问答题
某计算机字长为16位，主存地址空间大小为128KB，按字编址。采用单字长指令格式，指令各字段定义如下：
问答题
该指令系统最多可有多少条指令?该计算机最多有多少个通用寄存器?存储器地址寄存器(MAR)和存储器数据寄存器(MDR)至少各需多少位?
【正确答案】因为采用单字长指令格式，操作码字段占4位，所以最多有16条指令；指令中通用寄存器编号占3位，所以最多有8个通用寄存器；因为主存地址空间大小为128KB，按字编址，故共有64K个存储单元，因而地址位数为16位，所以MAR至少为16位；因为字长为16位，所以MDR至少为16位。
【答案解析】
问答题
转移指令的目标地址范围是多少?
【正确答案】因为地址位数和字长都为16位，所以PC和通用寄存器的位数均为16位，两个16位数据相加其结果也为16位，即转移目标地址位数为16位，因而能在整个地址空间转移，即目标转移地址的范围为0000H～FFFFH。
【答案解析】
问答题
若操作码0010B表示加法操作(助记符为add)，寄存器R4和R5的编号分别为100B和101B，R4的内容为1234H，R5的内容为5678H，地址1234H中的内容为5678H，地址5678H中的内容为1234H，则汇编语句“add(R4),(R5)+”(逗号前为第二源操作数，逗号后为第一源操作数和目的操作数)对应的机器码是什么(用十六进制表示)?该指令执行后，哪些寄存器和存储单元的内容会改变?改变后的内容是什么?
【正确答案】要得到汇编语句“add(R4),(R5)+”对应的机器码，只要将其对应的指令代码各个字段拼接起来即可。显然，add对应OP字段，为0010B；(R4)的寻址方式字段为001B，R4的编号为100B；(R5)+的寻址方式字段为010，R5的编号为101B；所以，对应的机器码为0010 001100 010 101B，用十六进制表示为2315。
指令“add(R4),(R5)+”的功能为M[R[R5]]←M[R[R5]]+M[R[R4]]，R[R5]←R[R5]+1。已知R[R4]=1234H，R[R5]=5678H，M[1234H]=5678H，M[5678H]=1234H，因为1234H+5678H=68ACH，所以5678H单元中的内容从1234H改变为68ACH，同时R5中的内容从5678H变为5679H。
【答案解析】
问答题
今有3个并发进程R、M和P，互斥使用一个可循环使用的缓冲区B，缓冲区B共有n个单元(n＞0)。进程R负责从输入设备读信息，每读一个字符后，把它们存放在缓冲区B的一个单元中，进程M负责处理读入字符，若发现读入的字符中有空格，则把它改变成“；”；进程P负责把处理后的字符取出并打印输出。当缓冲区单元中的字符被进程P取出后，又可用来存放下一次读入的字符。请添加必要的信号量和P、V(或wait()、signal())操作，实现上述过程中的互斥与同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。
【正确答案】本题还是一个生产者-消费者的变型，与2009年真题不同之处在于，2009年真题是一个生产者，对应两个消费者；本题是生产者-消费生产者-消费者类型，其实质是两个生产者-消费者关系。R是生产者，M是对应消费者，同时M也充当生产者，P是对应的消费者。把这些进程间的关系理清楚，是解题的基础。
本题的缓冲区B可描述为
char bufferB[n];
(1)缓冲区是-互斥资源，因此设互斥信号量mutex。
(2)上述进程的同步问题，需设置3个信号量，其中empty对应空闲的缓冲单元，初值为n；full_1对应缓冲区中待M处理的字符，初值为0；full 2对应缓冲区中已经处理过而待打印输出的字符，初值为0。另外，还需定义3个整型变量in、out 1、out 2，分别用来指示下一个可存放字符的缓冲单元、下一个待M处理的缓冲单元及下一个待打印输出的缓冲单元，它们的初值均为0。过程如下：
char bufferB[n] //缓冲区字符数组
semaphore empty=n; //空闲缓冲单元数
semaphore full_1=0; //待M处理的字符数
semaphore full_2=0; //待P取出打印字符数
semaphore mutex=1; //缓冲区的互斥访问信号量
int in=0; //指示可存放字符的缓冲单元
int out_1=0; //指示下一个待M处理的缓冲单元
int out_2=0; //指示下一个待P取出打印的缓冲单元
R()
{
char ch;
whiie(1)
{ 从输入设备读取一个字符到ch中;
P(empty); //检查缓冲区是否有可以存放新读入字符的缓冲单元
P(mutex); //申请访问缓冲区
bufferB[in]=ch; //存放新读入字符的缓冲单元
V(mutex); //释放缓冲区
V(full_1); //待M处理的字符数增1
in=(in+1)%n; //in指针后移，遇末循环到0单元
}
}
M() //读者可参照R()自行写出注释
{
while(1)
{
P(full_1);
P(mutex);
if(bufferB[out_1]==' ')
buffer[out_1]=';';
V(mutex);
V(full_2);
out_1=(out_1+1)%n;
}
}
P() //读者可参照R()自行写出注释
{
char ch
while(1)
{
P(full_2);
P(mutex);
ch=bufferB[out_2];
V(mutex);
V(empty);
out_2=(out_2+1)%n; 将字符ch打印输出;
}
}
【答案解析】[解析] 同步和互斥的解题思路为
(1)分清哪些是互斥问题(互斥访问临界资源的)，哪些是同步问题(具有前后执行顺序要求的)。
(2)对互斥问题要设置互斥信号量，不管具有互斥关系的进程有几个或几类，通常都只设置一个互斥信号量，且初值为1，代表一次只允许一个进程对临界资源访问。
(3)对同步问题要设置同步信号量，通常同步信号量的个数与参与同步的进程种类有关，即同步关系涉及几类进程，就有几个同步信号量。同步信号量表示该进程是否可以开始或该进程是否已经结束。
(4)在每个进程中用于实现互斥的PV操作必须成对出现；用于实现同步的PV操作也必须成对出现，但可以分别出现在不同的进程中；在某个进程中如果同时存在互斥与同步的P操作，则其顺序不能颠倒，必须先执行对同步信号量的P操作，再执行对互斥信号量的P操作，但V操作的顺序没有严格要求。