝对地址的过程称为 地址重定位 。

2．使用覆盖与对换技术的主要目的是 提高内存的利用率 。

3．存储管理中，对存储空间的浪费是以 内部碎片 和 外部碎片 两种形式表现出来的。

4．地址重定位可分为 静态重定位 和 动态重定位 两种。

5．在可变分区存储管理中采用最佳适应算法时，最好按 尺寸 法来组织空闲分区链表。

6．在分页式存储管理的页表里，主要应该包含 页号 和 块号 两个信息。

7．静态重定位在程序 装入 时进行，动态重定位在程序 执行 时进行。

8．在分页式存储管理中，如果页面置换算法选择不当，则会使系统出现 抖动 现象。

9．在请求分页式存储管理中采用先进先出（FIFO ）页面淘汰算法时，增加分配给作业的块数时， 缺页中断 的次数有可能会增加。

10．在请求分页式存储管理中，页面淘汰是由于 缺页 引起的。

11．在段页式存储管理中，每个用户作业有一个 段 表，每段都有一个 页 表。

二、选择1．虚拟存储器的最大容量是由 B 决定的。

A ．内、外存容量之和B ．计算机系统的地址结构C ．作业的相对地址空间D ．作业的绝对地址空间2．采用先进先出页面淘汰算法的系统中，一进程在内存占3块（开始为空），页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5、6。

运行时会产生 D 次缺页中断。

A ．7B ．8C ．9D ．10 从图3-1中的“缺页计数”栏里可以看出应该选择D 。

1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 6页面走向→ 3个内存块→缺页计数→图3-1 选择题2配图3．系统出现“抖动”现象的主要原因是由于 A 引起的。

A ．置换算法选择不当B ．交换的信息量太大C ．内存容量不足D ．采用页式存储管理策略 4．实现虚拟存储器的目的是 D 。

A ．进行存储保护B ．允许程序浮动C ．允许程序移动D ．扩充主存容量5．作业在执行中发生了缺页中断，那么经中断处理后，应返回执行B 指令。

word 文档下载后可自由复制编辑你计算机系统结构清华第 2 版习题解答word 文档下载后可自由复制编辑1 目录1.1 第一章（P33）1.7-1.9 （透明性概念），1.12-1.18 （Amdahl定律），1.19、1.21 、1.24 （CPI/MIPS）1.2 第二章（P124）2.3 、2.5 、2.6 （浮点数性能），2.13 、2.15 （指令编码）1.3 第三章（P202）3.3 （存储层次性能）， 3.5 （并行主存系统），3.15-3.15 加 1 题（堆栈模拟），3.19 中（3）（4）（6）（8）问（地址映象/ 替换算法-- 实存状况图）word 文档下载后可自由复制编辑1.4 第四章(P250)4.5 （中断屏蔽字表/中断过程示意图），4.8 （通道流量计算/通道时间图）1.5 第五章（P343）5.9 （流水线性能/ 时空图），5.15 （2种调度算法）1.6 第六章（P391）6.6 （向量流水时间计算），6.10 （Amdahl定律/MFLOPS）1.7 第七章（P446）7.3 、7.29（互连函数计算），7.6-7.14 （互连网性质），7.4 、7.5 、7.26（多级网寻径算法），word 文档下载后可自由复制编辑7.27 （寻径/ 选播算法）1.8 第八章(P498)8.12 ( SISD/SIMD 算法)1.9 第九章(P562)9.18 ( SISD/多功能部件/SIMD/MIMD 算法)（注：每章可选1-2 个主要知识点，每个知识点可只选 1 题。

有下划线者为推荐的主要知识点。

）word 文档 下载后可自由复制编辑2 例 , 习题2.1 第一章 (P33)例 1.1,p10假设将某系统的某一部件的处理速度加快到 10倍 ,但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？解：由题意可知： Fe=0.4, Se=10，根据 Amdahl 定律S n To T n1 (1Fe )S n 1 10.6 0.4100.64 Fe Se 1.56word 文档 下载后可自由复制编辑例 1.2,p10采用哪种实现技术来求浮点数平方根 FPSQR 的操作对系统的性能影响较大。

