計(jì)算機(jī)組成原理第9章習(xí)題參考答案

1、第9章習(xí)題(有關(guān)虛擬存儲(chǔ)器的題目)參考答案3. 下述有關(guān)存儲(chǔ)器的描述中，正確的是( B、D )A. 多級(jí)存儲(chǔ)體系由Cache、主存和虛擬存儲(chǔ)器構(gòu)成B. 存儲(chǔ)保護(hù)的目的是：在多用戶環(huán)境中，既要防止一個(gè)用戶程序出錯(cuò)而破壞系統(tǒng)軟件或其它用戶程序，又要防止用戶訪問(wèn)不是分配給他的主存區(qū)，以達(dá)到數(shù)據(jù)安全與保密的要求。C. 在虛擬存儲(chǔ)器中，外存和主存以相同的方式工作，因此允許程序員用比主存空間大得多的外存空間編程。D. Cache和虛擬存儲(chǔ)器這兩種存儲(chǔ)器管理策略都利用了程序的局部性原理。5虛擬段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方案的特性為( D )A.空間浪費(fèi)大、存儲(chǔ)共享不易、存儲(chǔ)保護(hù)容易、不能動(dòng)態(tài)連接。B.空間浪費(fèi)小、存儲(chǔ)共

2、享容易、存儲(chǔ)保護(hù)不易、不能動(dòng)態(tài)連接。C.空間浪費(fèi)大、存儲(chǔ)共享不易、存儲(chǔ)保護(hù)容易、能動(dòng)態(tài)連接。D.空間浪費(fèi)小、存儲(chǔ)共享容易、存儲(chǔ)保護(hù)容易、能動(dòng)態(tài)連接。6. 某虛擬存儲(chǔ)器采用頁(yè)式存儲(chǔ)管理，使用LRU頁(yè)面替換算法，若每次訪問(wèn)在一個(gè)時(shí)間單位內(nèi)完成，頁(yè)面訪問(wèn)序列如下：1、8、1、7、8、2、7、2、1、8、3、8、2、1、3、1、7、1、3、7。已知主存只允許放4個(gè)頁(yè)面，初始狀態(tài)時(shí)4個(gè)頁(yè)面是全空的，則頁(yè)面失效次數(shù)是_6_。解答過(guò)程： LRU算法的思想：每頁(yè)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，每次命中一頁(yè)，該頁(yè)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器清零，其他各頁(yè)的計(jì)數(shù)器加1；需要替換時(shí)，將計(jì)數(shù)值最大的頁(yè)換出，所以，對(duì)應(yīng)的訪問(wèn)過(guò)程及相應(yīng)的計(jì)數(shù)器的內(nèi)容、

3、替換結(jié)果如下：訪問(wèn)序列18178272183821317137調(diào)入的頁(yè)號(hào)a11111111111111111111b8888888888888887777c77777773333333333d222222222222222各計(jì)數(shù)器的值a01012345012340101012b0120123401012340120c01201230123012301d010123401234567注：紅色標(biāo)注的頁(yè)是未命中的訪問(wèn)共6次7. 主存容量為4MB，虛存容量為1GB，則虛擬地址和物理地址各為多少位?如頁(yè)面大小為4KB，則頁(yè)表長(zhǎng)度是多少?解：主存容量為4MB，物理地址22位虛存容量為1GB，虛擬地址30位

4、頁(yè)表長(zhǎng)度，即頁(yè)面數(shù)=1GB/ 4KB=218=256K8. 設(shè)某系統(tǒng)采用頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理，頁(yè)表存放在內(nèi)存中。(1) 如果一次內(nèi)存訪問(wèn)使用50ns，訪問(wèn)一次主存需用多少時(shí)間?(2) 如果增加TLB，忽略查找頁(yè)表項(xiàng)占用的時(shí)間，并且 75%的頁(yè)表訪問(wèn)命中TLB，內(nèi)存的有效訪問(wèn)時(shí)間是多少？解：(1) 若頁(yè)表存放在主存中，則要實(shí)現(xiàn)一次主存訪問(wèn)需兩次訪問(wèn)主存：一次是訪問(wèn)頁(yè)表，確定所存取頁(yè)面的物理地址；第二次才根據(jù)該地址存取頁(yè)面數(shù)據(jù)。故訪問(wèn)一次主存的時(shí)間為50×2=100(ns)(2) 75%×50+(1-75%) ×2×50=62.5(ns)9.某計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)由

