系統(tǒng)結(jié)構(gòu)答案

1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作業(yè)題解作作1.21.2 如有一個(gè)經(jīng)解釋實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)，可以按功如有一個(gè)經(jīng)解釋實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)，可以按功能劃分成能劃分成4 4級(jí)。每一級(jí)為了執(zhí)行一條指令需要級(jí)。每一級(jí)為了執(zhí)行一條指令需要下一級(jí)的下一級(jí)的N N條指令解釋。若執(zhí)行第一級(jí)的一條條指令解釋。若執(zhí)行第一級(jí)的一條指令需指令需K(ns)K(ns)時(shí)間，那么執(zhí)行第時(shí)間，那么執(zhí)行第2 2、3 3、4 4級(jí)的一級(jí)的一條指令各需要用多少時(shí)間條指令各需要用多少時(shí)間(ns)?(ns)?第第1章章解：解：第二級(jí)的一條指令需第第二級(jí)的一條指令需第1級(jí)的級(jí)的N條指令解釋條指令解釋 第二級(jí)的一條指令執(zhí)行時(shí)間為第二級(jí)的一條指令執(zhí)行時(shí)間為NKns； 第三級(jí)

2、的一條指令執(zhí)行時(shí)間為第三級(jí)的一條指令執(zhí)行時(shí)間為N2Kns； 第四級(jí)的一條指令執(zhí)行時(shí)間為第四級(jí)的一條指令執(zhí)行時(shí)間為N3Kns。本題有兩個(gè)問題應(yīng)特別注意：第一個(gè)問題是本題有兩個(gè)問題應(yīng)特別注意：第一個(gè)問題是“上上一級(jí)一級(jí)”與與“下一級(jí)下一級(jí)”的關(guān)系，即哪是上一級(jí)，哪的關(guān)系，即哪是上一級(jí)，哪是下一級(jí)？在圖是下一級(jí)？在圖1.1中第中第3級(jí)是第級(jí)是第2級(jí)的級(jí)的“上一級(jí)上一級(jí)”，第第1級(jí)又是第級(jí)又是第2級(jí)的級(jí)的“下一級(jí)下一級(jí)”。第二個(gè)問題是該。第二個(gè)問題是該計(jì)算機(jī)是一個(gè)計(jì)算機(jī)是一個(gè)“經(jīng)解釋實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)經(jīng)解釋實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)”，上一級(jí)，上一級(jí)的程序在下一級(jí)上實(shí)現(xiàn)不是經(jīng)翻譯完成，只能是的程序在下一級(jí)上實(shí)現(xiàn)不是經(jīng)翻譯

3、完成，只能是解釋。解釋。 第第1級(jí)級(jí) N3條指令解釋條指令解釋第第2級(jí)級(jí) N2條指令解釋條指令解釋第第3級(jí)級(jí) N條指令解釋條指令解釋 第第4級(jí)級(jí) 一條指令一條指令上級(jí)上級(jí)下級(jí)下級(jí)作作1.31.3 有一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可按功能劃分成有一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可按功能劃分成4 4級(jí)，各級(jí)的級(jí)，各級(jí)的指令都不相同，每一級(jí)的指令都比其下一圾的指令在指令都不相同，每一級(jí)的指令都比其下一圾的指令在效能上強(qiáng)效能上強(qiáng)M M倍，即第倍，即第i i級(jí)的一條指令能完成第級(jí)的一條指令能完成第i-1i-1級(jí)的級(jí)的M M條指令的計(jì)算量?，F(xiàn)若需第條指令的計(jì)算量?，F(xiàn)若需第i i級(jí)的級(jí)的N N條指令解釋第條指令解釋第i+1i+1級(jí)級(jí)的一條指

4、令，而有一段第的一條指令，而有一段第1 1級(jí)的程序需要運(yùn)行級(jí)的程序需要運(yùn)行KsKs，問在，問在第第2 2、3 3和和4 4級(jí)上的一段等效程序各需要運(yùn)行多長時(shí)間級(jí)上的一段等效程序各需要運(yùn)行多長時(shí)間(s)?(s)?解：解：第第2級(jí)上的一段等效程序運(yùn)行時(shí)間為：級(jí)上的一段等效程序運(yùn)行時(shí)間為：)(sKMN第第3級(jí)上的一段等效程序運(yùn)行時(shí)間為：級(jí)上的一段等效程序運(yùn)行時(shí)間為：)()(2sKMN第第4級(jí)上的一段等效程序運(yùn)行時(shí)間為：級(jí)上的一段等效程序運(yùn)行時(shí)間為：)()(3sKMN作作1.7 從機(jī)器（匯編）語言程序員看，哪些對(duì)應(yīng)從機(jī)器（匯編）語言程序員看，哪些對(duì)應(yīng)用程序員透明？用程序員透明？指令地址寄存器，指令緩沖

5、器，時(shí)標(biāo)發(fā)生器，條指令地址寄存器，指令緩沖器，時(shí)標(biāo)發(fā)生器，條件碼寄存器，乘法器，主存地址寄存器，磁盤外件碼寄存器，乘法器，主存地址寄存器，磁盤外設(shè)，先行進(jìn)位鏈，移位器，通用寄存器，中斷字設(shè)，先行進(jìn)位鏈，移位器，通用寄存器，中斷字寄存器。寄存器。答：對(duì)機(jī)器語言程序員透明，指的是這些器件是答：對(duì)機(jī)器語言程序員透明，指的是這些器件是機(jī)器語言程序員不可修改、不可控制。因此機(jī)器語言程序員不可修改、不可控制。因此指令指令緩沖器，時(shí)標(biāo)發(fā)生器，乘法器，先行進(jìn)位鏈，移緩沖器，時(shí)標(biāo)發(fā)生器，乘法器，先行進(jìn)位鏈，移位器。位器。作作1.61.6 什么是透明性概念什么是透明性概念? ?對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，下列對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)

6、構(gòu)，下列哪些是透明的哪些是透明的? ?哪些是不透明的哪些是不透明的? ? 存貯器的模存貯器的模m m交叉存??；浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示；交叉存??；浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示；I IO O系統(tǒng)系統(tǒng)是采用通道方式還是外圍處理機(jī)方式；數(shù)據(jù)總線寬是采用通道方式還是外圍處理機(jī)方式；數(shù)據(jù)總線寬度；字符行運(yùn)算指令；陣列運(yùn)算部件；通道是采用度；字符行運(yùn)算指令；陣列運(yùn)算部件；通道是采用結(jié)合型的還是獨(dú)立型的；結(jié)合型的還是獨(dú)立型的；PDPPDP一一1l1l系列中的單總線結(jié)系列中的單總線結(jié)構(gòu)；訪問方式保護(hù)；程序性中斷；串行、重疊還是構(gòu)；訪問方式保護(hù)；程序性中斷；串行、重疊還是流水控制方式；堆棧指令；存貯囂最小編址單位；流水控制方式；堆棧指令；

