第 3 次作业一、填空题（本大题共 30 分，共 10 小题，每小题 3 分）存储空间常用的编址单位有：、和。随着集成电路的发展，硬件价格和体积不断下降，已经成为提高系统性能最有效的手段。计算机系统中，一般使用具有层次结构的存储系统，主要可分为三个存储层面：、和。 替换算法中最简单的一种的是。存放在存储器中的和，都是以二进制编码表示的，从它们本身是无法区别的。目前，市场上存在的向量计算机主要采用两种方法：、。向量处理机结构目前已成为解决数值计算问题的一种重要的高性能结构。它有两个主要的优点：和。 由（(）和（(）两个不等式得出的阶码长度 & 和尾数长度 ，再加上一个尾数符号位 $7和一个阶码符号位 7，就组成了一种满足以上假设浮点数表示范围和表数精度的浮点数机器字格式。一般为了使浮点数机器字字长满足整数边界的要求，还需要适当调整& 和  的值。例：浮点数尾数 $ 用原码、小数表示，阶码  用移码、整数表示，尾数基值，阶码基值 。要求浮点数表示范围  为 ，表示浮点数表示精度不低于 ，试设计一种浮点数的格式。根据浮点数表示范围的要求，用式（(）计算阶码的长度 & 为：根据浮点数表示精度要求，用式（(）计算尾数长度  为：&++ 位尾数符号位+ 位阶码符号位，距离机器字字长的整数边界要求还差  位。可加到尾数  或是阶码长度 & 上。解题方案：评分标准： 是衡量流水线最高性能的一个指标。提高写直达 Cache 性能最重要的方法是设置一个容量适中的写缓存。然而写缓存中可能包含读失效时所需单元的最新值，这个值尚未写入存储器，导致了存储器访问的复杂化。解决方法是_______。 架构由四个主要的层构成，从下到上依次为：、、、。二、简答题（本大题共 30 分，共 5 小题，每小题 6 分）字节多路通道连接 台设备，每台设备都传送 个字节，：设备选择时间。：传送一个字节的时间。：第  个数据的传输，，，…，。总共所需要的时间：虚拟存储空间大小 ＝ ，页的大小 !＝" ，每个页表存储字占用 个字节。计算得到页表的级数# 系统一般指的是？传统机器级系统结构的属性主要是由该机器的指令系统来表征的，具体属性是哪些？描述网格必须同时满足的三个条件。三、问答题（本大题共 40 分，共 5 小题，每小题 8 分） 浮点数尾数 $ 用原码、小数表示，阶码  用移码、整数表示，尾数基值 ，阶码基值 。要求浮点数表示范围  为 ，表示浮点数表示精度不低于 ，试设计一种浮点数的格式。简述设计者使用人机交互来处理相互冲突的折中方法。简述分支目标缓冲。在虚拟存储系统中，由于用户程序的访问空间映射到主存后将不是一个连续的地址空间，而将分布在主存中的各个页面，将采用何种更细微的保护方法。定义一种浮点数机器字的格式需要确定浮点数表示的  个参数，分别为：确定尾数 $ 的数制和码制。确定阶码  的数制和码制。确定尾数的基 %$。确定阶码的基 %。根据要求的表示范围和表示精度确定尾数长度  和阶码长度 &。假设：浮点数尾数 $ 用原码、小数表示，阶码  用移码、整数表示，尾数基值%$，阶码基值 %。要求浮点数表示范围不小于 （ 为可表示的最大正数），表示精度不低于 '，确定 & 和  的值。