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面试题

请简述在计算机系统架构中,当主存容量为1MB,外存容量为400MB,地址寄存器有24位时,虚存的最大容量是如何计算的?

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答案:

解答思路:

首先,我们需要理解题目中的几个关键概念:主存、外存、地址寄存器以及虚存。

  1. 主存(内存):计算机的临时存储设备,用于存储正在运行的程序和数据。
  2. 外存:如硬盘,用于存储大量的数据和程序,是计算机的长期存储设备。
  3. 地址寄存器:用于存储内存地址的寄存器,其位数决定了可以直接访问的内存大小。
  4. 虚存:是操作系统和硬件共同构建的一种内存管理机制,其大小受到多种因素的影响,包括主存的容量、外存的容量以及地址寄存器的位数。

对于这个问题,我们需要考虑的是地址寄存器位数对虚存容量的影响。理论上,一个具有n位地址寄存器的系统可以访问2^n个内存地址。每个内存地址的大小(或者说每个存储单元的大小)通常是由计算机的字长决定的,字长通常为字节(即一个存储单元的大小为8字节)。因此,我们可以通过计算地址寄存器可以访问的字节总数来得到虚存的最大容量。这个计算方式是:虚存最大容量 = 地址寄存器位数对应的最大地址数 × 每个地址的字节大小。将题目中的数据代入公式,即可求出答案。即 2^24 × 字节大小(假设为8位字节)。

最优回答:

根据题目,计算机系统的地址寄存器有24位,因此可以直接访问的内存大小为 2^24 字节,即 16MB。考虑到主存的容量是1MB,那么通过地址寄存器可以直接访问的内存超出了主存的容量,这意味着计算机可以通过间接寻址等方式利用外存来扩展其虚存容量。但由于题目没有给出具体的间接寻址方式或页表大小等详细信息,我们无法准确计算出虚存的最大容量。但可以确定的是,虚存的最大容量至少为 1MB + 外存的400MB = 401MB,实际容量取决于具体的内存管理实现。

解析:

虚存的实际容量取决于多种因素,包括硬件(如地址寄存器的位数、主存容量)和软件(如操作系统的内存管理策略、页表大小等)。在现代计算机系统中,虚存的概念已经超越了单纯的内存管理,与CPU的权限级别、缓存策略等紧密相关。在实际应用中,虚存的最大容量往往远超物理内存的容量,使得操作系统可以利用硬盘空间来扩展内存,提高系统的整体性能。但由于涉及到具体的实现细节,这个问题无法给出一个确定的答案。
创作类型:
原创

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