C

(5-9)指令平均占用总线周期数=2.5×25%+1.25×40%+1.5×25%+15×5%+5×5%=2.5s每秒指令数=时钟频率/每个总线周期包括的时钟周期数/指令平均占用总线周期数 =100M/4/2.5 s=10M
   计算机系统的事务处理能力即为单位时间内执行程序的能力。
   由题中列出的使用频度我们可以得出如表2.12所示的结论。
                            表2.12  指令种类、指令条数及平均周期

指令种类	访存指令	比较转移指令	其他指令	算术运算指令	乘除指令
指令条数	约为100000条	约为100000条	约为20000条	约为80000条	约为10000条
平均周期	2.5	1.5	5	1.25	15

   项事务处理共需机器周期个数=10⁵×2.5+10⁵×1.5+0.2×10⁵×5+0.8×10⁵×1.25+0.1×10⁵×15 =750000个
   因为主振频率为100MHz，平均每个机器周期包含4个主振周期，所以每秒有100M/4= 25M个机器周期。
   一项事务所需时间为750000/25000000≈0.03s，即每秒处理事务I/0.03s=33.3项。

F

D

G

E

B

(10-11)使用等长编码方式，如果指令编码长度是3位，它能够表示2³=8条指令，而2⁴=16＞14，所以至少要4位编码长度才能将这14条指令编码。
   哈夫曼编码技术是一种比较常用的变长编码方法，它采用的是一种优化静态编码方法，由该算法产生的二叉树具有最小的加权长之和∑W_iL_i，其中，W_j是哈大曼树中第j个叶节点的权值，L_i为该叶节点到树根的距离。将题目转换为哈夫曼编码树，然后对其进行调整，如图2.23所示。

    这样，树中的所有节点的深度都为3或5，所以我们可以按照码长乘以频度，再累加的方法来计算平均码长：
   (0.15+0.15+0.14+0.1340.12+0.11)×3+(0.04+0.04+0.03+0.03+0.02+0.02+0.0140.01)×5=3.4

B

D

(13-17)精简指令系统RISC主要是将一条复杂的指令替换成多条简单的指令来执行，这样就增加了所执行指令的数量，同时降低了原先指令的复杂度，使每条指令的执行时钟周期缩短，从而达到高效率运行的目的。CISC更适于采用微程序控制，而RISC更适于采用硬布线控制逻辑，RISC机器又通过采用大量的寄存器来加快处理器的数据处理速度。

A

B

C

A

C

(20-24)出现条件转移指令和中断时，会影响流水线的效率，因为它们打断了流水线，使得流水线不得不重新装载。
   当发生中断时，计算机并不立即响应该中断，而是先禁止指令继续进入流水线，然后等已在流水线中的所有指令执行完毕才响应该中断。如果遇到转移指令，则必须等待输入操作完成以后才能进行别的操作等；如果设置不精确断点法，则等已进入流水线的指令执行完，可能发生错误。

D

C

A

B

D

(25-29)并行性是指在同一时间内完成两种或两种以上工作，提高计算机系统的并行性，它们可分成三类，即资源重复、资源共享和时间重叠。

D

B

C

A

C

(31-32)按字节编址，地址从A4000H到CBFFFH，则表示有(CBFFF-A4000)+1个字节，即28000H个字节，转化成十进制：2×16⁴+8×16³=163 840字节，约为160KB。转化为芯片规格为32K×8b，即160/32=5片。

B

C

(33-37)1M=2²⁰，因此，1MB内存按字节编址，地址寄存器至少需要20位。如果采用字节编址，则4字节一次读出，即字长为32位，每个字有4个单独编址的存储字节，字地址是该字高位字节的地址，总是等于4的倍数，正好用地址码的最低两位(0)来区分同一字的4个字节。
   若存储周期为200ns，每个周期可访问4个字节，则其带宽为
             1/(200×10^-9)×4=20×10⁶(b/s)c160Mb/s
   因为可用的4MB内存空间超出了实际的物理内存1MB，称为逻辑地址，实际访问内存的地址为物理地址，所以在程序运行时，需要把逻辑地址映射为实际的物理地址。

A

D

C

B

D

(38-42)本题考查对几种存储器的英文名称缩写的了解，分析略。

C

C

A

B

D

(43-44)组相连映像地址结构如图2.24所示。
 
   依据题意得：Cahce分4块为一组，所以块长度=1b4=2；64块的Cache可以划分为16组，所以组号长度=1b16=4；字块大小为128，所以块内地址长度=1b128=7。
   由于Cahce分为64块，因此主存分为4096/64=64个区，区号长度=1664=6。主存块长度=164=2，主存组号长度=1b16=4，主存块内地址长度：块内地址长度=1b128=7。总长度=区号长度+组号长度+块长度+块内地址长度=19位。