答案：一、填空题（30 分，共 10 题，每小题 3 分）参考答案：字编址、字节编址、位编址解题方案：评分标准： 参考答案：资源复制解题方案：评分标准：参考答案：高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器解题方案：评分标准：参考答案：随机替换算法解题方案：评分标准：参考答案：指令、数据解题方案：评分标准：参考答案：存储器(存储器结构、寄存器(寄存器结构 解题方案：评分标准：参考答案：效率高、适用性广解题方案：评分标准：参考答案：理想 CPI解题方案：评分标准：参考答案：让读失效等待，直至写缓存为空解题方案：评分标准：参考答案：资源层、Web 服务层、基于 OGSA 架构的网格服务层、网格应用程序层解题方案：评分标准： 二、简答题（30 分，共 5 题，每小题 6 分）参考答案： )*（+）•,解题方案：评分标准：参考答案：解题方案：评分标准：参考答案：使用大量的，同构的处理单元（*，%-../*0$1），并以一种高带宽，低时延的专有网络互联而成的计算机系统。# 系统节点之间的消息传送相对于集群系统具有更短的延迟，系统性能更强。解题方案：评分标准：参考答案：（）数据表示：硬件能直接识别和处理的数据类型；（）寄存器定义：包括各种寄存器的定义、数量和使用方式；（）指令系统：寻址规则、机器指令的操作类型和格式等；（）中断系统：中断的类型和中断响应硬件的功能等；（）机器工作状态的定义和切换：如管态和目态等； （）存储系统：主存最小编址单位、编址方式、可编程最大存储容量等；（）输入2输出结构：输入2输出连接方式、处理机存储器与输入2输出设备间数据传送的方式和格式、输入2输出操作的状态等。（）信息保护：信息保护方式和硬件对信息保护的支持。解题方案：评分标准：参考答案：协调非集中控制资源：网格整合各种资源，协调各种使用者，这些资源和使用者在不同控制域中；网格还解决在这种分布式环境中出现的安全、策略、使用费用、成员权限等问题。使用标准、开放、通用的协议和界面：网格建立在多功能的协议和界面之上，这些协议和界面解决认证、授权、资源发现和资源存取等基本问题得到非平凡的服务质量：网格允许协调使用它的资源，以得到多种服务质量，满足不同使用者需求，如系统响应时间、流通量、有效性、安全性及资源重定位，使得联合系统的功效比其各部分的功效总和要大得多。解题方案：评分标准：三、问答题（40 分，共 5 题，每小题 8 分）参考答案：根据浮点数表示范围的要求，用式 计算阶码的长度 & 为： 根据浮点数表示精度要求，用式（(）计算尾数长度  为：&++ 位尾数符号位+ 位阶码符号位，距离机器字字长的整数边界要求还差  位。可加到尾数  或是阶码长度 & 上。解题方案：评分标准：参考答案：进入系统时间：即用户输入命令所需时间。系统响应时间：输入到显示结果所需的时间。用户反应时间：接收结果到开始输入下一条命令的时间。解题方案：评分标准：参考答案：转移成功的分支指令地址和它的分支目标地址都放到一个缓冲区中保存起来，缓冲区以分支指令的地址作为标示；取指令阶段，所有指令地址都与保存的标示作比较，一旦相同，我们就认为本指令是分支指令，且认为它转移成功，并且它的分支目标3下一条指令4地址就是保存在缓冲区中的分支目标地址。这个缓冲区就是分支目标缓冲区3 %(%/1 56%，  ，或者 %(%/1， 4。解题方案：评分标准：参考答案： (1)映射表保护法，利用映射表的映射关系来限制用户程序的访问地址空间，用户程序不能访问映射表上找不到的主存页面，从而起到保护作用。(2)键保护，由操作系统根据主存使用分配的情况，给主存中的每一页分配一个存储键，相当于保护锁。所有页的存储键是在主存相应的快速寄存器内，当用户访问这些页面时，需要一个访问键，相当于钥匙，来打开这把锁。(3)环保护，把系统程序和用户程序按其重要性及其访问权限进行分层。最内的几层是系统程序的分层，之外的几层是同一用户程序的分层，保护级别由里向外逐层降低。解题方案：评分标准：参考答案：方法如下：根据浮点数表示范围的要求，可得下式：解这个不等式：得到阶码长度 & 为：（(）根据浮点数表示精度要求，可得下式：故得出尾数长度  为：（(）