计算机组成和系统结构习题解答

计算机组成和系统结构习题解答第九章 第16题 计算机组成和系统结构习题解答第九章 第17题 计算机组成和系统结构习题解答第六章 第9题 9. 考虑以下两种总线： 总线1是64位数据和地址复用的总线。能在一个时钟周期中传输一个64位的数据或地址。读写操作有3个时钟周期的延迟，从第四周期开始，存储器系统能以每时钟周期2个字的速度，最多传输8个字。 总线2是分离的32位地址和32位数据的总线。每个传输占一个时钟周期。读操作包括3个时钟周期的延迟，从第四周期开始，存储器系统能够以每时钟周期1个字的速度传输最多8个字。对于写操作，第一个数据字与地址一起传输，在经过3个周期的延迟之后能够以每个时钟周期1个字的速度最多传输7个其余的数据字。 (1) 假设只进行单字数据的传输，其中60%为读操作，而40%为写操作。求这两种总线和存储器能提供的最大带宽。 (2) 假设所有的传输都是8个字的数据块，求这两种总线和存储器能够提供的最大带宽。 计算机组成和系统结构习题解答第六章 第9题 答:(1) 总线1读写操作都需要5个时钟周期，总线２读操作需要５个周期，写操作需要４个时钟周期。 总线1带宽 = 1/5 = 0.2 Word/Cycle 总线2带宽 = 0.60×0.2 + 0.4×0.25 = 0.22 W/C (2) 总线1带宽 = 8/8 = 1 W/C 总线2带宽 = 0.60×8/12 + 0.4×8/11 = 0.69 W/C 注意：(1)总线的带宽是指总线传输数据的速率，其中不计地址的传输。 (2) 地址传输是系统总线中必须有的一个步骤 计算机组成和系统结构习题解答第七章 第5题 5. 设一个磁盘的平均寻道时间为20ms，传输速率是1MB/s，控制器开销是2ms，转速为每分钟5400转。求读写一个512字节的扇区的平均时间。 答:平均旋转延时 = 0.5/5400转/分 = 0.0056秒 = 5.6ms 平均磁盘访问时间 = 平均寻道时间 + 平均旋转延时 + 传输时间 + 控制器延时 = 20ms + 5.6ms + 0.5KB/1.0MB/s + 2ms = 20+5.6+0.5+2ms = 28.1ms 计算机组成和系统结构习题解答第七章 第9题 9. 若计算机共有5级中断，中断响应的优先次序从高到低依次是1→2→3→4→5，若要将中断的优先次序改为1→4→5→2→3，试设计各级中断处理程序的中断级屏蔽位。 答: 计算机组成和系统结构习题解答第七章 第12题 12. 在程序查询的输入输出方式的系统中，有三个不同的外围设备。假定一个查询操作需要100个时钟周期，CPU的时钟频率为50MHz。求CPU在以下三种情况下为I/O查询所花费的时间比率，假定进行足够的查询以避免数据丢失。 (1) 鼠标器必须在每秒进行30次查询。 (2) 软盘与CPU的数据传输以16位的单位进行，数据传输速率为50KB/S。 (3) 硬盘传输数据以32位的字为单位，传输速率为2MB/S。 答：(1) 对于鼠标器，查询的时钟周期为 30×100=3000 (每秒周期数) 占用的CPU时间比率为 3000/(50×1000000)=0.006% 对鼠标器的查询基本不影响CPU的性能。 计算机组成和系统结构习题解答第七章 第12题 (2) 对于软盘，查询的速率为： 50KB/2B=25K=25600 (每秒查询次数) 查询的时钟周期数为 25600×100=2560000 占用的CPU时间比率为: 2560000/(50×1000000)=5% 对软盘的查询开销大得多，但仍然是可承受的。 (3) 对于硬盘，查询的速率为 2MB/4B=512K (每秒查询次数) 查询的时钟周期数为 512×1024×100 = 52.4×1000000 占用的CPU时间比率为: 52.4/50 = 105% 即CPU将全部时间用于对硬盘进行查询也不能满足硬盘传输要求。 计算机组成和系统结构习题解答第七章 第13题 13. 在上题的系统中假设采用中断方法进行控制，每次传输仍以16位的单位以每秒50KB/S的速率进行，每次传输的开销(包括中断处理)为100个时钟周期。求CPU为传输软盘数据花费的时间比重。 答：CPU被中断的速率为： 50KB/2B = 25K = 25600 (次/秒) 传输占用的周期数为: 25600×100 = 2560000 占用的CPU比率为: 2560000/(50×1000000) = 5% 计算机组成和系统结构习题解答第七章 第14题 14. 在上两题的系统