B

B

(46-48)Cache存储器介于CPU和主存之间，它的工作速度数倍于主存，全部功能由硬件实现。由于转换速度快，因此软件人员丝毫未感到Cache的存在，这种特性称为Cache的透明性。
   Cache的块号I与主存的块号J有函数关系：I=JModM。其中，M为Cache的总块数。这里，主存块号可看做1234E8F(H)，块内地址为8(H)，而Cache总块数为16KB/16B=1024 (块)，两者求模，即1001000110100111010001111(1234E8P)取低10位即可得主存对应的Cache块号1010001111，然后连接上块内地址1000(8H)，对应Cache地址表示为1010001111 1000。
   问题(3)略。

C

D

C

(50-54)平均存取周期=Cache存取周期×Cache命中率+主存存取周期×Cache失效率
                   =(0.5×0.04ms+0.5×1ms)
                   =520ns
   依此类推，因为执行速度与存取周期(执行时间)成反比，因此在Cache命中率分别为0.5、 0.65、0.8、0.85的条件下，三个处理机执行该段程序由快到慢的顺序分别为：Z、Y、X，Z、 X、Y，X、Z、Y，X、Y、Z。

F

E

B

A

B

(55-59)Cache的主要功能是提供CPU与RAM间的速度匹配问题，存储器效率的计算公式为：HTI+(1-H)T2。为了提高Cache的命中率，我们常采用LRU最近最少使用的替换算法。

D

C

B

A

A

(61-62)不归零制：高电平表示1，低电平表示0。
   调相制：低到高的翻转代表1，高到低的翻转代表0，常用于磁带机。
   调频制：有频率表示1，无频率表示0，用于早期的硬盘和单密度软盘。
   改进的调频制：在调频制的基础上加上了翻转规则，广泛应用于硬盘上。

B

D

道密度(TPI)：磁盘半径方向单位长度包含的磁道数。
   位密度(BPI)：在每一个磁道的单位长度内所能记录的二进制信息数。

A

B

(65-69)RAID0：将多个较小的磁盘合并成一个大的磁盘，不具有冗余，并行I/O，速度最快。RAID0亦称为带区集。在存放数据时，其将数据按磁盘的个数进行分段，然后同时将这些数据写进这些盘中。所以在所有的级别中，RAID0的速度是最快的。但是RAID0没有冗余功能，如果一个磁盘(物理)损坏，则所有的数据都无法使用。
   RAlD1：两组相同的磁盘系统互作镜像，速度没有提高，但是允许单个磁盘错，可靠性最高。RAID1就是镜像。其原理为在主硬盘上存放数据的同时也在镜像硬盘上写一样的数据。当主硬盘(物理)损坏时，镜像硬盘则代替主硬盘工作。因为有镜像硬盘做数据备份，所以RAID1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。但是其磁盘的利用率却只有50%，是所有趾Ⅲ上磁盘利用率最低的一个级别。
   RAID3：RAID 3存放数据的原理和RAID0、RAID1不同。RAID3以一个硬盘来存放数据的奇偶校验位，数据则分段存储于其余硬盘中。它像RAID0一样以并行方式来存放数据，但速度没有RAID0快。如果数据盘(物理)损坏，则只要将坏硬盘换掉，RAID控制系统就会根据校验盘的数据校验位在新盘中重建坏盘上的数据。不过，如果校验盘(物理)损坏，则全部数据都无法使用。利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高，但是硬盘利用率得到了很大的提高，为n-1。
   RAID5：向阵列中的磁盘写数据，奇偶校验数据存放在阵列中的各个盘上，允许单个磁盘出错。RAID5也是以数据的校验位来保证数据的安全，但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位，而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。这样，任何一个硬盘损坏都可以根据其他硬盘上的校验位来重建损坏的数据。硬盘的利用率为n-1。

B

F

C

A

B

(73-77)DMA方式由硬件实现。计算机硬件中设有DMA控制器，DMA控制器负责DMA请求、DMA处理等工作的控制。总线使用权的转移由总线控制器负责。
   DMA工作过程是指从DMA请求产生到总线使用权交还给CPU的整个过程。DMA工作过程如下：外设发出DMA请求；CPU在总线周期结束时检查有无DMA请求，若有DMA请求，则响应DMA请求，把总线让给DMA控制器：DMA控制器接管总线的使用权，在 DMA控制器的控制下通过总线实现外设与内存之间的数据交换，这时交换数据的内存地址及数量由DMA控制器给出；数据交换完成后，DMA控制器把总线的使用权交还给CPU。在最简单的MemDMA情况中，我们需要告诉DMA控制器源端地址、目标端地址和待传送的字的个数。

A

D

B

C