7、存貯囂最小編址單位；CacheCache存貯器。存貯器。 分析：有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)屬性所包括的內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析：有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)屬性所包括的內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都不透明。都不透明。 對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)透明的是：存儲(chǔ)器的模對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)透明的是：存儲(chǔ)器的模m交交叉存取、數(shù)據(jù)總線寬度、陣列運(yùn)算部件、通道是叉存取、數(shù)據(jù)總線寬度、陣列運(yùn)算部件、通道是采用結(jié)合型還是獨(dú)立型、采用結(jié)合型還是獨(dú)立型、PDP-11系列的單總線結(jié)系列的單總線結(jié)構(gòu)、串行、重疊還是流水控制方式、構(gòu)、串行、重疊還是流水控制方式、Cache存儲(chǔ)存儲(chǔ)器。器。 對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不透明的是：浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示、對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不透明的是：浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示

8、、 I/O系統(tǒng)是采用通道方式還是外圍處理機(jī)方式、字系統(tǒng)是采用通道方式還是外圍處理機(jī)方式、字符型運(yùn)算指令、訪問方式保護(hù)、程序性中斷、堆符型運(yùn)算指令、訪問方式保護(hù)、程序性中斷、堆棧指令、存儲(chǔ)器最小編址單位。棧指令、存儲(chǔ)器最小編址單位。例例1.1 假設(shè)將某系統(tǒng)的某一部件的處理速度加假設(shè)將某系統(tǒng)的某一部件的處理速度加快到快到10倍，但該部件的原處理時(shí)間僅為整倍，但該部件的原處理時(shí)間僅為整個(gè)運(yùn)行時(shí)間的個(gè)運(yùn)行時(shí)間的40%，則采用加快措施后能使，則采用加快措施后能使整個(gè)系統(tǒng)的性能提高多少？整個(gè)系統(tǒng)的性能提高多少？56.164.0110/4.0)6.01(1oePTTS解：解：由題意可知由題意可知 fe=0.

9、4, re=10, 根據(jù)根據(jù)Amdahl定律定律作作1.13 假設(shè)高速緩存假設(shè)高速緩存Cache工作速度為主存工作速度為主存的的5倍，且倍，且Cache被訪問命中的概率為被訪問命中的概率為90，則采用則采用Cache后，能使整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)獲得多高后，能使整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)獲得多高的加速比？的加速比？57.328.015/9.0)9.01(1oePTTS解：解：fe=0.9 ，re=5作作1.111.11 某工作站采用時(shí)鐘頻率為某工作站采用時(shí)鐘頻率為15MHz15MHz、處理速率為、處理速率為10MIPS10MIPS的處理機(jī)來執(zhí)行一個(gè)巳知混合程序。假定每次的處理機(jī)來執(zhí)行一個(gè)巳知混合程序。假定每次存儲(chǔ)器存

10、取為存儲(chǔ)器存取為1 1周期延遲、試問：周期延遲、試問： (1)(1) 此計(jì)算機(jī)的有效此計(jì)算機(jī)的有效CPICPI是多少是多少? ? (2) (2) 假定將處理機(jī)的時(shí)鐘提高到假定將處理機(jī)的時(shí)鐘提高到30MHz30MHz，但存儲(chǔ)器子，但存儲(chǔ)器子 系統(tǒng)速率不變。這樣，每次存儲(chǔ)器存取需要兩個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)速率不變。這樣，每次存儲(chǔ)器存取需要兩個(gè)時(shí)鐘 周期。如果周期。如果3030指令每條只需要一次存儲(chǔ)存取，而另指令每條只需要一次存儲(chǔ)存取，而另 外外5 5每條需要兩次存儲(chǔ)存取，還假定已知混合程序每條需要兩次存儲(chǔ)存取，還假定已知混合程序 的指令數(shù)不變，并與原工作站兼容，試求改進(jìn)后的處的指令數(shù)不變，并與原工作站兼容，試

11、求改進(jìn)后的處 理機(jī)性能。理機(jī)性能。 解解 (1)5 . 11010101510666MIPSfCPIoldold(2) 依題意可知：依題意可知：30%的指令需要一次存儲(chǔ)存取，則的指令需要一次存儲(chǔ)存取，則這些指令在處理器提高時(shí)鐘頻率之后需要增加這些指令在處理器提高時(shí)鐘頻率之后需要增加1個(gè)時(shí)個(gè)時(shí)鐘周期；另外鐘周期；另外5%的指令需要增加的指令需要增加2個(gè)時(shí)鐘周期。個(gè)時(shí)鐘周期。 改進(jìn)后性能提高情況可用改進(jìn)后性能提高情況可用CPU時(shí)間之比表示：時(shí)間之比表示： 9 . 12%51%30oldnewCPICPI79.15109 . 1103010666newnewnewCPIfMIPS58. 1/)()(

12、newNnewoldNoldnewCPUoldCPUfICPIfICPITT作作1.15 假定利用增加向量模塊來提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)假定利用增加向量模塊來提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。計(jì)算機(jī)處理向量的速度比其通常的運(yùn)算速度。計(jì)算機(jī)處理向量的速度比其通常的運(yùn)算要快算要快20倍，將可用向量處理部分所花費(fèi)的時(shí)倍，將可用向量處理部分所花費(fèi)的時(shí)間占總時(shí)間的百分比稱為可向量化百分比。間占總時(shí)間的百分比稱為可向量化百分比。（1）求出加速比）求出加速比S和向量化百分比之間的關(guān)系式。和向量化百分比之間的關(guān)系式。（2）當(dāng)要得到加速比為）當(dāng)要得到加速比為2時(shí)的可向量化百分比時(shí)的可向量化百分比F為為多少？多少？（3）為了獲得在向量

13、模式所得到的最大加速比的）為了獲得在向量模式所得到的最大加速比的一半，可向量化百分比一半，可向量化百分比F為多少？為多少？解（1）：由Amdahl定律知FFFS*192020)20/()1 (153.01910)20/()1(12FFF(1)(3) 由題意可知95.01918)20/()1(110FFF題題1.1 某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同時(shí)采用兩種措施改進(jìn)性能，某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同時(shí)采用兩種措施改進(jìn)性能，使得兩個(gè)功能部件的性能分別提高到原來的使得兩個(gè)功能部件的性能分別提高到原來的re1倍和倍和re2 ，這兩個(gè)部件在運(yùn)行時(shí)使用的時(shí)間比例，這兩個(gè)部件在運(yùn)行時(shí)使用的時(shí)間比例分別為分別為fe1和和fe2 。試分析系統(tǒng)

14、性能提高的總體加。試分析系統(tǒng)性能提高的總體加速比。速比。111121/)1 (1eeeeeeprfrfffS解解:l例例1.21.2 用一臺(tái)用一臺(tái)4OMHz4OMHz處理機(jī)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序，處理機(jī)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序，它含的混合指令數(shù)和相應(yīng)所需的時(shí)鐘周期數(shù)如它含的混合指令數(shù)和相應(yīng)所需的時(shí)鐘周期數(shù)如下：下：l指令類型指令類型 指令條數(shù) 時(shí)鐘周期數(shù)時(shí)鐘周期數(shù)l整數(shù)運(yùn)算整數(shù)運(yùn)算 4500045000 1l數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送 32000 232000 2l浮點(diǎn)運(yùn)算浮點(diǎn)運(yùn)算 15000 215000 2l控制傳送控制傳送 8000 28000 2l求有效求有效CPICPI、MIPSMIPS速率和程序的執(zhí)行時(shí)間