《操作系统》习题集：第3章存储管理第3章存储管理-习题集⼀、选择题1.把作业空间中使⽤的逻辑地址变为内存中物理地址称为（）。

【＊，★，联考】A. 加载B. 重定位C. 物理化D. 逻辑化2.为了保证⼀个程序在主存中改变了存放位置之后仍能正确执⾏，则对主存空间应采⽤（）技术。

【＊，★，联考】A. 静态重定位B. 动态重定位C. 动态分配D. 静态分配3.分区分配内存管理⽅式的主要保护措施是（）。

（注：分区包括“固定分区”和“可变分区”）【＊＊，09考研】A. 界地址保护B. 程序代码保护C. 数据保护D. 栈保护4.分区管理要求对每⼀个作业都分配（）的内存单元。

【＊，★，联考】A. 地址连续B. 若⼲地址不连续C. 若⼲连续的块D. 若⼲不连续的块5.在固定分区分配中，每个分区的⼤⼩是（）。

【＊，联考】A. 相同B. 随作业长度变化C. 可以不同但预先固定D. 可以不同但根据作业长度固定6.在可变式分区存储管理中的拼接技术可以（）。

（注：拼接是指通过移动将多个分散的⼩分区合并成⼀个⼤分区。

）【＊，★，联考】A. 集中空闲分区B. 增加内存容量C. 缩短访问周期D. 加速地址转换7.可变式分区存储管理中，采⽤拼接技术的⽬的是（）。

【＊，联考】A. 合并空闲分区B. 合并分配区C. 增加主存容量D. 便于地址转换8.某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（初始为空），采⽤最佳适配算法，分配和释放的顺序为：分配15MB，分配30MB，释放15MB，分配8MB，分配6MB，此时主存中最⼤空闲分区的⼤⼩是（）。

【＊＊，★，10考研】A. 7MBB. 9MBC. 10MBD. 15MB9.在分页存储管理中，主存的分配是（）。

【＊，联考】A. 以块为单位进⾏B. 以作业的⼤⼩分配C. 以物理段进⾏分配D. 以逻辑记录⼤⼩进⾏分配10.⾸次适应算法的空闲分区是（）。

【＊＊，★，联考】A. 按⼤⼩递减顺序连在⼀起B. 按⼤⼩递增顺序连在⼀起C. 按地址由⼩到⼤排列D. 按地址由⼤到⼩排列11.最佳适应算法的空闲分区是（）。

• 可以将图中的A15与A10接线颠倒一下， 可以将图中的A15与A10接线颠倒一下， A15 接线颠倒一下 原来的7C00H~7FFFH 原来的7C00H~7FFFH A15~A10=011111） （A15~A10=011111）就变为 • F800H~FBFFH（A15~A10=111110）， F800H~FBFFH（A15~A10=111110）， 与另一部分FC00H~FFFFH FC00H~FFFFH成为地址连 与另一部分FC00H~FFFFH成为地址连 续的存储器。 续的存储器。 • 6、试用Intel 2116构成64K X 8bit的存储 试用Intel 2116构成 构成64K 8bit的存储 该存储器采用奇偶校验。 器，该存储器采用奇偶校验。 • （1）求共需要多少片2116芯片？ 求共需要多少片2116芯片？ 2116芯片 • （2）画出存储体连接示意图； 画出存储体连接示意图； • （3）写出各芯片RAS*和CAS*的形成条 写出各芯片RAS* CAS*的形成条 RAS*和 件；
• 6、RAM中的任何一个单元都可以随时 RAM中的任何一个单元都可以随时 访问。 访问。 • 7、ROM中的任何一个单元不能随机访 ROM中的任何一个单元不能随机访 问。 一般情况下，ROM和RAM在主存储 8、一般情况下，ROM和RAM在主存储 器中是统一编址的。 器中是统一编址的。 在当今的计算机系统中， • 9、在当今的计算机系统中，存储器是数 据传送的中心， 据传送的中心，但访问存储器的请求是 CPU或I/O发出的 发出的。 由CPU或I/O发出的。 • 10、EPROM是可改写的，因而也是随机 10、EPROM是可改写的 是可改写的， 存储器的一种。 存储器的一种。 • 11、DRAM和SRAM都是易失性半导体存 11、DRAM和SRAM都是易失性半导体存 储器。 储器。

