计算机系统结构课后习题四、五答案 - 图文

习题四

1. 教材P88 存储层次的访问效率e计算公式。

e=TA1/(H TA1+(1-H) TA2) e H TA1+ e(1-H) TA2= TA1 H TA1+ (1-H) TA2= TA1/ e H TA1 -H TA2= TA1/ e- TA2 H (TA1 - TA2) = TA1/ e- TA2 H = TA1/ e- TA2/ (TA1 - TA2)

H = TA1(1/ e- TA2/ TA1)/ TA1 (1- TA2/ TA1) H = (1/ e- TA2/ TA1)/ (1- TA2/ TA1)

把题意的条件带入，命中率H=(1/ e- TA2/ TA1)/ (1- TA2/ TA1)

=(1/ 0.8- 10-2/ 10-7)/ (1- 10-2/ 10-7) =0.999999975

实际上，这样高的命中率是极难达到的。 在主辅存之间增设一级存储器，让其速度介于主存辅存之间，让主存与中间级的访问时间比为1：100，中间级与辅存之间的访问时间比为1：1000，将它们配上相应辅助软硬件，组成一个三级存储层次，这样，可以使第1级主存的命中率降低到

H=(1/ 0.8- 10-5/ 10-7)/ (1- 10-5/ 10-7) =0.997

1. 教材P84 每个存储周期能访问到的平均字数

B=(1-(1-λ))/λ=(1-0.75)/0.25

m

32

≈4

既每个存储周期能访问到的平均字数为4。 若将λ=25%，m=16代入得

B=(1-(1-λ))/λ=(1-0.75)/0.25

m

16

=3.96

既每个存储周期能访问到的平均字数为3.96。 可见，模数m不宜太大，否则性能改进不大。

3．教材P81。m个存储体并行的最大频宽Bm=W*m/TM，根据题意，实际

频宽要低于最大频宽。即 实际频宽≤0.6最大频宽。 4*106B/s≤0.6*4 B*m/(2*10-6 s) 4≤0.6* m*4/2 2≤0.6* m 3.333≤ m

m取2的幂，即m为4。

4.教材P91。根据题意，画出页表。

虚存页号 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 ⑴发生页面失效的全部虚页号就是页映像表中所有装入位为0的行所对应的虚页号的集合。本题为2，3，5，7。

⑵按以下虚地址计算主存实地址的情况列表 虚地址 虚存 页内位移 装入实页号 页内位移 实地址 页号 位 （3*1024+0）3072 0 0 0 1 3 0 3728（3*1024+656） 3 页面失效 页面失效 无 656 0 1023（0*1024+1023） 0 （3*1024+1023）4095 1023 1 3 1023 1024（1*1024+0） 1 （1*1024+0）1024 0 1 1 0 2055（2*1024+7） 2 页面失效 页面失效 无 7 0 7800（7*1024+632） 7 页面失效 页面失效 无 632 0 4096（4*1024+0） 4 0 6800（6*1024+656） 6 656 5. 教材P93。图4.14

1 1 2 0 0 656 （2*1024+0）2048 （0*1024+656）656 ⑴

用户标志 段号 页号 段号2位，页号2位 ，最多可以有4*4=16个虚页。 页内位移 ⑵ 页表和保护位如下表所示

段号 访问方式 虚页0所在位置 虚页1所在位置 虚页2所在位置 虚页3所在位置 段0 只读 实页9 实页3 在辅存上 实页12 段1 可读/执行 在辅存上 实页0 实页15 实页8 段2 可读/写/执行 页表不在 主存内 段3 可读/写 实页14 实页1 实页6 在辅存上

实地址=实页号*211+页内位移

方 式 取数 取数 取数 存数 存数 存数 取数 取数 段 页 0 1 3 0 2 1 0 2 1 1 3 1 1 0 3 2 0 0 页内位移 段失效 1 10 2047 4 2 14 100 50 5 60 无 无 无 无 有(无页表) 无 无 无 有 无 页失效 无 无 有(在辅存) 无 / 有(在辅存) 无 有(在辅存) / 无 实页号 3 0 无 3 无 无 8 无 无 14 实地址 3*2048+1=6145 0*2048+10=10 无 3*2048+4=6148 无 无 无 无 14*2048+60=28732 保护失效 无 无 / 有（写） / / / / 有（执行） 转移至此 1 8*2048+100=16484 无 转移至此 3

6． LRU算法、OPT算法都是堆栈型替换算法。教材P101。 S⑴ S⑵ 4 4 5 5 4 3 3 5 2 2 3 5 5 2 1 1 5 3 3 1 2 2 3 2 2 3 5 5 2 1 1 5 3 3 1 S⑶ S⑷ S⑸ S⑹ 4 5 4 3 4 H H H 2 3 4 5 2 4 H H 1 5 4 H H 1 5 4 H H H H H 3 1 4 H H 2 3 4 H H 5 2 4 H H n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=1时，S8=｛2｝，A9=2∈S8，所以命中。其余都不命中。 n=2时，S8=｛2，3｝，A9=2∈S8，所以命中。其余都不命中。 n=3时，S4=｛2，3，5｝，A5=5∈S4，所以命中。

S8=｛2，3，1｝，A9=2∈S8，所以命中。其余都不命中。

n=4时，S4=｛2，3，5，4｝，A5=5∈S4，所以命中。

S5=｛2，3，5，4｝，A6=1不属于 S5，所以不命中。

余类推。

模拟结果表明，使用LRU算法替换，对该程序至少应分配4个实页。 如果只分配3个实页，命中率只有2/12，太低。

如果分配5个实页，命中率虽有7/12，和分配4个实页比较没有增长。