上海交大计算机组成与系统结构第2次作业(原题答案)
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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。
第 4 章
1. 堆栈是一种特殊的数据寻址方式，基于原理。
A. FIFO
B. FILO
C. LIFO
D. LILO
2. 堆栈寻址方式中，设 A 为累加器，SP 为堆栈指示器，M 为 SP 指示的栈顶单元。
如果进栈操作的动作顺序是(A)→M，(SP)-1→SP，那么出栈操作的动作顺序应为______。
A.(SP)-1→SP，(M)→A
B.(M)→A，(SP)-1→SP
C.(M)→A，(SP)+1→SP
D.(SP)+1→SP，(M)→A
3. 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=011B,X=11,相对寻址，
有效地址=PC+D=1234H+23H=1257H
（2）4444H=000B，X=00，直接寻址，
有效地址=D=44H
（3）1282H=000B，X=10，变址寻址，
有效地址=X2+D=1122H+82H=11A24H
（4）4321H=001B，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. Cache
2. 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 Y 表
示 Y 寄存器的输入控制信号，R 为寄存器 R 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“STA R1, (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
+ -
DR
IR
PC
AR
R/W
R0
R3
X
A
G
L
IR PC AR M
DR
R0
R1
R2 R3
U
Y
Y
IR PC
DR
R0
R3
B 总线
【解】
(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。
PC→AR
M→DR DR→IR R2→AR R1→DR DR→M PCo, G, ARi
R/W = R
DRo, G, IRi
R2o, G, ARi
R1o, G, DRi
R/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
（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】
（1）
（2）：11/(15*100ns)=*106条指令/秒
2。