15、。速率和程序的執(zhí)行時(shí)間。l解：依題意可知 IN=105條，n=455.1)08.0215.0232.0245.01 ()(411iniNiiIICPICPI8 .251055. 1104010666CPIfMIPSC)(875. 31040/155. 11065msTCPIITCNCPU題題1.21.2 設(shè)有兩臺(tái)機(jī)器設(shè)有兩臺(tái)機(jī)器A A和和B B，對(duì)條件轉(zhuǎn)移采用不同，對(duì)條件轉(zhuǎn)移采用不同的方法。的方法。CPUCPUA A采用比較指令和條件轉(zhuǎn)移指令處采用比較指令和條件轉(zhuǎn)移指令處理方法，若條件轉(zhuǎn)移指令占總執(zhí)行指令數(shù)的理方法，若條件轉(zhuǎn)移指令占總執(zhí)行指令數(shù)的2020，比較指令也占，比較指令也占2020。C

16、PUCPUB B采用比較和條件采用比較和條件轉(zhuǎn)移指令合一的方法，占執(zhí)行指令數(shù)的轉(zhuǎn)移指令合一的方法，占執(zhí)行指令數(shù)的2020。若規(guī)定兩臺(tái)機(jī)器執(zhí)行條件轉(zhuǎn)移指令需若規(guī)定兩臺(tái)機(jī)器執(zhí)行條件轉(zhuǎn)移指令需2T2T，其它，其它指令需指令需1T1T。CPUCPUB B的條件轉(zhuǎn)移指令比的條件轉(zhuǎn)移指令比CPUCPUA A慢慢2525，現(xiàn)比較現(xiàn)比較CPUCPUA合和合和CPUCPUB B哪個(gè)工作速度更快？哪個(gè)工作速度更快？解解: CPIA=0.220.811.2CPUA時(shí)間時(shí)間ICACPIATA1.2TAICA ICA是是CPUA的指令條數(shù)，由于的指令條數(shù)，由于CPUB無比較指令，無比較指令，因此因此ICB=0.8 IC

17、A，若，若ICA=100，則，則ICB=80 ，而，而CPUB的條件轉(zhuǎn)移指令仍是的條件轉(zhuǎn)移指令仍是20條，所以占比例為條，所以占比例為20/800.2525CPIB=0.2520.7511.25 又因?yàn)橛忠驗(yàn)镃PUB的的TB比比CPUA的的TA慢慢25%，所以，所以TB=1.25TACPUB=ICBCPIBTB0.8ICA1.251.25TA 1.25TAICA可見，可見，CPUA時(shí)間時(shí)間CPUB時(shí)間，時(shí)間，CPUA比比CPUB工作工作速度快。速度快。解：解：上例中，上例中，TB只比只比TA 慢慢10%，則哪個(gè)，則哪個(gè)CPU更快些？更快些？TB1.1TACPUB時(shí)間時(shí)間0.8ICA1.251.

18、1TA 1.1TAICA因此因此CPUB時(shí)間時(shí)間CPUA時(shí)間，則時(shí)間，則CPUB更快些。更快些。題題1.3 某向量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，標(biāo)量指令的平均某向量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，標(biāo)量指令的平均CPI是是1，向量運(yùn)算指令的平均，向量運(yùn)算指令的平均CPI是是64，系統(tǒng)，系統(tǒng)加快向量部件的速度后使向量運(yùn)算速度提高到加快向量部件的速度后使向量運(yùn)算速度提高到原來的原來的2倍，某一測(cè)試程序執(zhí)行時(shí)的向量運(yùn)算倍，某一測(cè)試程序執(zhí)行時(shí)的向量運(yùn)算指令數(shù)量占全部指令數(shù)的指令數(shù)量占全部指令數(shù)的10，問計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，問計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行這個(gè)測(cè)試程序的整體性能比原來提高多少？運(yùn)行這個(gè)測(cè)試程序的整體性能比原來提高多少？11. 16421 . 09

19、 . 01)/()1 (1eeeprffS解：解：作作1.121.12 假設(shè)在一臺(tái)假設(shè)在一臺(tái)40MHz40MHz處理機(jī)上運(yùn)行處理機(jī)上運(yùn)行200 000200 000條條指令的目標(biāo)代碼，程序主要由四種指令組成。根據(jù)指令的目標(biāo)代碼，程序主要由四種指令組成。根據(jù)程序跟蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果，已知指令混合比和每種指令所程序跟蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果，已知指令混合比和每種指令所需的指令數(shù)如下：需的指令數(shù)如下： 指令類型指令類型CPI指令混合百分比指令混合百分比算術(shù)和邏輯運(yùn)算算術(shù)和邏輯運(yùn)算160%CacheCache命中的加載命中的加載/ /存儲(chǔ)存儲(chǔ) 218%轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 412%CacheCache失效時(shí)訪問主存失效時(shí)訪問主存810

20、%(1)(1)計(jì)算在單處理機(jī)上用上述蹤數(shù)據(jù)運(yùn)行程序的平均計(jì)算在單處理機(jī)上用上述蹤數(shù)據(jù)運(yùn)行程序的平均CPICPI。(2)(2)根據(jù)根據(jù)(1)(1)所得所得CPICPI，計(jì)算相應(yīng)的，計(jì)算相應(yīng)的MIPS MIPS 速率。速率。l解：依題意可知 IN=2105條，n=4，24.2) 1 .0812.0418.026 .01 ()(411iniNiiIICPICPI86.17102 . 2104010666CPIfMIPSC)(2 .111024. 210264015msTCPIITCNCPU題題2.1 2.1 一種浮點(diǎn)數(shù)有一種浮點(diǎn)數(shù)有1位符號(hào)位，階碼為位符號(hào)位，階碼為7位移碼，位移碼，尾數(shù)尾數(shù)8位與符

21、號(hào)位一起采用原碼的規(guī)格化表示，基位與符號(hào)位一起采用原碼的規(guī)格化表示，基數(shù)為數(shù)為2，該浮點(diǎn)數(shù)可表示的最大數(shù)為，該浮點(diǎn)數(shù)可表示的最大數(shù)為 ，最大數(shù)，最大數(shù)與最接近它的數(shù)據(jù)（次最大數(shù)）的差值為與最接近它的數(shù)據(jù)（次最大數(shù)）的差值為 ，可表示的最小數(shù)為可表示的最小數(shù)為 ，最小數(shù)與最接近它的，最小數(shù)與最接近它的正數(shù)（次最小數(shù)）的差值為正數(shù)（次最小數(shù)）的差值為 。解：解：6382)21 (最大數(shù)最大數(shù)6564122255638222最小正數(shù)最小正數(shù)最大數(shù)與次大數(shù)的差值最大數(shù)與次大數(shù)的差值最小正數(shù)與次小正數(shù)的差值最小正數(shù)與次小正數(shù)的差值64812)22(解：解：階碼為階碼為7位移碼表示，位移碼表示，1位符號(hào)位