5、cache，主存和磁盤構(gòu)成。cache的訪問(wèn)時(shí)間為15ns；如果被訪問(wèn)的單元在主存中但不在cache中，需要用60ns的時(shí)間將其裝入cache，然后再進(jìn)行訪問(wèn)；如果被訪問(wèn)的單元不在主存中，則需要10ms的時(shí)間將其從磁盤中讀入主存，然后再裝入cache中并開始訪問(wèn)。若cache的命中率為90%，主存的命中率為60%，求該系統(tǒng)中訪問(wèn)一個(gè)字的平均時(shí)間。解：被訪問(wèn)的字在cache中的概率為 不在cache中但在主存中的概率為：(1-0.9)× 不在cache也不在主存中的概率為：(1-0.9)×所以， 一個(gè)字的訪問(wèn)時(shí)間為：15×0.9+(15+60)×0.06+

6、(15+60+10×106) ×=13.5+4.5+400003=400021(ns)10.某頁(yè)式存儲(chǔ)管理，頁(yè)大小為2KB，邏輯地址空間包含16頁(yè)，物理空間共有8頁(yè)，邏輯地址應(yīng)用多少位？主存物理空間有多大？解：邏輯地址空間包含16頁(yè)，頁(yè)大小為2KB，所以邏輯地址空間為32KB，邏輯地址應(yīng)用4+11=15位物理空間共有8頁(yè)，頁(yè)大小為2KB，所以主存物理空間16KB 11.在一個(gè)分頁(yè)虛存系統(tǒng)中，用戶虛地址空間為32頁(yè)，頁(yè)長(zhǎng)1KB，主存物理為16KB。已知用戶程序有10頁(yè)長(zhǎng)，若虛頁(yè)0、1、2、3已經(jīng)被調(diào)入到主存8、7、4、10頁(yè)中請(qǐng)問(wèn)虛地址0AC5和1AC5(十六進(jìn)制)對(duì)應(yīng)的物理

7、地址是多少？解：頁(yè)長(zhǎng)1KB，所以頁(yè)內(nèi)地址為10位。主存物理頁(yè)面數(shù)：16頁(yè)，共14位地址碼(其中頁(yè)面號(hào)4位，頁(yè)內(nèi)地址10位)用戶虛地址空間：32頁(yè)，頁(yè)面號(hào)為031；共15位地址碼(其中頁(yè)面號(hào)5位，頁(yè)內(nèi)地址10位)0AC5H=00010，1011000101B，頁(yè)面號(hào)為2，已被調(diào)入到主存頁(yè)4，所以，物理地址中的頁(yè)面號(hào)為4，頁(yè)內(nèi)地址與虛地址的頁(yè)內(nèi)地址相同，所以是：0100，1011000101=12C5H1AC5H=00110，1011000101B，頁(yè)面號(hào)為6，未被調(diào)入到主存頁(yè)中，所以無(wú)物理地址，會(huì)發(fā)生缺頁(yè)中斷。12.段式虛擬存儲(chǔ)器對(duì)程序員是否透明？請(qǐng)說(shuō)明原因。解：虛擬管理是由軟件(操作系統(tǒng))和硬

8、件共同完成，由于軟件的介入，虛存對(duì)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)程序不透明。而段是按照程序的自然分界劃分的長(zhǎng)度可以動(dòng)態(tài)改變的區(qū)域。通常，程序員把子程序、操作數(shù)和常數(shù)等不同類型的數(shù)據(jù)劃分到不同的段中，并且每個(gè)程序可以有多個(gè)相同類型的段。由于分段是由程序員完成的，所以段式虛擬存儲(chǔ)器對(duì)程序員而言不是透明的，但虛存到實(shí)存的地址映射是由系統(tǒng)軟件輔助完成的，故對(duì)應(yīng)用程序而言，段式虛擬存儲(chǔ)器是“半透明”的。13.在一個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行過(guò)程中，是否其所有頁(yè)面都必須處在主存中？解：在有虛擬存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，程序不是一次整體裝入內(nèi)存才運(yùn)行，所以不是所有頁(yè)面都必須處在主存中，而是根據(jù)程序的局部性，有的頁(yè)面在主存，有的頁(yè)面在輔存。14.為什么在頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器地址變換時(shí)可以用物理頁(yè)號(hào)與頁(yè)內(nèi)偏移量直接拼接成物理地址，而在段式虛擬存儲(chǔ)器地址變換時(shí)必須用段起址與段內(nèi)偏移量相加才能得到物理地址？解：由于物理頁(yè)與虛擬頁(yè)的頁(yè)面大小相同，且為2的整數(shù)次冪，所以頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器地址變換時(shí)可以用物理頁(yè)號(hào)與頁(yè)內(nèi)偏移量直接拼接成物理地址。而段式虛擬存儲(chǔ)器的各段大小不同，且段起始地址任意，所以必須用段起址與段內(nèi)偏移量相加才能得到物理地址。15.在虛存實(shí)現(xiàn)過(guò)程中