计算机系统结构自考真题解析

第四章 1、在分体交叉存储器中为什么实际频宽不随M增大而线性增大？ M大-数据总线长-负载重-增加门级数-增加延迟； 顺序取指效率可提高M倍，但出现转移效率就会下降。 2、段式存储管理的地址转换过程。 程序号、段号、段内偏移量 1）由程序号找到相应的段表基址寄存器，查到段表始址和段表长度。 2）检查是否越界，正常转3 3）由段表始址和段号找到装入位等相应表项 4）装入位为1转5，否则产生缺页中断 5）主存地址+段内偏移=物理地址 3、段页式存储管理的地址转换过程 用户标志、段号、页号、页内偏移 1）用户标志-段基址寄存器 2）检查是否越界 3）找到段表中表项 4）检查装入位，段长 5）找到页表中表项 6）检查装入位 7）实页号+页内偏移=有效地址 4、段式存储管理优缺点 优点：并行编程，缩短时间；相对独立，易于维护；实现虚拟存储；便于共享和分段保护。 缺点：主存利用率低；降低了访寸速度；空闲区管理复杂；查表速度慢。 5、分页方式的优缺点 优点：表项短，减少访表时间；零头少；速度快。 缺点：强制分页，不利于存储保护和扩充；有效地址生成慢。 6、段页式管理的优缺点 优点：具有段式、页式优点 缺点：有效地址形成慢。 7、为什么要发展存储体系 单一工艺的存储器件不能同时满足容量、速度和价格的要求；并行主存系统效果有限。所以必须使用由多种不同工艺存储器组成的存储系统，从系统结构上公斤，发展存储体系。 8、页面失效频率算法的思想 某个程序的页面失效率过高时就增加它的主存页数，过少时就减少它的主存页数，以提高总的主存利用率。 9、主存页面表实现的变形LRU的过程 最近最久未使用算法 1）建立主存页面表 2）用使用位表示是否被访问过，置初值为0 3）访问实页，则其使用位置1 4）调入页进入占用位为0的实页，将占用位置1 5）所有占用位为1，发生缺页时，替换使用位为0的页 6）使用位要全1时，强制全置0。 10、页式管理中的主存页面表和页表是一张表吗？ 页表是一个程序一张；主存页面表是整个主存一张。 11、比较写回法写直达法 写回法：信息只写入CACHE，仅需要替换时才送回主存。节省开销，但增加CACHE复杂性。 写直达法：写入CACHE时也写入主存。开销小，简单，但浪费时间。 12、CPU-Cache-主存层次，CPU-主存-辅存层次异同。 相同点：都需要地址映象表和地址变换机构。 不同点： 1）前者为缩小CPU主存速度差，后者为扩大主存容量； 2）前者硬件后者软影结合实现地址变换； 3）前者用页表后者用目录表实现实现地址映象表； 4）前者CPU与辅存之间无通路，后者缺页时CPU采用换道办法。 13、散列法实现快表的地址变换过程 1）A=H（Nv） 2）查找Nv时，经同样函数变成A，再找到Nv内容。 3）地址变换时先查快表再查慢表 14、有Cache时，给出一个主存地址访存过程 1）将主存与Cache分成大小相同的块。 2）判断要访问的主存地址块号是否在Cache中。 3）若在，变换为Cache号，访问Cache。 4）若不在，将该信息由主存调入Cache和CPU。 5）若Cache已满，则替换Cache信息，修改相应表格。 15、比较Cache-主存层次的几种地址变换方式 全相联映象和变换。过程：主存分为块号和块内地址；块号同目录表比较；相同则Cache块号和块内地址形成Cache地址；不同则缺块，调块。目录表长：Cache；宽：主存块号+Cache块号。优点：块冲突低，空间利用率；缺点：映象表长，查表速度慢。 直接映象及变换。过程：区号块号块内地址；主存地址中截取Cache地址；根据块号读出目录表中区号与主存地址区号比较；相等则命中否则访主存。目录表长：Cache；宽：主存地址位-Cache地址位。目录表小，成本低速度快，但冲突概率大Cache利用率低。 组相映象及变换。区号组号块号内地址；用组号选组；对该组区号+块号全相联比较；找不到失败找到则Cache块号组号块内地址形成Cache地址。目录表长2^ncb，Cache表大小（区号+2块号）位（区号+块号）位参与比较。集中全相联和直接映象的优点弥补它们的缺点，但块冲突>全相联，Cache利用率全相联，目录表>直接方式。 16、什么是堆栈型的替换算法 满足n n>=Lt时，Bt（n）=Bt（n+1） n：分配给程序的实页数 Bt（n）：t时刻在实页中的页面集合 Lt：t时刻处理过的不同的虚页数 17、主存实际频宽与模数m的关系是什么？原因？指令流与数据流随机时，主存实际频宽与模数m有什么关系？ 主存实际频宽随模数增大而增大，但增量会减小。这是因为程序会有转移，数据分布有随机性。完全随机时，大致成平方根关系增大。 18、CPU写Cache时，会发生Cache与主存的对应副本内容不一致，如何解决？需增加什么开销？ 写回法：仅Cache替换时才写回主存。每个Cache块需增加一个修改位的资源开销。 写直达法：同时写入Cache和主存，需增加时间开销。 19、二级虚拟储存层次的等效访问时间与主辅存访问时间有什么关系？提高存储层次的访问速度，可采取的措施有哪些？ 主辅存的访问时间为T1和T2，等效访问时间TA=HT1+（1-H）T2，H为主存命中率。可采取的措施。 TA>>主存访问周期时，可用改进替换算法、增大主存容量等办法来提高H； H很高时，可降低T1； 加快地址映象和变换，如采用快慢表，增大快表命中率等。 20、解释页面失效、页面争用，什么时候同时发生，什么时候不同时发生？ 虚页不在主存中，会发生页面失效。页面调入主存时，其位置被其它虚页占用，会发生页面争用。分配给程序的内存被全部占用后，会同时发生。反之不同时发生。

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