22、，尾數(shù)位符號(hào)位，尾數(shù)8位，位，原碼規(guī)格化表示，基數(shù)為原碼規(guī)格化表示，基數(shù)為2，其格式為：，其格式為：尾數(shù)基值尾數(shù)基值 rm 2（二進(jìn)制）（二進(jìn)制） 階碼的基值階碼的基值re 2，尾數(shù)長度尾數(shù)長度p=8 (不包括符號(hào)位），階碼長度不包括符號(hào)位），階碼長度q=6(不不包括符號(hào)位），包括符號(hào)位），規(guī)格化表示的正數(shù)的范圍：規(guī)格化表示的正數(shù)的范圍：emrmN浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)Nqere 15 0階碼階碼6位位 q p尾尾符符尾數(shù)尾數(shù)8位位階階符符 可表示的最小正浮點(diǎn)數(shù)為可表示的最小正浮點(diǎn)數(shù)為可表示的最大正浮點(diǎn)數(shù)為可表示的最大正浮點(diǎn)數(shù)為638)12(2)21 ()1 (qmpmrr28)11111111. 0(

23、211 pmr最大尾數(shù)為最大尾數(shù)為 最大階碼為最大階碼為 最小階碼為最小階碼為64226q6312126q最小尾數(shù)為最小尾數(shù)為2/1211mr6412122qmmrr規(guī)格化表示的正數(shù)的范圍：規(guī)格化表示的正數(shù)的范圍：1322/122qp可表示的正階、正尾規(guī)格化數(shù)的個(gè)數(shù)為可表示的正階、正尾規(guī)格化數(shù)的個(gè)數(shù)為 可表示的最小負(fù)浮點(diǎn)數(shù)為可表示的最小負(fù)浮點(diǎn)數(shù)為可表示的最大負(fù)浮點(diǎn)數(shù)為可表示的最大負(fù)浮點(diǎn)數(shù)為638)12(2)21 ()1 (qmpmrr21) 1 . 0(2/1mr最大尾數(shù)為最大尾數(shù)為 最大階碼為最大階碼為 最小階碼為最小階碼為64226q6312126q最小尾數(shù)（原碼）為最小尾數(shù)（原碼）為)2

24、1 ()1 (81mr6564121222qmmrr規(guī)格化表示的負(fù)數(shù)的范圍：規(guī)格化表示的負(fù)數(shù)的范圍：10000001110.090.300.601.000.1510.0610.030.030.040.050.150.300.40由此可得到哈夫曼編碼如下：由此可得到哈夫曼編碼如下： I1: 0 I2: 10 I3: 110 I4: 11100 I1: 0 I2: 10 I3: 110 I4: 11100 I5: 11101 I6: 11110 I7: 11111 I5: 11101 I6: 11110 I7: 11111 平均碼長平均碼長L L=0.4=0.4* *1+0.31+0.3* *2+

25、0.152+0.15* *3+0.053+0.05* *5+0.045+0.04* *5 5 +0.03 +0.03* *5+0.035+0.03* *5 = 2.205 = 2.20位位 信息冗余量信息冗余量R=(2.20-2.17)/2.20=1.36%R=(2.20-2.17)/2.20=1.36% 指令長度個(gè)數(shù)指令長度個(gè)數(shù)=4=42.2.擴(kuò)展哈夫曼編碼擴(kuò)展哈夫曼編碼I1, I2, I3 I1, I2, I3 用兩位用兩位: 00, 01, 10: 00, 01, 10I4, I5, I6, I7 I4, I5, I6, I7 用四位用四位: 1100, 1101, 1110, : 11

26、00, 1101, 1110, 11111111L L=(0.4+0.3+0.15)=(0.4+0.3+0.15)* *2+(0.05+0.04+0.03+0.03)2+(0.05+0.04+0.03+0.03)* *4 4 = 2.30 = 2.30位位信息冗余量信息冗余量=(2.302.20)/2.30=0.0565=5.65%=(2.302.20)/2.30=0.0565=5.65%41 1 1 151 1 1 1 10.03I741 1 1 051 1 1 1 00.03I641 1 0 151 1 1 0 10.04I541 1 0 051 1 1 0 00.05I421 031 1

27、 00.15I320 1 2 1 00.30I220 0100.40I1OP長度長度lihuffman擴(kuò)展編擴(kuò)展編碼碼OP長長度度li操作碼操作碼OP使用哈夫曼使用哈夫曼編碼編碼 頻頻 度度（Pi） 指指 令令平均碼長： 2. 2 2.3例例2.22.2 指令系統(tǒng)共有指令系統(tǒng)共有4242種指令，前種指令，前1515種使用頻率平均種使用頻率平均為為0.050.05，中間，中間1313種使用頻率平均為種使用頻率平均為0.0150.015，最后，最后1414種種使用頻率平均為使用頻率平均為0.0040.004。如何編碼？。如何編碼？00000000 ： 1515種種111011101111 0000

28、1111 0000 ： ： 1515種種1111 11101111 11101111 1111 00001111 1111 0000 ： ： ： 1515種種1111 1111 11101111 1111 1110解：解：因頻率分布有三種，故因頻率分布有三種，故碼長可有三種；碼長可有三種； 因每段指令數(shù)基本相同，因每段指令數(shù)基本相同，故可采用故可采用等長擴(kuò)展等長擴(kuò)展(4-8-12(4-8-12位位) )， 保留特征碼的每段指令保留特征碼的每段指令數(shù)相同數(shù)相同(15-15-15)(15-15-15)方法。結(jié)方法。結(jié)果如圖所示；果如圖所示； 結(jié)果：采用結(jié)果：采用15-15-1515-15-15擴(kuò)展

29、方法，最后一種編碼用于擴(kuò)展方法，最后一種編碼用于擴(kuò)展，每段擴(kuò)展，每段0000000011101110用于編碼，用于編碼，11111111用于擴(kuò)展。用于擴(kuò)展。例例2.32.3 指令系統(tǒng)共有指令系統(tǒng)共有7474種指令，前種指令，前4 4種使用頻率平均種使用頻率平均為為0.120.12，中間，中間1515種使用頻率平均為種使用頻率平均為0.020.02，最后，最后5555種使種使用頻率平均為用頻率平均為0.0040.004。如何編碼？。如何編碼？解：解：同上例方法，同上例方法，碼長可有三種；碼長可有三種； 因每段指令數(shù)成比例因每段指令數(shù)成比例(1(1：4)4)，故可采用，故可采用等長等長擴(kuò)展方法擴(kuò)展

30、方法(3-6-9(3-6-9位位) )擴(kuò)展擴(kuò)展，保留標(biāo)志位方法，結(jié)果保留標(biāo)志位方法，結(jié)果如圖所示；如圖所示； 結(jié)果：采用結(jié)果：采用4-16-64擴(kuò)展方法，編碼第一位用于擴(kuò)展，擴(kuò)展方法，編碼第一位用于擴(kuò)展，每段每段0XX用于編碼，用于編碼，1XX用于擴(kuò)展。用于擴(kuò)展。0 xx 40 xx 4種種1xx 0 xx 161xx 0 xx 16種種1xx 1xx 0 xx 641xx 1xx 0 xx 64種種 4-16-64 4-16-64平均碼長平均碼長 =0.12=0.12* *4 4* *3+0.023+0.02* *1515* *6+0.0046+0.004* *5555* *9=5.229=

