第四章课后题涉及到计算机系统结构中的存储层次和存储器设计。题目主要涵盖了虚拟存储器的性能优化、单字交叉存储器的访问效率、多分体交叉存取的频宽计算以及页表法地址映射。
1. 题目讨论了二级虚拟存储器的命中率(H)和存储效率(e)的关系。根据公式 e=1/[H+(1-H)r],其中 r=TA2/TA1,TA1和TA2分别是不同存储层次的访问时间,要使e达到80%以上,计算所需的最低命中率H。若H难以达到,可以通过增加存储层次,如加入电子磁盘,来降低r,从而降低对H的要求。
2. 针对模n单字交叉存储器,该题研究了访问转移概率λ对平均访问字数的影响。通过公式B=[1-(1-λ)^m]/λ,可以计算不同模数m下的平均访问字数。当λ=25%时,模32和模16的性能相近,说明提高模数m对提高主存频宽的效果并不显著,并且大模数可能会导致实际性能下降和成本增加。因此,选择适当的模数很重要,例如,对于λ=25%,模8已经足够接近理想效果。
3. 该题涉及多分体交叉存取的频宽计算。已知存取周期Tm和宽度W,要求实际频宽Bm达到4MB/S。通过公式Bm=W*m/Tm,计算出m的值。考虑到m应为2的幂,得出m取4能满足要求。
4. 在页表法地址映射中,题目的目标是找出发生页面失效的虚页号以及计算主存的实地址。页面失效发生在装入位为0时,根据给定的页表,找到这些虚页号。然后,使用公式实地址=(实页号*页面大小)+(虚地址-虚页号*页面大小)计算各虚地址对应的主存实地址。
5. 针对段页式虚拟存储器,题中给出了虚地址结构和主存容量。通过分析可以计算出地址空间中的虚页数,即2^(段号位数 + 页号位数)。
6. LRU(最近最少使用)替换策略用于提高虚拟存储器的命中率。给定的页访问序列,要找到最少的实页数以获得最高命中率,可以通过模拟LRU算法来确定。具体命中率的计算需要具体的访问模式。
7. 分时运行的两个程序X和Y,采用LRU算法和有限的实存页数。通过对程序X和Y的页访问序列分析,可以确定每个程序所需的最少实页数以最大化命中率。在这种情况下,分配4个实页给每个程序可能是最合适的,因为它们能有效地覆盖各自的访问模式。
以上解答详尽地分析了题目中涉及的各个知识点,包括存储层次优化、交叉存储器性能、频宽计算、地址映射和虚拟存储器的管理策略。这些内容都属于计算机系统结构的重要组成部分,对于理解和设计高效存储系统至关重要。