计算机系统结构 第二章(习题解答).doc

1. 数据类型、数据表示和数据结构之间是什么关系？在设计一个计算机系统时，确定数据表示的原则主要有哪几个？ 答： 略 2. 假设有A和B两种不同类型的处理机，A处理机中的数据不带标志位，其指令字长和数据字长均为32位。B处理机的数据带有标志位，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令条数由最多256条减少至不到64条。如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在A处理机和B处理机中所占用的存储空间大小（包括指令和数据），从中得到什么启发？ 答： 我们可以计算出数据的总数量： ∵ 程序有1000条指令组成，且每条指令平均要访问两个操作数 ∴　程序访问的数据总数为：1000×2＝2000个 ∵ 每个数据平均访问8次 ∴　程序访问的不同数据个数为：2000÷8＝250 对于A处理机，所用的存储空间的大小为： 对于B处理机，指令字长由32位变为了30位（条数由256减少到64），这样，所用的存储空间的大小为： 由此我们可以看出，由于数据的平均访问次数要大于指令，所以，采用带标志符的数据表示不会增加总的存储空间大小。 3. 对于一个字长为64位的存储器，访问这个存储器的地址按字节编址。假设存放在这个存储器中的数据中有20％是独立的字节数据（指与这个字节数据相邻的不是一个字节数据），有30％是独立的16位数据，有20％是独立的32位数据，另外30％是独立的64位数据；并且规定只能从一个存储字的起始位置开始存放数据。 ⑴ 计算这种存储器的存储空间利用率。 ⑵ 给出提高存储空间利用率的方法，画出新方法的逻辑框图，并计算这种方法的存储空间利用率。 答： ⑴　 由于全是独立数据，有20%浪费56位（7/8）；30%浪费48位（6/8）；20%浪费32位（4/8）；30%浪费0位（0/8）。 总共浪费：0.2×7/8＋0.3×6/8＋0.2×4/8＋0.3×0/8＝0.5 即：存储器的存储空间利用率为50%，浪费率为50%。 ⑵　 方案为：数据从地址整数倍位置开始存储，即，双字地址000结尾，单字地址00结尾，半字地址0结尾，字节地址结尾任意。 可能出现的各种情况如下： 组合 存储空间分配 利用率 1-2-1-2 字节 半字 字节 半字 0.2*3/8*2/7*3/8*6B/8B 0.006 1-2-1-4 字节 半字 字节 0.2*3/8*2/7*2/8*4B/8B 0.0028 单字 1-2-1-8 字节 半字 字节 0.2*3/8*2/7*3/8*4B/8B 0.004 双字 1-2-4 字节 半字 单字 0.2*3/8*2/7*7B/8B 0.01875 1-2-8 字节 半字 0.2*3/8*3/7*3B/8B 0.1205 双字 1-4 字节 单字 0.2*2/8*5B/8B 0.03125 1-8 字节 0.2*3/8*1B/8B 0.009375 双字 2-1-2-1 半字 字节 半字 字节 0.3*2/7*3/8*2/7*6B/8B 0.0069 2-1-2-4 半字 字节 半字 0.3*2/7*3/8*2/7*5B/8B 0.0057 单字 2-1-2-8 半字 字节 半字 0.3*2/7*3/8*3/7*5B/8B 0.0086 双字 2-1-4 半字 字节 单字 0.3*2/7*2/8*7B/8B 0.01875 2-1-8 半字 字节 0.3*2/7*3/8*3B/8B 0.0121 双字 2-4 半字 单字 0.3*2/7*6B/8B 0.0643 2-8 半字 0.3*3/7*2B/8B 0.0321 双字 4-1-2 单字 字节 半字 0.2*2/8*3/8*7B/8B 0.0164 4-1-4 单字 字节 0.2*2/8*2/8*5B/8B 0.0078 单字 4-1-8 单字 字节 0.2*2/8*3/8*5B/8B 0.0117 双字 4-2-1 单字 半字 字节 0.2*3/8*2/7*7B/8B 0.01875 4-2-4 单字 半字 0.2*3/8*2/7*6B/8B 0.0161 单字 4-2-8 单字 半字 0.2*3/8*3/7*6B/8B 0.0241 双字 4-8 单字 0.2*3/8*4B/8B 0.05625 双字 8 双字 0.3*8B/8B