31、5.22；例例2.4 2.4 指令系統(tǒng)共有指令系統(tǒng)共有7878種指令，前種指令，前1010種使用頻率平種使用頻率平均為均為0.0490.049，中間，中間1818種使用頻率平均為種使用頻率平均為0.020.02，最后，最后5050種使用頻率平均為種使用頻率平均為0.0030.003。如何編碼？。如何編碼？ 解：解：同上例方法，碼長可有三種；因每段指令數(shù)比同上例方法，碼長可有三種；因每段指令數(shù)比例為例為1 1：2 2：5 5，故不可采用等長擴(kuò)展，采用不等長編，故不可采用等長擴(kuò)展，采用不等長編碼碼( 4-6-10( 4-6-10位位) )較能減少平均碼長。較能減少平均碼長。00000000 ： 1

32、010種種100110011010 001010 00 ： ： 2020種種1110 111110 111111 00 00001111 00 0000 ： ： ： 6464種種1111 11 11111111 11 1111 第一種采用第一種采用4 4位編碼中前位編碼中前1010種種(00001001)(00001001)； 第二種采用第一種頻率編第二種采用第一種頻率編碼中的后碼中的后5 5種編碼種編碼(10101110)(10101110)與擴(kuò)展的與擴(kuò)展的2 2位共位共2020種編碼；種編碼； 第三種采用第一種頻率編第三種采用第一種頻率編碼中的最后一種碼中的最后一種(1111)(1111)

33、與擴(kuò)與擴(kuò)展的展的6 6位共位共6464種編碼。種編碼。作作2.3 設(shè)某機(jī)階碼設(shè)某機(jī)階碼6位、尾數(shù)位、尾數(shù)48位，階符和數(shù)符不位，階符和數(shù)符不在其內(nèi)，當(dāng)尾數(shù)分別以在其內(nèi)，當(dāng)尾數(shù)分別以2、8、16為基時(shí)，在非負(fù)為基時(shí)，在非負(fù)階、正尾數(shù)、規(guī)格化數(shù)情況下，求出其最小階、最階、正尾數(shù)、規(guī)格化數(shù)情況下，求出其最小階、最大階、階的個(gè)數(shù)、最小尾數(shù)值、最大尾數(shù)值、可表大階、階的個(gè)數(shù)、最小尾數(shù)值、最大尾數(shù)值、可表示的最小值和最大值及可表示的規(guī)格化數(shù)的總個(gè)數(shù)示的最小值和最大值及可表示的規(guī)格化數(shù)的總個(gè)數(shù) 解：解：p=6、m=48時(shí)，在非負(fù)階、規(guī)格化、正時(shí)，在非負(fù)階、規(guī)格化、正尾數(shù)情況下，尾基尾數(shù)情況下，尾基rm=2、

34、8、16時(shí)的各個(gè)參時(shí)的各個(gè)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果如下表所示。數(shù)的計(jì)算結(jié)果如下表所示。非負(fù)階、正尾數(shù)、規(guī)格非負(fù)階、正尾數(shù)、規(guī)格化化尾基尾基r rm m(p=6(p=6位，位，m=48m=48位位) )2(482(48位位) )8(168(16位位) )16(1216(12位位) )最小階值最小階值0 00 00 00 0最大階值最大階值2 2p p-1-1636363636363階的個(gè)數(shù)階的個(gè)數(shù)2 2p p646464646464尾數(shù)最小值尾數(shù)最小值1/21/21/81/81/161/16尾數(shù)最大值尾數(shù)最大值1-21-2-48-481-81-8-16-161-161-16-12-12最小值最小值1/21

35、/21/81/81/161/16最大值最大值2 26363(1-2(1-2-48)-48) )8 86363 (1-8(1-8-16-16) )16166363 (1-16(1-16-12-12) )數(shù)的個(gè)數(shù)數(shù)的個(gè)數(shù)2 253537 27 2515115 215 250501mr1mmr)1 (12mmmrrpmmmmprrr121mr作作2.152.15 某模型機(jī)有某模型機(jī)有9 9條指令，其使用頻率為：條指令，其使用頻率為：ADDADD（加）（加）30%30%SUBSUB（減）（減）24%24%JOMJOM（按負(fù)轉(zhuǎn)移）（按負(fù)轉(zhuǎn)移）6%6% STOSTO（存）（存）7%7%JMPJMP（轉(zhuǎn)移）

36、（轉(zhuǎn)移）7%7% SHRSHR（右移）（右移）2%2%CILCIL（循環(huán)左移）（循環(huán)左移）3%3% CLACLA（清加）（清加）20%20%STPSTP（停機(jī)）（停機(jī)）1%1% 要求有兩種指令字長，都按雙操作數(shù)指令格式編要求有兩種指令字長，都按雙操作數(shù)指令格式編, ,采用擴(kuò)展操作碼，并限制只能有兩種操作碼碼長。設(shè)采用擴(kuò)展操作碼，并限制只能有兩種操作碼碼長。設(shè)該機(jī)有若干個(gè)通用寄存器，主存為該機(jī)有若干個(gè)通用寄存器，主存為1616位寬，按字節(jié)編位寬，按字節(jié)編址，采用整數(shù)邊界存貯，任何指令都在一個(gè)主存周期址，采用整數(shù)邊界存貯，任何指令都在一個(gè)主存周期中取得，短指令為寄存器寄存器型，長指令為寄存中取得，

37、短指令為寄存器寄存器型，長指令為寄存器主存型，主存地址應(yīng)能變址尋址。器主存型，主存地址應(yīng)能變址尋址。 解：解：(1) Huffman樹的形式如圖所示。樹的形式如圖所示。0.010.020.03010.030.06010.060.12010.070.070.14010.260100.300.200.240.44010.5610011l由上圖可得到的由上圖可得到的Huffman編碼為：編碼為： ADD(ADD(加加) 30% 01) 30% 01 SUB( SUB(減減) 24% 11) 24% 11 CLA( CLA(清加清加) 20% 10) 20% 10 JOM( JOM(按負(fù)轉(zhuǎn)移按負(fù)轉(zhuǎn)移)

38、 6% 0001) 6% 0001 STO( STO(存存) 7% 0011 ) 7% 0011 JMP( JMP(轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移) 7% 0010) 7% 0010 CIL( CIL(循環(huán)左移循環(huán)左移) 3% 00001 ) 3% 00001 SHR( SHR(右移右移) 2% 000001 ) 2% 000001 STP( STP(停機(jī)停機(jī)) 1% 000000) 1% 000000因此，操作碼的平均碼長為：因此，操作碼的平均碼長為：位61.291iiilpll(2) 采用采用2-5擴(kuò)展的操作碼編碼為：擴(kuò)展的操作碼編碼為： ADD(ADD(加加) 30% 00) 30% 00 SUB( SUB(