第3章 多层次的存储器习题参考答案1、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问 (1) 该存储器能存储多少字节的信息？(2) 如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片？ (3) 需要多少位地址作芯片选择？ 解：(1) 该存储器能存储：字节4M 832220=⨯(2) 需要片8823228512322192020=⨯⨯=⨯⨯K (3) 用512K ⨯8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。

所以只需一位最高位地址进行芯片选择。

2、已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位的DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问； (1) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条? (2) 每个内存条内共有多少DRAM 芯片?(3) 主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条? 解：(1) 共需条4641664226=⨯⨯M 内存条 (2) 每个内存条内共有32846416=⨯⨯M M 个芯片(3) 主存共需多少1288464648464226=⨯⨯=⨯⨯M M M 个RAM 芯片， 共有4个内存条，故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。

3、用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。

(2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。

试问采用哪种刷新方式比较合理?两次刷新的最大时间间隔是多少?对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少?解：(1) 用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，需要用16448163264=⨯=⨯⨯K K 个芯片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D 0~D 7、D 8~D 15、D 16~D 23和D 24~D 31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A 0~A 13)作为模块内各个芯片的内部单元地址——分成行、列地址两次由A 0~A 6引脚输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A 14、A 15通过2：4译码器实现4组中选择一组。

计算机系统结构-第三章(习题解答)1. 什么是存储系统？对于一个由两个存储器M 1和M 2构成的存储系统，假设M1的命中率为h ，两个存储器的存储容量分别为s 1和s 2，存取时间分别为t 1和t 2，每千字节的成本分别为c 1和c 2。

⑴ 在什么条件下，整个存储系统的每千字节平均成本会接近于c 2？ ⑵ 该存储系统的等效存取时间t a 是多少？⑶ 假设两层存储器的速度比r=t 2/t 1，并令e=t 1/t a 为存储系统的访问效率。

试以r 和命中率h 来表示访问效率e 。

⑷ 如果r=100，为使访问效率e>0.95，要求命中率h 是多少？⑸ 对于⑷中的命中率实际上很难达到，假设实际的命中率只能达到0.96。

现在采用一种缓冲技术来解决这个问题。

当访问M 1不命中时，把包括被访问数据在内的一个数据块都从M 2取到M 1中，并假设被取到M 1中的每个数据平均可以被重复访问5次。

请设计缓冲深度（即每次从M 2取到M 1中的数据块的大小）。

答：⑴ 整个存储系统的每千字节平均成本为：12s 1s 2c 2s 1s 1c 2s 1s 2s 2c 1s 1c c ++⨯=+⨯+⨯=不难看出：当s1/s2非常小的时候，上式的值约等于c2。

即：s2>>s1时，整个存储器系统的每千字节平均成本会接近于c2。

⑵ 存储系统的等效存取时间t a 为：2t )h 1(1t h t a ⨯-+⨯=⑶r)h 1(h 1t )h 1(t h t t t e 211a 1⨯-+=⨯-+⨯==⑷ 将数值代入上式可以算得：h>99.95% ⑸通过缓冲的方法，我们需要将命中率从0.96提高到0.9995。

假设对存储器的访问次数为5，缓冲块的大小为m 。

那么，不命中率减小到原来的1/5m ，列出等式有：m596.0119995.0--= 解这个方程得：m=16，即要达到⑷中的访问效率，缓冲的深度应该至少是16（个数据单位）。

