操作系统精髓与设计原理练习解析：I/O指令与程序执行

"《操作系统精髓与设计原理·第五版》练习题及答案提供了关于计算机系统基础和操作系统的深入理解，特别是涉及计算机系统结构和指令执行流程的内容。" 在计算机系统概述中，理想机器的I/O指令扩展了CPU与外部设备交互的能力。题目中提到的两条I/O指令0011和0111分别用于从I/O设备读取数据到累加器（AC）和将AC中的数据写回I/O设备。一道具体的程序执行过程展示了如何通过这些指令和内存交互，完成从设备5读取数据，与存储器单元940中的数据相加，然后将结果写回到设备6的过程。答案中详细列出了每个步骤涉及的内存地址和内容变化。 关于图1.4的程序执行情况，6个步骤详细描述了从指令获取到执行的整个流程，涉及了程序计数器（PC）、存储器地址寄存器（MAR）和存储器数据寄存器（MBR），以及指令寄存器（IR）。每个步骤都明确了何时读取指令，何时解码指令，何时从存储器中读取数据，以及何时将数据写回存储器或执行算术运算。 1.4题进一步讨论了微处理器地址总线宽度对可访问内存空间的影响。当微处理器有16位地址总线时： a. 如果连接到一个16位存储器，最大内存地址空间为2^16 = 65,536个地址单位，因为每个地址对应16位数据。这等于64KB的存储空间。 b. 若连接到8位存储器，虽然地址总线仍然是16位，但由于每个地址对应的是8位数据，所以最大地址空间仍为64KB，但实际能存储的数据总量是32KB，因为每个地址只能存储1字节。 这些题目和答案反映了操作系统设计中基础的计算机架构知识，包括CPU、内存和I/O设备的交互，以及地址总线宽度对存储容量的影响。这些都是理解和设计操作系统不可或缺的基础概念。