发布时间 : 星期二 文章计算机系统结构课后习题答案(1)更新完毕开始阅读
4.简述字节多路，数组多路和选择通道的数据传送方式。
答: 字节多路通道适用于连接大量的像光电机等字符类低速设备。这些设备传送一个字符(字节)的时间很短，但字符(字节)间的等待时间很长。通道“数据宽度”为单字节，以字节交叉方式轮流为多台设备服务，使效率提高。字节多路通道可有多个子通道，同时执行多个通道程序。
数组多路通道适合于连接多台象磁盘等高速设备。这些设备的传送速率很高，但传送开始前的寻址辅助操作时间很长。通道“数据宽度”为定长块，多台设备以成组交叉方式工作，以充分利用并尽可能重叠各台高速设备的辅助操作时间。传送完K个字节数据，就重新选择下个设备。数组多路通道可有多个子通道，同时执行多个通道程序。 选择通道适合于连接象磁盘等优先级高的高速设备，让它独占通道，只能执行一道通道程序。通道“数据宽度”为可变长块，一次将N个字节全部传送完，在数据传送期只选择一次设备。
5.如果通道在数据传送期中，选择设备需9.8μs，传送一个字节数据需0.2μs。某低速设备每隔500μs发出一个字节数据传送请求，问至多可接几台这种低速设备?对于如下A～F6种高速设备，一次通讯传送的字节数不少于1024个字节，问哪些设备可以挂在此通道上?哪些则不能?其中A—F设备每发出一个字节数据传送请求的时间间隔分别为(单位为μs)： 表3-5
设备 发申请间隔0.2 (μs)
答: (1)至多可连接50台低速的外设。 剖析：
根据题意可知：低速设备应挂接在字节多路通道上，字节多路通道的通道极限流量为： fmax.byte=1/(TS+TD)>=fbyte
通道极限流量应大于或等于设备对通道要求的流量fbyte。
如果字节多路通道上所挂设备台数为m,设备的速率为fi，为了不丢失信息，应满足： 1/(TS+TD)>=m*fi
fi也就是设备发出字节传送请求间隔时间(500μs)的倒数，所以： m<=1/((TS+TD)*f)=500/(9.8+0.2)=50(台) (2)设备B,C,E,F可以挂在此通道上，设备A,D则不能。 剖析：
思路一：从传送字节速率上入手。
A~F是高速设备，应挂接在选择通道上，选择通道的极限流量为：
fmax.select=N/(TS+N*TD)=1/((TS/N)+TD)=1/((9.8/1024)+0.2)=1/0.21(约) 通道上所挂设备的最大速率fi.max应小于或等于通道的极限流量。 由表3-5可得出
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A B C D E F 0.25 0.5 0.19 0.4 0.21
设备 传送速率A B C D E F 1/0.2 (B/μs)
1/0.25 1/0.5 1/0.19 1/0.4 1/0.21 所以，B、C、E、F可挂在该通道上。A、D不能。 思路二：从传送字节时间上入手。
对于高速设备，由于一次传送字节数不少于1024byte
∴该通道一次传送数据的时间为9.8μs+1024×0.2μs＝214.6μs 由表3-5可得出每台设备发送1024字节的时间间隔分别为:
设备 传送时间(μs)
∴为使数据不丢失，B、C、E、F可挂在该通道上。A、D不能。
6.某字节多路通道连接6台外设，某数据传送速率分别如表中所列。
设备 传送速率50 (KB/s)
(1)计算所有设备都工作时的通道实际最大流量：
(2)如果设计的通道工作周期使通道极限流量恰好与通道最大流量相等，以满足流量设计的基本要求，同时让速率越高的设备被响应的优先级越高。当6台设备同时发出请求开始，画出此通道在数据传送期内响应和处理各外设请求的时间示意图。由此你发现了什么问题?
(3)在(2)的基础上，在哪台设备内设置多少个字节的缓冲器就可以避免设备信息丢失?那么，这是否说书中关于流量设计的基本要求是没有必要的了呢?为什么?