白中英第五版计算机组成原理课后习题参考答案第一章计算机系统概述4、冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么它包括哪些主要组成部分答：冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序和程序控制，其中存储程序是指将程序和数据事先存放到存储器中，而程序控制是指控制器依据存储的程序来控制全机协调地完成计算任务。

总体来讲，存储程序并按地址顺序执行，这就是冯•诺依曼型计算机的主要设计思想。

5、什么是存储容量什么是单元地址什么是数据字什么是指令字答：见教材P8和P10。

7、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据答：见教材P10。

第二章运算方法和运算器】1、写出下列各整数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。

3、有一个字长为32位的浮点数，符号位1位，阶码8位，用移码表示，尾数23位，用补码表示，基数为2，请写出：（1）最大数的二进制表示阶码用移码表示，题中并未说明具体偏移量，故此处按照移码的定义，即采用偏移量为27=128，则此时阶码E的表示范围为0000 0000~1111 1111，即0~255，则在上述条件下，浮点数为最大数的条件如下：所以最大数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（2）最小数的二进制表示浮点数为最小数的条件如下：所以最小数的二进制表示为：1 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127（3）规格化数所表示数的范围规格化要求尾数若为补码表示，则符号位和最高有效位符号必须不同。

（A）浮点数为最大正数的条件如下：所以最大正数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（B）浮点数为最小正数的条件如下：所以最小正数的二进制表示为：0 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：+2-1×2-128=+2-129（C）浮点数为最大负数的条件如下：所以最大负数的二进制表示为：0 0000 0000 0111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：-（2-1+2-23）×2-128（D）浮点数为最小负数的条件如下：所以最小负数的二进制表示为：0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127所以，规格化数所表示数的范围如下：正数+2-129~+（1-2-23）×2127负数-2127 ~-（2-1+2-23）×2-1284、将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。

计算机组成原理答案第一章计算机系统概论1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。

解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。

两者主要区别见P1 表1.1。

2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。

通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。

分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。

通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。

4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。

存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。

主要组成部分有：（控制器、运算器）（CPU的两部分组成）、存储器、输入设备、输出设备（I/O设备）。

5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。

单元地址：简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。

数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。

指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。

6．什么是指令？什么是程序？解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。

程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。

7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。

第三章内存管理习题1.IBM360有一个设计，为了对2KB大小的块进行加锁，会对每个块分配一个4bit的密钥，这个密钥存在PSW（程序状态字）中，每次内存引用时，CPU都会进行密钥比较。

但该设计有诸多缺陷，除了描述中所言，请另外提出至少两条缺点。

A：密钥只有四位，故内存只能同时容纳最多十六个进程；需要用特殊硬件进行比较，同时保证操作迅速。

2.在图3-3中基址和界限寄存器含有相同的值16384，这是巧合，还是它们总是相等？如果这只是巧合，为什么在这个例子里它们是相等的？A：巧合。

基地址寄存器的值是进程在内存上加载的地址；界限寄存器指示存储区的长度。

3.交换系统通过紧缩来消除空闲区。

假设有很多空闲区和数据段随机分布，并且读或写32位长的字需要10ns的时间，紧缩128MB大概需要多长时间？为了简单起见，假设空闲区中含有字0，内存中最高地址处含有有效数据。

A：32bit=4Byte===>每字节10/4=2.5ns 128MB=1282^20=2^27Byte 对每个字节既要读又要写，22.5*2^27=671ms4.在一个交换系统中，按内存地址排列的空闲区大小是10MB，4MB，20MB，18MB，7MB，9MB，12MB，和15MB。

对于连续的段请求：(a) 12MB(b) 10MB(c) 9MB使用首次适配算法，将找出哪个空闲区？使用最佳适配、最差适配、下次适配算法呢？A：首次适配算法：20MB，10MB，18MB；最佳适配算法：12MB，10MB，9MB；最差适配算法：20MB；18MB；15MB；下次适配算法：20MB；18MB；9MB；5.物理地址和虚拟地址有什么区别？A：实际内存使用物理地址。

