操作系统精髓与设计重点店课后习题整理
本文档总结了操作系统的设计要点和重点知识，涵盖了 CPU 调度、实时调度、直接寻址、总线问题、DMA 传送、程序计数器和指令寄存器等方面。
第一章：操作系统大神
1.3 操作系统的大神求解答
假设有一个 32 位微处理器，其 32 位的指令由两个域组成：第一个字节包含操作码，其余部分为一个直接操作数或一个操作数地址。如果微处理器总线具有如下特征，分析：
a、最大可直接寻址的存储器能力为多少？以字节为单位
答案：由于操作数的地址直接给出而不需要经过某种变换，所以称这种寻址方式为直接寻址方式。2^24
b、总线问题
地址总线 32 位，数据总线 16 位 直接寻址存储器 24 位，bus32 位，地址传送一次即可；但指令 32 位，操作数 32 位（因为是 32 位微处理器），要两次传送
地址总线 16 位，数据总线 16 位传送地址，传送指令/ 数据全部需要 2 次。
c、程序计数器和指令寄存器分别需要多少位
答案：PC 至少 24 位，IR 至少 8 位 一 般 ： PC32bit IR32bit
1.8 一个 DMA 模块从外部设备给内存传送字节，传送速度为 9600 位每秒（b/s）。处理器可以每秒 100 万次的速度取指令，由于 DMA 活动，处理器的速度将会减慢多少？
答案：影响是 0.12%
1.9 一台计算机包括一个 CPU 和一台 I/O 设备 D，通过一条共享总线连接到主存储器 M，数据总线的宽度为 1 个字。CPU 每秒最多可执行 106 条指令，平均每条指令需要 5 个机器周期，其中 3 个周期需要使用存储器总线。存储器读/ 写操作使用 1 个机器周期。
假设 CPU 正在连续不断地执行后台程序，并且需要保证 95% 的指令执行速度，但没有任何 I/O 指令。
a. 若使用程序控制 I/O，I/O 每传送 1 个字需要 CPU 执行两条指令。请估计通过 D 的 I/O 数据传送的最大可能速度。
答案：25000 字/秒
b. 如果使用 DMA 传送，请估计传送速度。
答案：最大速度：在 CPU 执行后台程序时，总共能找到多少周期可以利用。1 周期传送 1 字，5%CPU 处理能力，全部可用于 DMA， 可执行指令条数为 5%*10^6 ，而 1 条有 5 周期，所以可传送字：5*5%*10^6 个字
