发布时间 : 星期一 文章唐朔飞主编计算机组成原理课后答案更新完毕开始阅读
30. 一个组相联映射的Cache由64块组成，每组内包含4块。主存包含4096块，每块由128字组成，访存地址为字地址。试问主存和Cache的地址各为几位？画出主存的地址格式。
解：缓存块号6位，块内地址7位，cache地址为13位。组地址6-2=4位， 主存块号12位，块内地址7位。主存地址19位 8位 4位 7位 主存标记
31. 设主存容量为1MB，采用直接映射方式的Cache容量为16KB，块长为4，每字32位。试问主存地址为ABCDEH的存储单元在Cache中的什么位置？ 6位 10位 4 标记 缓存块号 块内地址
A19 A15 A11 A7 A3 1010 1011 1100 1101 1110
32. 设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映射（即Cache每组内共有4个字块）的Cache组织。 （1）画出主存地址字段中各段的位数；
（2）设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0、1、2……89号单元读出90个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次，问命中率是多少？
（3）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度约提高多少倍？ 答：
（1）考虑按字编址： 10位 7位 3 主存标记 组地址 块内地址 （2）当主存读0号字单元时，将主存0号字块（0~7）调入Cache（0组0号块），主存读8号字单元时，将1号块（8~15）调入Cache（1组0号块）??主存读89号单元时，将11号块（88~89）调入Cache（11组0号块）。
不命中次数为 90/8 = 12 （上取整） 总访问次数为 90*8=720
Cache命中率 =（720-12）/720=98%
（3）设无Cache时访主存需时720T（T为主存周期），加入Cache后需时： 708′T/6+12T =（118+12）T=130T 则：720T/130T =5.54倍
有Cache和无Cache相比，速度提高了4.54倍左右 38. 磁盘组有6片磁盘，最外两侧盘面可以记录，存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层密度为400位/cm，转速3600转/分。 （1）共有多少存储面可用？ （2）共有多少柱面？
（3）盘组总存储容量是多少？ （4）数据传输率是多少？ 解：
（1）共有：6×2 -2= 10个存储面可用；
组地址 块内地址
（2）有效存储区域 =（33-22）/2= 5.5cm 柱面数 = 40道/cm × 5.5cm= 220道 （3）内层道周长=3.14*22cm= 69.08cm 道容量=400位/cm×69.08cm= 3454B 面容量=3454B×220道 = 759 880B
盘组总容量 =759，880B×10面 = 0.76MB 4）转速 = 3600转 / 60秒 = 60转/秒
数据传输率 = 3454B × 60转/秒=207，240 B/S
39. 某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录盘面，每毫米5道，每道记录信息12 288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道，求： （1）磁盘存储器的存储容量；
（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度； （3）磁盘数据传输率； （4）平均等待时间。 解：（1）存储容量 = 275道×12 288B/道×4面 = 13. 5MB （2）最高位密度 = 12 288B/(230*3.14)≈17B/mm≈136位/mm
最大磁道直径 =230mm+275道/5道× 2 = 230mm + 110mm = 340mm 最低位密度 = 12 288B /( 340*3.14)≈11B/mm≈92位 / mm （3）磁盘数据传输率 = 12 288B × 3000转/分=614KB/S （4）平均等待时间 = 1/50 / 2 = 10ms
41. 设有效信息为110，试用生成多项式G(x) =11011将其编成循环冗余校验码。 解：编码过程如下：
M(x) =110 n =3
G(x) =11011 k+1 =5 k =4 M(x)·x4 =110 0000 M(x)·x4/G(x) =110 0000/11011 =100+1100/11011 R(x) =1100 CRC码=110 1100
42. 有一个（7，4）码，生成多项式G(x) =x3+x+1，写出代码1001的循环冗余校验码。 解：编码过程如下：
M(x) =1001 n =4 G(x) =x3+x+1 =1011 k+1 =4 k =3 M(x)·x3 =1001 000 M(x)·x3/G(x) =1001 000/1011 =1010+110/1011 R(x) =110 M(x)·x3+R(x) =1001 000+110 =1001 110 =CRC码
第5章
1. I/O有哪些编址方式？各有何特点？
解：常用的I/O编址方式有两种： I/O与内存统一编址和I/O独立编址；