解： (1)实际最大流量＝50+15+l00+25+40+20＝250KB/S。 (2)通道响应和处理各设备请求的时间示意图
15 100 25 40 20 1 2 3 4 5 6 A 204.8 B 256 C 512 D 194.56 E 409.6 F 215.04 14
由此发现由于高速设备的响应优先级高，使低速设备2造成数据丢失。
(3)在2中各设两个字节的缓冲区即可。这并不说明流量设计的基本条件是不必要的，因为若基本条件不满足，无
论设备优先级如何确定总有设备的信息会丢失。 剖析：
(2)由各设备的传送字节速率可解其连续发出传送请求的时间间隔分别为：
设备 发申请间隔20 (μs)
7.通道型I/O系统由一个字节多路通道A(其中包括两个子通道Al和A2)，两个数组多路通道B1和B2及一个选择通道C构成，各通道所接设备和设备的数据传送速率如表所示。 (1)分别求出各通道应具有多大设计流量才不会丢失信息；
(2)设I/O系统流量占主存流量的1/2时才算流量平衡，则主存流量应达到多少?
通道号 子通道A1 字节多路通道 子通道A2 数组多路通道 B1 数组多路通道 B2 选择通道C
解： (1)要不丢失信息，各通道需要达到的流量：字节多路通道子通道A1:0.25KB/S;字节多路通道子通道A2:0.25KB/S;数组多路通道B1:500KB/s;数组多路通道B2:500KB/s;选择通道C:500KB/s。 (2)主存流量应达到4MB/S。 剖析:
500 400 350 250 500 400 350 250 500 400 350 250 50 35 20 20 50 35 20 20 所接设备的数据传送速率(KB/s) 50 35 20 20 50 35 20 20 67(约) 10 40 25 50 1 2 3 4 5 6 15
(1)设备要求字节多路通道或其子通道的实际最大流量，是该通道所接各设备的字节传送速率之和; 设备要求数组多路通道或选择通道的实际最大流量，是该通道所接各设备的字节传送速率中的最大者。 (2)I/O系统中，各种通道和子通道可以并行工作，因此，I/O系统的最大流量应等于各通道最大流量之和。
第四章 存储体系
1.设二级虚拟存储器的TA1=10-7s、TA2=10-2s,为使存储层次的访问效率e达到最大值的80%以上，命中率H至少要求达到多少？实际上这样高的命中率是很难达到的，那么从存储层次上如何改进？ 解： e=TA1/TA=TA1/(H*TA1+(1-H)*TA2)≥80%，H≥(10^5-5/4)/(10^5-1)。
这样的命中率很难达到。为了降低对H的要求，可以选择高命中率的算法，可以减少相邻两级的访问速度差和容量差(这样做不利于降低存储器的平均每位价格)，可在主、辅存储器间加一层电子磁盘，使存储体系中相邻两级的访问时间比不太大。
2、程序存放在模32单字交叉存储器中，设访存申请队的转移概率λ为25%,求每个存储周期能访问到的平均字数。当模数为16呢？由此你可得到什么结论？ 解：B=[ 1-(1-λ)^m] /λ 解： 由λ=0.25,m=32 求得：B=4-4*(3/4)^32 同理，m=16时 ,B=4-4*(3/4)^16
可得出，在λ=0.25时，m=32的平均访问字数大于m=16时的平均访问字数。
3、设主存每个分体的存取周期为2μs，宽度为4个字节。采用模m多分体交叉存取，但实际频宽只能达到最大频宽的0.6倍。现要求主存实际频宽为4MB/S,问主存模数m应取多少方能使两者速度基本适配？其中m取2的幂。 解： m=4 剖析：
根据题意，模m多分体交叉的最大频宽为：分体数*单体频宽=m*分体的宽度/分体的存取周期=m*4B/2μs，所以有0.6*m*4/2>=4。
4.某虚拟存储器共8个页面，每页1024个字，实际主存为4096个字，采用页表法进行地址映象。映象表的内容如下表所示。 虚页号 实页号 装入位 0 3 1 1 1 1 2 2 0 3 3 0 4 2 1 5 1 0 6 0 1 7 0 0 注：我把虚页号加上了。
(1)列出会发生页面失效的全部虚页号；
(2)按以下虚地址计算主存实地址：0，3728，1023，1024，2055，7800，4096，6800。 解:
(1)会发生页面失效的全部虚页号为：2,3,5,7。
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