《操作系统精髓与设计原理_第五版》习题答案

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1、第1章计算机系统概述1.1、图1.3中的理想机器还有两条I/O指令：0011=从I/O屮载入AC0111=把AC保存到I/O中在这种情况下，12位地址标识一个特殊的外部设备。请给出以下程序的执行过程（按照图1.4的格式）：1.从设备5中载入AC。2.加上存储器单元940的内容。3.把AC保存到设备6屮。假设从设备5中取到的下一个值为3940单元屮的值为2。答案：存储器（16进制内容）：300：3005；301：5940；302：7006步骤1：3005->1R；步骤2：3->AC步骤3：5940->IR；步骤4：3+2=5—〉AC步骤5：7006->IR：步骤6：AC->设备

2、61.2、本章中用6步来描述图1.4中的程序执行情况，请使用MAR和MBR扩充这个描述。答案：l.a.PC中包含第一条指令的地址300,该指令的内容被送入MAR中。b.地址为300的指令的内容（值为十六进制数1940）被送入MBR,并且PC增1。这两个步骤是并行完成的。c.MBR中的值被送入指令寄存器IR中。2.a.指令寄存器IR中的地址部分（940）被送入MAR中。b.地址940中的值被送入MBR中。c.MBR中的值被送入AC中。3.a.PC中的值（301）被送入MAR中。b.地址为301的指令的内容（值为十六进制数5941）被送入MBR,并且PC增1。c.MBR中的值被送

3、入指令寄存器IR中。4.a.指令寄存器IR中的地址部分（941）被送入MAR中。b.地址941中的值被送入MBR中。c.AC中以前的内容和地址为941的存储单元中的内容相加，结果保存到AC中。5.a.PC+的值（302）被送入MAR44。b.地址为302的指令的内容（值为十六进制数2941）被送入MBR,并且PC增1。c.MBR屮的值被送入指令寄存器IR屮。6.a.指令寄存器IR中的地址部分（941）被送入MAR中。b.AC中的值被送入MBR中。c.MBR屮的值被存储到地址为941的存储单元Z屮。1.4、假设有一个微处理器产生一个16位的地址（例如，假设程序计数器和地址寄存器

4、都是16位）并且具有一个16位的数据总线。a.如果连接到一个16位存储器上，处理器能够直接访问的最大存储器地址空间为多少？b.如果连接到一个8位存储器上，处理器能够直接访问的最大存储器地址空间为多少？c.处理访问一个独立的I/O空间需要哪些结构特征？d.如果输入指令和输出指令可以表示8位I/O端口号，这个微处理器可以支持多少8位I/O端口？答案：对于⑻和（b）两种情况，微处理器可以直接访问的最大存储器地址空间为216=64Kbytes；唯一的区别是8位存储器每次访问传输1个字节，而16位存储器每次访问可以传输一个字节或者一个16位的字。对于（c）情况，特殊的输入和输出指令是必

5、要的，这些指令的执行体会产生特殊的“I/O信号”（有别于“存储器信号”，这些信号由存储器类型指令的执行体产生）；在最小状态下，一个附加的输出针脚将用来传输新的信号。对于（⑴情况，它支持28=256个输入和2*=256个输出字节端口和相同数目的16位I/O端口；在任一情况，一个输入和一个输出端口Z间的区别是通过被执行的输入输出指令所产生的不同信号来定义的。1.5、考虑一个32位微处理器，它有一个16位外部数据总线，并由一个8MHz的输入时钟驱动。假设这个微处理器有一个总线周期，其最大持续时间等于4个输入时钟周期。请问该微处理器可以支持的最大数据传送速度为多少？外部数据总线增加到

6、21位，或者外部时钟频率加倍，哪种措施可以更好地提髙处理器性能？请叙述你的设想并解释原因。答案：时钟周期=1/（8MHZ）=125ns总线周期=4X125ns=500ns每500ns传输2比特；因此传输速度=4MB/s加倍频率可能意味着采用了新的芯片制造技术（假设每个指令都有相同的时钟周期数）；加倍外部数据总线，在芯片数据总线驱动/锁存、总线控制逻辑的修改等方面手段广泛（或许更新）。在第一种方案中，内存芯片的速度要提高一倍（大约），而不能降低微处理器的速度；笫二种方案屮，内存的字长必须加倍，以便能发送/接受32位数量。1.6、考虑一个计算机系统，它包含一个I/O模块，用以控制

7、一台简单的键盘/打印机电传打字设备。CPU屮包含下列寄存器，这些寄存器直接连接到系统总线上：INPR：输入寄存器，8位OUTR：输出寄存器，8位FGI：输入标记，1位FGO：输111标记，1位IEN：中断允许，1位I/O模块控制从打字机屮输入击键，并输出到打印机中去。打字机可以把一个字母数字符号编码成一个8位字，也可以把一个8位字解码成一个字母数字符号。当8位字从打字机进入输入寄存器吋，输入标记被置位；当打印一个字时，输出标记被置位。a.描述CPU如何使用这4个寄存器实现与打字机间的输入/输出。b.描述