特点：统一编址方式I/O设备和主存占用同一个地址空间，不需要安排专门的I/O指令。 I/O独立编址方式时机器I/O地址与主存地址是两个独立的空间，CPU需要通过专门的I/O指令来访问I/O地址空间。
2. 简要说明CPU与I/O之间传递信息可采用哪几种联络方式？它们分别用于什么场合？ 答：三种联络方式：直接控制（立即响应）、同步、异步。
直接控制适用于结构极简单、速度极慢的I/O设备，CPU直接控制外设处于某种状态而无须联络信号。
同步方式采用统一的时标进行联络，适用于CPU与I/O速度差不大，近距离传送的场合。 异步方式采用应答机制进行联络，适用于CPU与I/O速度差较大、远距离传送的场合。 8. 某计算机的I/O设备采用异步串行传送方式传送字符信息。字符信息的格式为一位起始位、七位数据位、一位校验位和一位停止位。若要求每秒钟传送480个字符，那么该设备的数据传送速率为多少？
解：480×10=4800位/秒=4800波特；
10. 什么是I/O接口?它与端口有何区别？为什么要设置I/O接口？I/O接口如何分类？ 解： I/O接口一般指CPU和I/O设备间的连接部件； I/O端口一般指I/O接口中的各种寄存器。
I/O端口是I/O接口内的寄存器，I/O接口除了包含端口外还有其他的辅助逻辑。
设置接口的原因： 1. 实现设备的选择
2. 实现数据缓冲达到速度匹配 3. 实现数据串--并格式转换 4. 实现电平转换 5. 传送控制命令 6. 反映设备的状态
I/O接口分类方法很多，主要有：
按数据传送方式分，有并行接口和串行接口两种；
按数据传送的控制方式分，有程序控制接口、程序中断接口、DMA接口三种。
11．简述I/O接口的功能和基本组成
答：接口的功能有：1)选址功能 2）传送命令的功能 3）传送数据的功能 4）反映设备状态的功能
接口的组成有：设备选择电路、命令寄存器和命令译码器、数据缓冲寄存器、设备状态标记和控制逻辑电路
12. 结合程序查询方式的接口电路，说明其工作过程。 答：程序查询接口工作过程如下（以输入为例）：
1）CPU发I/O地址?地址总线?接口?设备选择器译码?选中， SEL信号有效 2）CPU发启动命令? D置0，B置1 ?接口向设备发启动命令?设备开始工作； 3）CPU等待，输入设备读出数据? DBR；
4）外设工作完成，完成信号?接口? B置0，D置1； 5）准备就绪信号?控制总线? CPU；
6）输入：CPU通过输入指令（IN）将DBR中的数据取走；
若为输出，工作过程如下：
1）CPU发I/O地址?地址总线?接口?设备选择器译码?选中，SEL信号有效； 2）输出： CPU通过输出指令（OUT）将数据放入接口DBR中；
3）CPU发启动命令? D置0，B置1 ?接口向设备发启动命令?设备开始工作； 4）CPU等待，输出设备将数据从 DBR取走；
5）外设工作完成，完成信号?接口? B置0，D置1；
6）准备就绪信号?控制总线? CPU，CPU可通过指令再次向接口DBR输出数据，进行第二次传送
13. 说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。
解：中断向量地址和入口地址的区别：向量地址是硬件电路（向量编码器）产生的中断源的内存中断向量表表项地址编号，中断入口地址是中断服务程序首址。 中断向量地址和入口地址的联系：中断向量地址可理解为中断服务程序入口地址指示器（入口地址的地址），通过它访存可获得中断服务程序入口地址。 14. 在什么条件下，I/O设备可以向CPU提出中断请求？
解：设备工作完成触发器D=1，B=0，MASK触发器=0，CPU中断查询信号有效 16. 在什么条件和什么时间，CPU可以响应I/O的中断请求？
解：CPU响应I/O中断请求的条件和时间是：当中断允许状态为1（EINT=1），且至少有一个中断请求被查到，则在一条指令执行完时，响应中断。
17. 某系统对输入数据进行取样处理，每抽取一个输入数据，CPU就要中断处理一次，将取样的数据存至存储器的缓冲区中，该中断处理需P秒。此外，缓冲区内每存储N个数据，主程序就要将其取出进行处理，这个处理需Q秒。试问该系统可以跟踪到每秒多少次中断请求？
N个数据所需的处理时间=P×N+Q秒
每秒可以跟踪到的中断请求数=N/（P×N+Q）次。
19. 在程序中断方式中，磁盘申请中断的优先权高于打印机。当打印机正在进行打印时，磁盘申请中断请求。试问是否要将打印机输出停下来，等磁盘操作结束后，打印机输出才能继续进行？为什么？
解：不需要，因为打印机只是在与CPU交换信息时占用处理器，打印过程中不占用处理器资源。
20．试比较单重中断和多重中断服务程序的流程，说明它们不同的原因 单重中断：保护现场、中断服务、恢复现场、开中断、中断返回。 多重中断：保护现场、开中断、中断服务、恢复现场、中断返回。 多重中断在中断服务前，开中断，允许级别更高的中断打断中断服务程序，转到响应的中断服务程序去执行，而单重中断在中断返回前开中断，在中断服务过程中，不允许其他中断中断现有服务程序。
21．中断向量通过什么总线送到什么地方，为什么？ 中断向量通过数据总线送给CPU。（PC） CPU通过中断向量到主存中找到中断服务程序的入口地址。
22. 程序查询方式和程序中断方式都是通过“程序”传送数据，两者的区别是什么？
答：程序查询方式通过“程序”传送数据时，程序对I/O的控制包括了I/O准备和I/O传送两个阶段，两个阶段都需要占用处理器资源。在外设准备状态，CPU需要不断查询外设状态，占用处理器资源。而程序中断方式仅仅是在数据传送过程中占用处理器资源，I/O准备阶段