西电21秋计算机系统结构模拟试题一答案
计算机系统结构模拟试题一一．标志符数据表示的主要优点，及它和描述符数据表示有何区别？
二．经统计，某机器7条指令（I1～I7）的使用频度分别为：0.01，0.020.05，0.10，0.18，0.3，0.34。分别求出用等长码、哈夫曼码、和只有两种码长的扩展操作码等3种编码方式的操作码及平均码长。
三．中断的概念和分类？以IBM370为例，可把中断分为哪些类？中断的分级？
四．虚拟存储器的存储管理方式主要有哪3种方式？分别简述之。
五．用指令的解释过程来说明流水方式的工作原理。
参考答案
一． 标志符数据表示的主要优点，及它和描述符数据表示有何区别？p33-34（题2－2）(ppt 7讲p10-11 p13 )
1．标志符数据表示的主要优点为：
(1) 简化了指令系统和程序设计。
由于指令通用于多种。。。。
(2) 简化了编译程序。
不用验证运算符的类型，只需形成通用的运算指令，编译程序缩短，效率提高。
(3) 便于实现一致性校验。
可由硬件直接检测出。。。。。调试。
2．数据描述符和标志符的差别在于标志符是和每个数据相连的，合存在一个存贮单元中，描述单个数据的类型特征；描述符是和数据分开存放的，专门用来描述所要访问的数据是整块数据还是单个数据，访问该数据块或数据元素所需要的地址以及其他特征信息等。
二．经统计，某机器7条指令（I1～I7）的使用频度分别为：0.01，0.020.05，0.10，0.18，0.3，0.34。分别求出用等长码、哈夫曼码、和只有两种码长的扩展操作码等3种编码方式的操作码及平均码长。P51-53 (ppt 10讲p6-20 )
答：
1. 它们的编码分别如表所示。（答案不唯一）
指令 频度pi 操作码OP使用
等长编码 操作码OP使用
哈夫曼编码 利用哈夫曼概念的
扩展操作码
I1 0.34 0 0 0 0 0 0 0
I2 0.30 0 0 1 0 1 0 1
I3 0.18 0 1 0 1 0 1 0
I4 0.10 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
I5 0.05 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1
I6 0.02 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0
I7 0.01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2. 它们的平均码长分别为：
等长编码的平均码长＝ ，哈夫曼编码的平均码长＝ ，
扩展编码的平均码长＝ 。
三．中断的概念和分类？以IBM370为例，可把中断分为哪些类？中断的分级？p79(ppt 15讲p1,4,8 )
1．中断的概念和分类
中断：CPU中止正在执行的程序，转去处理随机请求，待处理完后，再回到原中止的程序继续恢复执行的过程。
中断系统：响应和处理各种中断的软、硬件总称。它是计算机系统不可缺少的重要组成部分。
中断可分为：内部、外部、和软件中断三类。
内部中断：是由CPU内的异常引起。
外部中断：由外部中断请求信号引起。又可分为可屏蔽和不可屏蔽中断。
软中断：由自陷指令引起，用于供操作系统服务。
例：IBM370系统就将中断分成6类：机器校验、管理程序调用、程序性、外部、输入/输出和重新启动。
2.中断的分级
通常机器校验为第一级，程序性和管理程序调用为第二级，外部为第三级，输入/输出为第四级，重新启动为最低级。
四．虚拟存储器的存储管理方式主要有哪3种方式？分别简述之。P104 (ppt 20讲p1-2,16,
21讲p7 )
根据映像算法的不同，有不同的存储管理方式的虚拟存储器，主要有：段式，页式，段页式3种。
1.段式管理
程序（数据）都有模块性，一个复杂的大程序总可以分成多个在逻辑上相对独立的模块。这些模块可以是主程序、子程序或过程，也可以是数据块。
模块的大小各不相同，有的甚至事先无法确定。每个模块都是一个单独的段，都以该段的起点为0相对编址（段址:偏址）。当某个段由辅存调入主存时，只要系统赋予该段一个基址(即该段存放在主存中的起始地址)，就可以由此基址和单元在段内的相对位移形成单元在主存中的实际地址(基址＋偏址）。将主存按段分配的存储管理方式称为段式管理。
2．页式存储
页式存储是把主存空间和程序空间都机械等分成固定大小的页(页面大小随机器而异，一般在512B到几KB），按页顺序编号。
3．段页式存储(图4-9)
段页式存储：是把实存机械等分成固定大小的页，程序按模块分段，每个段又分成与主存页面大小相同的页。每道程序通过一个段表和相应的一组页表进行定位。
五．用指令的解释过程来说明流水方式的工作原理。P156 (ppt 28讲p1-4)
如果把“分析”子过程再细分成“取指令”、“指令译码”和“取操作数”3个子过程，并改进运算器的结构以加快其“执行”子过程，如图5-15(a)所示，这4个子过程分别由独立的子部件实现，让经过的时间都等于Δt2，则指令解释的时(间)-空(间)关系如图5-15(b)所示。图中的1、2、3、4、5表示处理机所处理的第1、2、3、4、5条指令。
如果完成一条指令需时间T，对分解为：分析、执行2个子过程的T＝2Δt1 ；对于分解成为：取指、指令译码、取操作数、执行4个子过程的T＝4Δt2 。
Δt1＝T/2 提高了1培； Δt2＝T/4 提高了3培。
流水可看成是重叠的引深。差别仅在于，一次流水是把一条指令的解释分为2个子过程，而流水则分为更多的子过程。
流水：若把一条指令分成m个子过程，则每隔Δt＝T/m 就可处理一条指令，则流水的最大吞吐率取决于Δt。实际上，吞吐率是小于最大吞吐率。
图5-15流水处理(a)指令解释的流水处理；(b)流水处理的时(间)-空(间)图
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