这些是存储器芯片在总线上反应的数字。

虚拟地址是指一个进程的地址空间的逻辑地址。

因此，具有32位字的机器可以生成高达4GB的虚拟地址，而不管机器的内存是否多于或少于4GB。

6.对下面的每个十进制虚拟地址，分別使用4KB页面和8KB页面计算虚拟页号和偏移量：20000，32768，60000。

A13~A0
A14
2:4
A15
译 码
器
MREQ WE
D15~D0 D15~D8
16K×8
16K×8
16K×8
16K×8
D7~D0 16K×8
16K×8
16K×8
16K×8
【第七题】教材P.125题7
▪ 某机器中，已知配有一个地址空间为0000H~3FFFH 的ROM区域。现在再用一个RAM芯片(8K×8)行程 40K×16位的RAM区域，起始地址为6000H。假设 RAM芯片有CS和WE信号控制端。CPU的地址总线 为A15~A0，数据总线为D15~D0，控制信号为R/W(读 /写)，MREQ(访存)，要求：
(1)按字节编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？ 编址范围为多大？
【解】 按字节编址：1MB= 220×8 地址寄存器为 20 位， 数据寄存器为 8 位， 编址范围为 00000H~FFFFFH 。
【第五题】设有一个1MB容量的存储器，字长为32位， 问：
(2)按半字编址，地址寄存器、数据寄存器各为几位？ 编址范围为多大？
存储器
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
MAR位数
10 10 8 12 8 1024
存储单元数
1024 1024 1024 1024
8 10
每单元位数 合理？
8
√
12
×
8
×
16
×
1024
×
8
×
【解】
(1)合理。
(2)不合理。因为存储单元的位数应为字节的整数倍， 所以将存储单元的位数改为16较合理。
▪ 二、有关主存储器的技术指标
• 存储容量

第三章云存储习题3.1 选择题1、SAN是一种（B）。

A. 存储设备B. 专为数据存储而设计和构建的存储网络系统C. 光纤交换机D. HBA2、在GFS中，客户端可以并行访问多个（C），提高了系统的整体性能。

A. 客户端B. 主服务器C. 数据块服务器D. 控制节点3、分布式文件系统的性能要求主要包括（D）。

A. 高效率、高可靠性B. 高可扩展性、透明性C. 自治性D. 以上都是4、根据不同的存储方法，（B）方式不属于副本部署策略。

A. 路径部署B. 重建部署C. 源请求部署D. 随机部署5、副本数量的确定与（D）因素有关。

A. 副本属性B. 系统环境C. 访问情况D. 以上都是6、目前决定副本数量的主要方法不包括（A）。

A. 随机复制B. 比例复制C. 方根复制D. 均匀复制7、副本删除发生的原因主要包括（D）。

A. 副本的生命周期结束B. 副本被访问频率低C. 副本所在节点存储空间不够或处理能力达到极限D. 以上都是8、以下不属于静态副本管理策略的优点的是（B）。

A. 复制方案固定B. 可对文件访问模式和访问节点的范围进行预测C. 简化后期副本管理的复杂性D. 结构简单9、以下不属于集中式副本管理策略的优点的是（A）。

A. 文件副本的数量快速增加B. 全盘了解整个云存储系统C. 快速知道任意节点及副本的状态情况D. 结构简单10、以下关于分布式副本管理策略描述错误的是（C）。

A. 将整个云存储系统的副本管理分布在各个存储节点上B. 各个存储节点之间可采用类似心跳机制进行通信C. 随着文件副本的数量不断增加，其负载会急剧增加D. 维护存储节点间通信所花费的代价较大11、Paxos云存储系统中的主要角色不包括（C）。

A. 提议者B. 决策者C. 执行者D. 学习者12、以下关于S3的数据存储结构描述错误的是（B）。

A. 包含存储桶和存储对象B. 存储桶是S3中对数据进行排序的唯一方法C. 每个存储对象都必须存储在一个存储桶中D. 存储桶的名称唯一13、S3的性能优势包括（D）。