计算机组成原理 第5章习题 存储系统 2

1、习题课习题课一、填空题一、填空题1. 层次化存储体系涉及到主存、辅存、层次化存储体系涉及到主存、辅存、Cache和寄存器，按照存和寄存器，按照存取速度排序依次是取速度排序依次是_。2. Cache介于主存和介于主存和CPU之间，其速度比主存之间，其速度比主存_容量比主存容量比主存小很多；它的作用是弥补小很多；它的作用是弥补CPU与主存在与主存在_上的差异。上的差异。 3. 将辅助存储器将辅助存储器(磁盘磁盘)当作主存来使用，从而扩大程序可访问的当作主存来使用，从而扩大程序可访问的存储空间，这样的存储结构称为存储空间，这样的存储结构称为_. 4. 主存地址映射是用来确定主存地址映射是用来确定_地

2、址与地址与_地址之间的逻地址之间的逻辑关系。辑关系。5. 常用的地址映射方法有常用的地址映射方法有_、_组相联映射三种。组相联映射三种。6. 按照主存按照主存-外存层次的信息传送单位不同，虚拟存储器有外存层次的信息传送单位不同，虚拟存储器有_式式_式和式和 式三类。式三类。答案：答案： 1 寄存器、寄存器、Cache、主存、辅存、主存、辅存 2 快快 速度速度 3 虚拟存储器虚拟存储器 4 主存主存Cache 5 直接映射直接映射 全相联映射全相联映射 6 段式、页式、段页式段式、页式、段页式7. 虚拟存储器在运行是时，虚拟存储器在运行是时，CPU根据程序指令生成的地址根据程序指令生成的地址是

3、是_，该地址经过转换的形成，该地址经过转换的形成_8. 虚拟存储器通常是由主存和虚拟存储器通常是由主存和_两级存储体系组成的。两级存储体系组成的。为了在一台特定的机器上执行程序，必须把为了在一台特定的机器上执行程序，必须把_映射映射到这台机器主存储器的到这台机器主存储器的_空间上，这个过程成为地空间上，这个过程成为地址映射。址映射。9. 建立高速缓冲存储器的理论依据是建立高速缓冲存储器的理论依据是_。10. 计算机系统中，下列部件都能够存储信息：计算机系统中，下列部件都能够存储信息： a. 主存主存 b. CPU内的通用寄存器内的通用寄存器 cCache d磁带磁带 e磁盘磁盘按照按照CPU存

4、取速度排列，由快到慢依次为存取速度排列，由快到慢依次为 _， 答案：答案：7虚拟地址虚拟地址(逻辑地址逻辑地址) 主存实地址主存实地址(物理地址物理地址)8辅存辅存 逻辑地址逻辑地址 物理地址物理地址9程序访问的局部性原理程序访问的局部性原理10bcaed11. 使用高速缓冲存储器是为了解决使用高速缓冲存储器是为了解决_问题，存储管理主问题，存储管理主要由要由_实现。使用虚拟存储器是为了解决实现。使用虚拟存储器是为了解决_问题，问题，存储管理主要由存储管理主要由_实现。后者在执行程序时，必须把实现。后者在执行程序时，必须把_映射到主存储器的映射到主存储器的_空间上，这个过程称为空间上，这个过程

5、称为_ 。12. 在计算机中，主存的工作方式是在计算机中，主存的工作方式是_；辅存的工作方；辅存的工作方式是式是_答案：答案：11 速度速度 硬件硬件 容量容量 软件软件 逻辑地址逻辑地址 物理地址物理地址 虚实地址的转换虚实地址的转换12 随机按字存取随机按字存取 DMA成组传送成组传送二、选择题二、选择题1. 计算机的存储器采用分级方式是为了计算机的存储器采用分级方式是为了_A减少主机箱的体积减少主机箱的体积 B解决容量、价格、速度解决容量、价格、速度C. 保存大量数据方便保存大量数据方便 D操作方便操作方便2. 在主存和在主存和CPU之间增加之间增加cache的目的是的目的是_A增加内存

6、容量增加内存容量 B提高内存的可靠性提高内存的可靠性C解决解决CPU与内存之间的速度匹配问题与内存之间的速度匹配问题D增加内存容量，同时加快存取速度增加内存容量，同时加快存取速度3. 采用虚拟存储器的主要目的是采用虚拟存储器的主要目的是_A提高主存储器的存取速度提高主存储器的存取速度B扩大存储器空间，并能进行自动管理扩大存储器空间，并能进行自动管理C. 提高外存储器的存取速度提高外存储器的存取速度D扩大外存储器的存储空间扩大外存储器的存储空间答案：答案：1B 2C 3B4程序访问的局限性是使用程序访问的局限性是使用_的依据。的依据。 A.缓冲缓冲 B. Cache C.虚拟内存虚拟内存 D.进