39、減減) 24% 01) 24% 01 CLA( CLA(清加清加) 20% 10) 20% 10 JOM( JOM(按負(fù)轉(zhuǎn)移按負(fù)轉(zhuǎn)移) 6% 11000) 6% 11000 STO( STO(存存) 7% 11001 ) 7% 11001 JMP( JMP(轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移) 7% 11010) 7% 11010 SHR( SHR(右移右移) 2% 11011 ) 2% 11011 CIL( CIL(循環(huán)左移循環(huán)左移) 3% 11100) 3% 11100 STP( STP(停機(jī)停機(jī)) 1% 11101) 1% 11101因此，操作碼的平均碼長為：因此，操作碼的平均碼長為：位78. 2526. 02)

40、20. 024. 030. 0(91iiilp(3) 該機(jī)允許使用的可編址的通用寄存器個(gè)數(shù)為該機(jī)允許使用的可編址的通用寄存器個(gè)數(shù)為23=8個(gè)個(gè)(4) 短指令為寄存器短指令為寄存器-寄存器型，格式如下：寄存器型，格式如下：OP(2位位)R1(3位位)R2(3位位)OP(5位位)R1(3位位)X(2位位)相對(duì)位移相對(duì)位移d(6位位)(5) 訪主存操作數(shù)地址尋址的最大相對(duì)位移量訪主存操作數(shù)地址尋址的最大相對(duì)位移量為為64個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)(-32+31個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié))長指令為寄存器長指令為寄存器-主存型，格式如下：主存型，格式如下： 例例2.5 若某機(jī)要求有：三地址指令若某機(jī)要求有：三地址指令4條，單條，單

41、地址指令地址指令192條，零地址指令條，零地址指令16條。設(shè)指令條。設(shè)指令字長為字長為12位，每個(gè)地址碼長位，每個(gè)地址碼長3位。問能否以位。問能否以擴(kuò)展操作碼為其編碼？擴(kuò)展操作碼為其編碼？解：解： 1. 三種指令格式字如下：三種指令格式字如下：OPC A1 A2 A3 OPC A1 OPC 000 xxx xxx xxx 011 xxx xxx xxx 000 000 xxx 111 101 xxx 111 111 110 000 111 111 111 111三地址4條一地址192條零地址16條3333三地址指令4條單地址指令192條零地址指令16條2.某機(jī)指令字長某機(jī)指令字長16位。設(shè)有單

42、地址指令和雙地位。設(shè)有單地址指令和雙地址指令兩類。若每個(gè)地址字段為址指令兩類。若每個(gè)地址字段為6位，且雙地位，且雙地址指令有址指令有X條。問單地址指令最多可有多少條？條。問單地址指令最多可有多少條？解：二種指令格式字如下：解：二種指令格式字如下： OPC A1 A2 OPC A1 10位 6位6位6位4位由于雙地址指令有由于雙地址指令有X條，單地址指令最多可有：條，單地址指令最多可有：)16(2)2(64XX條作作2.162.16 某處理機(jī)的指令字長為某處理機(jī)的指令字長為1616位，有雙地址位，有雙地址指令、單地址指令和零地址指令三類，并假設(shè)每指令、單地址指令和零地址指令三類，并假設(shè)每個(gè)地址字

43、段的長度為個(gè)地址字段的長度為1616位。位。（1 1）如果雙地址指令有）如果雙地址指令有1515條，單地址和零地址條，單地址和零地址指令的條數(shù)基本相同，問單地址指令和零地址指指令的條數(shù)基本相同，問單地址指令和零地址指令各有多少條？并且為這三類指令分配操作碼。令各有多少條？并且為這三類指令分配操作碼。（2 2）如果三類指令的比例為）如果三類指令的比例為1 1：9 9：9 9，問雙地址，問雙地址指令、單地址指令和零地址指令各有多少條？并指令、單地址指令和零地址指令各有多少條？并且為這三類指令分配操作碼。且為這三類指令分配操作碼。解解：（1 1）雙地址指令）雙地址指令1515條，地址碼：條，地址碼：

44、 0000000011101110單地址指令單地址指令2 26 61 16363條，地址碼：條，地址碼：1111 0000001111 000000 1111 111110 1111 111110零地址指令零地址指令6464條，地址碼：條，地址碼： 1111 111111 0000001111 111111 000000 1111 111111 111111 1111 111111 111111（2 2）雙地址指令）雙地址指令1414條，地址碼：條，地址碼：0000000011011101單地址指令單地址指令2 26 62 22 2126126條，條， 1110 0000001110 0000

45、00 1110 111110 1110 111110 零地址指令零地址指令128128條，地址碼：條，地址碼：1111 111110 0000001111 111110 000000 1111 111111 111111 1111 111111 111111作作3.23.2 設(shè)一個(gè)任務(wù)在計(jì)算機(jī)中的處理時(shí)間為設(shè)一個(gè)任務(wù)在計(jì)算機(jī)中的處理時(shí)間為5050秒，秒，CPUCPU處理時(shí)間為處理時(shí)間為3030秒，秒，I/OI/O處理時(shí)間為處理時(shí)間為2020秒。如果秒。如果將將CPUCPU的處理速度提高的處理速度提高4 4倍，則總的處理時(shí)間將是倍，則總的處理時(shí)間將是多少？多少？解：解：如使如使CPUCPU的速度

46、增加的速度增加4 4倍倍, ,則則CPUCPU的處理時(shí)間為的處理時(shí)間為: : Tcpu=30/4=7.5sTcpu=30/4=7.5s則總的處理時(shí)間為則總的處理時(shí)間為:T=Tcpu+Ti/o=7.5+20=27.5s:T=Tcpu+Ti/o=7.5+20=27.5s題題3.1 假設(shè)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的假設(shè)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的I/O處理占處理占10，當(dāng)其，當(dāng)其CPU性能改性能改變，而變，而I/O性能保持不變，系統(tǒng)總體性能會(huì)出現(xiàn)什么變化？性能保持不變，系統(tǒng)總體性能會(huì)出現(xiàn)什么變化？ （1）如果）如果CPU的性能提高的性能提高10倍倍 （2）如果）如果CPU的性能提高的性能提高100倍倍解：解：假設(shè)原來的程序執(zhí)行時(shí)間

47、為假設(shè)原來的程序執(zhí)行時(shí)間為1個(gè)單位時(shí)間。如果個(gè)單位時(shí)間。如果CPU的的性能提高性能提高10倍，則程序的計(jì)算（包含倍，則程序的計(jì)算（包含I/O處理）時(shí)間為處理）時(shí)間為 （110）/10+10%=0.19即整機(jī)性能只能提高約即整機(jī)性能只能提高約5倍，差不多有倍，差不多有50的的CPU性能浪費(fèi)性能浪費(fèi)在在I/O上。上。如果如果CPU的性能提高的性能提高100倍，則程序的計(jì)算時(shí)間為倍，則程序的計(jì)算時(shí)間為 （110）/100+10%=0.109而整機(jī)性能只能提高約而整機(jī)性能只能提高約10倍，表示有倍，表示有90的性能浪費(fèi)在的性能浪費(fèi)在I/O上上了。了。(1)(1)在上表中填出設(shè)備相應(yīng)二次請(qǐng)求傳送字節(jié)的間

