计算机系统结构课后题.doc

题1.8 从机器(汇编)语言程序员的角度来看，以下哪些是透明的?
指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件码寄存器；乘法器；主存地址寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断字寄存器。
[分析] 从机器(汇编)语言程序员看，实际上也就是从计算机系统结构看的内容。
指令地址寄存器就是程序计数器，汇编语言或机器语言程序都要用到它的，其位数多少会影响到可执行程序的空间大小。指令缓冲器、主存地址寄存器都属于计算机组成中的缓冲器技术，是由全硬件实现的，系统程序不参预对它们的管理。时标发生器、乘法器、先行进位链、移位器等都属于计算机组成中的专用部件配臀，它只影响机器的速度和价格，与软件编程无关。条件码寄存器是存放指令执行后生成反映结果状态或特征的标志码，它要供转移等指令使用，是编程要用到的。磁盘外设的种类、编址方式、容量等都是磁盘管理服务程序要用到的。通用寄存器的数量、位效、编址、使用规定在汇编语言程序和机器语言程序中都是会直接用到的。中断字寄存器是用来记录每一个中断类中，各个中断源发生中断请求的状况的，它是中断服务程序在处理中断时要用到的。
[解答] 从机器(汇编)语言程序员来看，透明的有：指令缓冲器，时标发生器，乘法器，主存地址寄存器，先行进位链，移位器。
见下表，“√”为透明性概念，“P”表示相关课文页数。
指令地址寄存器，×，
指令缓冲器，√，
时标发生器，√，
条件码寄存器，×，
乘法器，√，
主存地址寄存器，√，
磁盘，×，
先行进位链，√，
移位器，√，
通用寄存器 ，×，
中断字寄存器，×，

2.13 已知10条指令使用频度，求3种编码方法的平均码长与信息冗余量。
(1)此问中的“最优Huffman编码法”实际是指码长下限，即信源的平均信息量──熵，代公式得H=2.9566。
(2)Huffman编码性能如下表； 公式：
(3)2/8扩展编码是8/64/512法的变种，第一组2条指令，码长为2（1位扩展标志，1位编码）,第二组8条指令，码长为4（1位扩展标志，与第一组区别，加3位编码），编码性能如下表； 00；01；1***；
(4)3/7扩展编码是15/15/15法的变种，第一组3条指令，码长为2（共有4种组合，其中3种组合分别代表3条指令，留1种组合作为扩展前缀标志）,第二组7条指令，码长为5（2位固定的前缀扩展标志，与第一组区别，加3位编码，只用其中7种组合），编码性能如下表。 00；01；10；11***（只用7种）；

Huffman编码
2/8扩展编码
3/7扩展编码
平均码长L
2.99
3.1
3.2
信息冗余量R
1.10%
4.61%
7.59%
2.14

2.15
(1) 15条/63条/64条 (2) 14条/126条/128条
说明：每种扩展刘两种组合：
0000
共14
……
1101
1110 000000 1110 111111 000000
共26
共26-1
1110 …… 扩充码1110 111111 ……
1110 111110 1110 111111 111111
1111000000 1111 111111 000000
共26
共26-1
1111 …… 扩充码1111 111111 ……
1111111110 1111 111111 111111

3.9 =2,Nv:虚存大小；Np：页面大小；Nd：页表存储字大小
（2）4KB/4B=1K，故而二级页表空间为：4GB/1K=4MB，需4MB/4KB=1024页；
4MB/1K=4KB，故一级页表空间为4KB，即1页
（3）一级页表必须驻立主存

3.12 (1) U=log264=6;P=log21024=10;D=log24K=12
(2)总数为log28M=23;D=log24K=12,故实页号p=23-12=11；
（3）快表：多用户虚页号（U+P）+实页号p，即16+11=27
（4）每个实页在页表中都存在一行与之对应，故共需211=2K=2048（个存储字）；慢表包括主存页号（实页号）+装入位及其它标志位，即11+1+其它
（5）P159 图3.27
3.14
P=
2
3
2
1
5
2
4
5
3
2
5
2
命中次数
FIFO
2
2
2
2*
5
5
5*
5*
3
3
3
3
3

3
3
3
3*
2
2
2
2*
2*
5
5
25%

1
1
1*
4
4
4
4*
4*
2

入
入
中
入
换
换
换
中
换
中
换
换

向每行回看，最大的为待换出的
LFU
2
2
2
2
2*
2
2
2*
3
3
3*
3*
5

3
3
3*
5
5
5*
5
5
5*
5
5
41.67%

1
1
1*
4
4
4*
2
2
2

入
入
中
入
换
中
换
中
换
换
中
中

向页地址流回看，最后出现的为待换出的
OPT
2
2
2
2
2
2*
4*
4*
4*
2
2
2
6

3
3
3
3*
3
3
3
3
3*
3*
3*
50%

1*
5
5
5
5
5
5
5
5

入
入
中
入
换
中
换
中
中
换
中
中

向页地址流后看，最远才访问的为待换出的