7、程进程5有关高速缓冲存储器有关高速缓冲存储器Cache的说法正确的是的说法正确的是_. A只能在只能在CPU以外以外 BCPU内外都可设置内外都可设置Cache C. 只能在只能在CPU以内以内 D若存在若存在Cache，CPU就不能再访问内存就不能再访问内存6现行奔腾机的主板上都带有现行奔腾机的主板上都带有Cache存储器，这个存储器，这个Cache存储器是存储器是_。 A. 硬盘与主存之间的缓存硬盘与主存之间的缓存 B. 软盘与主存之间的缓存软盘与主存之间的缓存 C. CPU与视频设备之间的缓存与视频设备之间的缓存 D. CPU与主存储器之间的缓存与主存储器之间的缓存答案：答案：4B 5B

8、 6D 三、综合题三、综合题1. CPU执行一段程序时，执行一段程序时，cache完成存取的次数为完成存取的次数为1900次，次，主存完成存取的次数为主存完成存取的次数为100次，已知次，已知cache存取周期为存取周期为50ns，主存存取周期为主存存取周期为250ns，求，求cache的命中率和平均访问时间。的命中率和平均访问时间。 解：解：（1）命中率）命中率:（2）平均访问时间：）平均访问时间： 2. 已知已知cache命中率命中率H=0.98 ，主存比，主存比cache慢慢4倍，主存存取倍，主存存取周期为周期为200ns，求，求cache的平均访问时间。的平均访问时间。 解：解： 平均

9、访问时间平均访问时间:95010019001900.)/()N/(NNHmCCnsnsnsTHTHTmca60250)95. 01 (5095. 0)1 (nsTTTTRmccm504/4/；nsnsnsTHTHTmca53200)98. 01 (5098. 0)1 ( 3一台计算机的主存容量为一台计算机的主存容量为1MB，字长为，字长为32位，位，直接映像的直接映像的Cache容量为容量为512字，字，Cache块长为块长为1字，字，试设计试设计Cache和主存的地址格式。和主存的地址格式。解：解：Cache块长为块长为1字，字长为字，字长为32位，位，所以有所以有4个字节，字地址为个字节，

10、字地址为2位。位。Cache容量容量=512 32 = 29*25 = 214bit= 211BCache地址格式：地址格式： 主存容量为主存容量为1MB=220B，所以主存地址格式为：，所以主存地址格式为： Cache块号（块号（9位）位）块内地址（块内地址（2位）位） 4. 有一主存有一主存-Cache层次的存储器，主存容量层次的存储器，主存容量lMB，cache容量容量64KB，每块，每块8KB，采用直接映像方式。，采用直接映像方式。（1）求主存地址格式）求主存地址格式?（2）主存地址为）主存地址为25301H的存储单元，问它在主存的哪个块的存储单元，问它在主存的哪个块?对应对应Cach

11、e的哪一块？的哪一块？ 解：解：（1） cache容量容量64KB=216B，每块，每块8KB=213B， 所以块内地址为所以块内地址为13位，块地址为位，块地址为16-13=3位位; 主存容量主存容量1MB=220B，故主存标记为，故主存标记为20-16=4位。位。 主存地址格式如下：主存地址格式如下： （2） 25301H=0010 0101 0011 0000 0001B 所以区号所以区号=0010，块号，块号=010， 块内地址块内地址=1 0011 0000 0001主存标记（主存标记（4位）位） Cache块号（块号（3位）位）块内地址（块内地址（13位）位）5.一个组相联映像一个

12、组相联映像cache由由64个存储块构成，每组包含个存储块构成，每组包含4个存储块。每组包含个存储块。每组包含4个存储块，每块由个存储块，每块由128字组字组成。访存地址为字地址。成。访存地址为字地址。 (1)写出主存地址位数和地址格式。写出主存地址位数和地址格式。 (2)写出写出Cache地址位数和地址格式。地址位数和地址格式。解：解：(1)cache由由64个存储块构成，个存储块构成， Cache容量容量=64*128字字=213字字 cache地址格式为：地址格式为：(2)主存包含主存包含4096个存储块，每组包含个存储块，每组包含4个存储块，个存储块，所以主存有所以主存有1 024个组个组,主存容量主存容量=4096128字字=219字字主存地址格式为：主存地址格式为：6.页式存储系统的逻辑地址是由页号和页内地址两部分组成。页式存储系统的逻辑地址是由页号和页内地址两部分组成。假定假定页面的大小为页面的大小为4K，地址变换过程如下图所示，图