48、隔在上表中填出設(shè)備相應(yīng)二次請(qǐng)求傳送字節(jié)的間隔時(shí)間。時(shí)間。(2)(2)當(dāng)所有設(shè)備同時(shí)要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，求其對(duì)通道要求當(dāng)所有設(shè)備同時(shí)要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，求其對(duì)通道要求的總流量的總流量f fbytebyte設(shè)備號(hào)設(shè)備號(hào)1 12 23 34 45 56 6傳送速率傳送速率(B/ms)(B/ms)505050504040252525251010二次請(qǐng)求的二次請(qǐng)求的間隔時(shí)間間隔時(shí)間(S)(S)例例3.1 3.1 某字節(jié)交叉多路通道連接某字節(jié)交叉多路通道連接6 6臺(tái)設(shè)備，其數(shù)據(jù)臺(tái)設(shè)備，其數(shù)據(jù)傳送速率如下表所示。傳送速率如下表所示。(3)(3)讓通道以極限流量讓通道以極限流量f fmax.bytemax.byte=f=

49、fbytebyte的工作周期工的工作周期工作，通道的工作周期作，通道的工作周期( (即即TS+TDTS+TD的時(shí)間間隔的時(shí)間間隔) )是是多少？多少？(4)(4)讓通道中所掛設(shè)備速率越高的數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求被讓通道中所掛設(shè)備速率越高的數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求被響應(yīng)的優(yōu)先級(jí)越高。畫出響應(yīng)的優(yōu)先級(jí)越高。畫出6 6臺(tái)設(shè)備同時(shí)發(fā)送請(qǐng)臺(tái)設(shè)備同時(shí)發(fā)送請(qǐng)求到下次同時(shí)發(fā)送請(qǐng)求期間里，通道響應(yīng)和求到下次同時(shí)發(fā)送請(qǐng)求期間里，通道響應(yīng)和處理完各設(shè)備請(qǐng)求時(shí)刻的示意圖。哪個(gè)設(shè)備處理完各設(shè)備請(qǐng)求時(shí)刻的示意圖。哪個(gè)設(shè)備丟失了信息？提出一種不丟失信息的解決辦丟失了信息？提出一種不丟失信息的解決辦法法。設(shè)備號(hào)設(shè)備號(hào)1 12 23 34 45 5

50、6 6傳送速率傳送速率(B/ms)(B/ms)505050504040252525251010二次請(qǐng)求的間隔二次請(qǐng)求的間隔時(shí)間時(shí)間(S)(S) 20 202020252540404040101000解解：(1)(1)(2) (2) 總?cè)萘靠側(cè)萘?3)(3) 傳送周期傳送周期 T TS S+T+TD D=1ms/200B=5S=1ms/200B=5SmsBffiibyte/200611234566號(hào)設(shè)備丟失了一次數(shù)據(jù)號(hào)設(shè)備丟失了一次數(shù)據(jù)20usl方法方法1：增加通道的最大流量增加通道的最大流量，保證連接在通道，保證連接在通道上的所有設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求能夠及時(shí)得到通道上的所有設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求能夠

51、及時(shí)得到通道的響應(yīng)的響應(yīng)l方法方法2：動(dòng)態(tài)改變?cè)O(shè)備的優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)改變?cè)O(shè)備的優(yōu)先級(jí)l方法方法3：增加一定數(shù)量的數(shù)據(jù)緩沖器增加一定數(shù)量的數(shù)據(jù)緩沖器，特別是對(duì)，特別是對(duì)優(yōu)先級(jí)比較低的設(shè)備優(yōu)先級(jí)比較低的設(shè)備例例3.2 印字機(jī)各占一個(gè)子通道，印字機(jī)各占一個(gè)子通道，0號(hào)打印機(jī)、號(hào)打印機(jī)、1號(hào)打印號(hào)打印機(jī)和機(jī)和0號(hào)光電輸入機(jī)合用一個(gè)子通道。假定數(shù)據(jù)傳送號(hào)光電輸入機(jī)合用一個(gè)子通道。假定數(shù)據(jù)傳送期內(nèi)高速印字機(jī)每隔期內(nèi)高速印字機(jī)每隔25us發(fā)一個(gè)請(qǐng)求，低速打印機(jī)每發(fā)一個(gè)請(qǐng)求，低速打印機(jī)每隔隔150us發(fā)一個(gè)字節(jié)請(qǐng)求，光電輸入機(jī)每隔發(fā)一個(gè)字節(jié)請(qǐng)求，光電輸入機(jī)每隔800us發(fā)一發(fā)一個(gè)字節(jié)請(qǐng)求，則這個(gè)字節(jié)請(qǐng)求，則這5臺(tái)設(shè)

52、備要求通道的實(shí)際流量為多臺(tái)設(shè)備要求通道的實(shí)際流量為多少？少？字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道0子通道子通道2子通道子通道1子通道子通道0號(hào)高速號(hào)高速印字機(jī)印字機(jī)1號(hào)高速號(hào)高速印字機(jī)印字機(jī)0號(hào)打號(hào)打印機(jī)印機(jī)1號(hào)打號(hào)打印機(jī)印機(jī)0號(hào)光電號(hào)光電輸入機(jī)輸入機(jī)解：解：5臺(tái)設(shè)備要求通道的數(shù)據(jù)流量為：臺(tái)設(shè)備要求通道的數(shù)據(jù)流量為：可將該通道設(shè)計(jì)成可將該通道設(shè)計(jì)成0.1MB/s，即所設(shè)計(jì)的工作周期為：，即所設(shè)計(jì)的工作周期為：這樣各設(shè)備的請(qǐng)求就能及時(shí)得到響應(yīng)和處理，不這樣各設(shè)備的請(qǐng)求就能及時(shí)得到響應(yīng)和處理，不會(huì)丟失信息。會(huì)丟失信息。sMBffbyte/095. 0)800115011501(251251usTTftDSby

53、te10110號(hào)印字機(jī)號(hào)印字機(jī)通道工作周期通道工作周期0us 50us 100us 150us1號(hào)印字機(jī)號(hào)印字機(jī)0號(hào)打印機(jī)號(hào)打印機(jī)1號(hào)打印機(jī)號(hào)打印機(jī)0號(hào)光電機(jī)號(hào)光電機(jī)表示設(shè)備提出申請(qǐng)的時(shí)刻表示設(shè)備提出申請(qǐng)的時(shí)刻 表示通道處理完設(shè)備申請(qǐng)的時(shí)刻表示通道處理完設(shè)備申請(qǐng)的時(shí)刻優(yōu)先級(jí)次序：優(yōu)先級(jí)次序：0號(hào)印字機(jī)、號(hào)印字機(jī)、1號(hào)印字機(jī)、號(hào)印字機(jī)、0號(hào)打印機(jī)、號(hào)打印機(jī)、1號(hào)打印機(jī)、號(hào)打印機(jī)、0號(hào)光電機(jī)號(hào)光電機(jī)例例3.3 3.3 設(shè)通道在數(shù)據(jù)傳送期中，選擇設(shè)備需設(shè)通道在數(shù)據(jù)傳送期中，選擇設(shè)備需4.9S4.9S，傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需0.lS0.lS。 （1 1）其低速設(shè)備每隔）其低速設(shè)備每隔25

54、0S250S發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求，問最多可接多少臺(tái)這種設(shè)備？傳送請(qǐng)求，問最多可接多少臺(tái)這種設(shè)備？ （2 2）若有）若有A AE E共共5 5種高速設(shè)備，要求字節(jié)傳送種高速設(shè)備，要求字節(jié)傳送的間隔時(shí)間如下表所示，其時(shí)間單位為的間隔時(shí)間如下表所示，其時(shí)間單位為SS。若。若一次通信傳送的字節(jié)數(shù)不少于一次通信傳送的字節(jié)數(shù)不少于10241024個(gè)字節(jié)，問哪個(gè)字節(jié)，問哪些設(shè)備可掛在此通道上？哪些則不能？些設(shè)備可掛在此通道上？哪些則不能？設(shè)備設(shè)備A AB BC CD DE E時(shí)間間隔時(shí)間間隔(S)(S)0.130.130.10.10.110.110.20.20.30.3其中，其中，n10

55、24，應(yīng)使，應(yīng)使 select i max select由此可得出通道工作周期為：由此可得出通道工作周期為：T0.1048(us)所以，只有所以，只有A、C、D、E可掛在此通道上，可掛在此通道上，B則不行。則不行。n 2501 . 09 . 4111maxnfTTfniibyteDSbytennTTfSDselect9 . 41 . 011maxl作作3.23.2 設(shè)一個(gè)任務(wù)的處理時(shí)間為設(shè)一個(gè)任務(wù)的處理時(shí)間為6464秒，秒，CPUCPU在這期在這期間始終忙于處理，間始終忙于處理，I/OI/O處理時(shí)間為處理時(shí)間為3636秒。為提高系秒。為提高系統(tǒng)性能，有兩種方案：使統(tǒng)性能，有兩種方案：使CPUC

56、PU的速度增加的速度增加1 1倍，或者倍，或者使使CPUCPU和和I/OI/O的處理速度同時(shí)增加的處理速度同時(shí)增加1 1倍。計(jì)算這兩種倍。計(jì)算這兩種情況下的處理時(shí)間。情況下的處理時(shí)間。解：解：如使如使CPUCPU的速度增加的速度增加1 1倍倍, ,則則CPUCPU的處理時(shí)間為的處理時(shí)間為: : Tcpu=64/2=32Tcpu=64/2=32則總的處理時(shí)間為則總的處理時(shí)間為:T=Tcpu+Ti/o-Toverlap:T=Tcpu+Ti/o-Toverlap Toverlap=minTcpu ,Ti/o Toverlap=32+36-32=36T=32+36-32=36當(dāng)兩者速度同時(shí)增加當(dāng)兩者速

57、度同時(shí)增加1 1 倍時(shí)倍時(shí): :Tcpu=64/2=32 Ti/o=18 Tcpu=64/2=32 Ti/o=18 則則: :T=32+18-18=32T=32+18-18=32作作3.103.10 （1 1）字節(jié)多路通道、數(shù)組多路通道、選擇通道，它）字節(jié)多路通道、數(shù)組多路通道、選擇通道，它們一般用什么數(shù)據(jù)寬度來進(jìn)行通信？們一般用什么數(shù)據(jù)寬度來進(jìn)行通信？（2 2）如果通道在數(shù)據(jù)傳送期中選擇設(shè)備需）如果通道在數(shù)據(jù)傳送期中選擇設(shè)備需9.8us9.8us，傳送一個(gè)，傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需字節(jié)數(shù)據(jù)需0.2 us0.2 us，某低速設(shè)備每隔，某低速設(shè)備每隔500 us500 us發(fā)出一個(gè)字節(jié)發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)

58、傳送請(qǐng)求，問至多可接幾臺(tái)這種低速設(shè)備？對(duì)于如下數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求，問至多可接幾臺(tái)這種低速設(shè)備？對(duì)于如下AF6AF6種高速設(shè)備，一次通信傳送的字節(jié)數(shù)不少于種高速設(shè)備，一次通信傳送的字節(jié)數(shù)不少于10241024個(gè)字個(gè)字節(jié)，問哪些設(shè)備可以掛在此通道上？哪些則不能？其中節(jié)，問哪些設(shè)備可以掛在此通道上？哪些則不能？其中AFAF設(shè)備每發(fā)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求的時(shí)間間隔分別為設(shè)備每發(fā)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求的時(shí)間間隔分別為設(shè)備設(shè)備A AB BC CD DE EF F發(fā)申請(qǐng)間隔（發(fā)申請(qǐng)間隔（usus） 0.20.2 0.250.25 0.50.5 0.190.19 0.40.4 0.210.21解解: （1） 字節(jié)字節(jié)通

59、道的數(shù)據(jù)流量為：通道的數(shù)據(jù)流量為：sMBffbyte/25. 0501151751101（2） 傳送周期傳送周期 T TS S+T+TD D=3us=3us2us=5S2us=5S0號(hào)設(shè)備號(hào)設(shè)備通道工作周期通道工作周期（3）通道處理完成各設(shè)備第一次服務(wù)請(qǐng)求的時(shí)刻：）通道處理完成各設(shè)備第一次服務(wù)請(qǐng)求的時(shí)刻： 0號(hào)設(shè)備：號(hào)設(shè)備：5us，1號(hào)設(shè)備：號(hào)設(shè)備：10us ，2號(hào)設(shè)備：號(hào)設(shè)備：30 us，3號(hào)設(shè)備：丟失號(hào)設(shè)備：丟失1號(hào)設(shè)備號(hào)設(shè)備2號(hào)設(shè)備號(hào)設(shè)備3號(hào)設(shè)備號(hào)設(shè)備表示設(shè)備提出申請(qǐng)的時(shí)刻表示設(shè)備提出申請(qǐng)的時(shí)刻 表示通道處理完設(shè)備申請(qǐng)的時(shí)刻表示通道處理完設(shè)備申請(qǐng)的時(shí)刻優(yōu)先級(jí)次序：優(yōu)先級(jí)次序：0號(hào)設(shè)備、號(hào)

60、設(shè)備、1號(hào)設(shè)備、號(hào)設(shè)備、2號(hào)設(shè)備、號(hào)設(shè)備、3號(hào)設(shè)備號(hào)設(shè)備(4) 從時(shí)間關(guān)系圖中看，這個(gè)字節(jié)通道不能正常工作，因從時(shí)間關(guān)系圖中看，這個(gè)字節(jié)通道不能正常工作，因?yàn)橐袁F(xiàn)在的工作頻率，不可能連接過多的設(shè)備。為以現(xiàn)在的工作頻率，不可能連接過多的設(shè)備。（5）改進(jìn)的措施：）改進(jìn)的措施： 1）增加此通道的工作頻率；）增加此通道的工作頻率； 2）改變?cè)O(shè)備的優(yōu)先級(jí)；）改變?cè)O(shè)備的優(yōu)先級(jí)； 3）增加一定數(shù)量的緩沖器，保存優(yōu)先級(jí)低設(shè)備可能）增加一定數(shù)量的緩沖器，保存優(yōu)先級(jí)低設(shè)備可能丟失的數(shù)據(jù)。丟失的數(shù)據(jù)。l例例4.1 假設(shè)高速緩存假設(shè)高速緩存Cache工作速度為主存工作速度為主存的的5倍，且倍，且Cache被訪問命中的