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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date计算机组成原理第3章习题参考答案第3章习题参考答案第3章习题参考答案1、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问(1) 该存储器能存储多少字节的信息？(2) 如果存储器由512K8位SRAM芯片组成，需要多少片？(3) 需要多少位地址作芯片选择？解：(1) 该存储器能存储：(2) 需要(3) 用512K8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字
2、长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。所以只需一位最高位地址进行芯片选择。2、已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M8位的DRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问；(1) 若每个内存条为16M64位，共需几个内存条?(2) 每个内存条内共有多少DRAM芯片?(3) 主存共需多少DRAM芯片? CPU如何选择各内存条?解：(1) 共需内存条(2) 每个内存条内共有个芯片(3) 主存共需多少个RAM芯片， 共有4个内存条，故CPU选择内存条用最高两位地址A24和A25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。3、
3、用16K8位的DRAM芯片构成64K32位存储器，要求：(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。(2) 设存储器读/写周期为0.5S，CPU在1S内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理?两次刷新的最大时间间隔是多少?对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少?解：(1) 用16K8位的DRAM芯片构成64K32位存储器，需要用个芯片，其中每4片为一组构成16K32位进行字长位数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连分别接D0D7、D8D15、D16D23和D24D31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A0A13)作为模块内各个芯片的内部单元地址分成行、列地址两次由A0A6引脚
4、输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A14、A15通过2：4译码器实现4组中选择一组。画出逻辑框图如下。(2) 设刷新周期为2ms，并设16K8位的DRAM结构是1281288存储阵列，则对所有单元全部刷新一遍需要128次(每次刷新一行，共128行)l 若采用集中式刷新，则每2ms中的最后1280.5ms=64ms为集中刷新时间，不能进行正常读写，即存在64ms的死时间l 若采用分散式刷新，则每1ms只能访问一次主存，而题目要求CPU在1S内至少要访问一次，也就是说访问主存的时间间隔越短越好，故此方法也不是最适合的l 比较适合采用异步式刷新：采用异步刷新方式，则两次刷新操作的最大
5、时间间隔为，可取15.5ms；对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间为：15.5ms128=1.984ms；采用这种方式，每15.5ms中有0.5ms用于刷新，其余的时间用于访存(大部分时间中1ms可以访问两次内存)。4、有一个1024K32位的存储器，由128K8位的DRAM芯片构成。问：(1) 总共需要多少DRAM芯片?(2) 设计此存储体组成框图。(3) 采用异步刷新方式，如单元刷新间隔不超过8ms，则刷新信号周期是多少?解：(1) 需要片，每4片为一组，共需8组(2) 设计此存储体组成框图如下所示。(3) 设该128K8位的DRAM芯片的存储阵列为5122568结构，则如果选择一个行
6、地址进行刷新，刷新地址为A0A8，那么该行上的2048个存储元同时进行刷新，要求单元刷新间隔不超过8ms，即要在8ms内进行512次刷新操作。采用异步刷新方式时需要每隔进行一次，可取刷新信号周期为15.5ms。5、要求用256Kl6位SRAM芯片设计1024K32位的存储器。SRAM芯片有两个控制端：当CS有效时，该片选中。当W/R1时执行读操作，当W/R=0时执行写操作。解： ，共需8片，分为4组，每组2片即所设计的存储器单元数为1M，字长为32，故地址长度为20位（A19A0），所用芯片存储单元数为256K，字长为16位，故占用的地址长度为18位（A17A0）。由此可用字长位数扩展与字单元
7、数扩展相结合的方法组成组成整个存储器字长位数扩展：同一组中2个芯片的数据线，一个与数据总线的D15D0相连，一个与D31D16相连；其余信号线公用(地址线、片选信号、读写信号同名引脚互连)字单元数扩展：4组RAM芯片，使用一片2:4译码器，各组除片选信号外，其余信号线公用。其存储器结构如图所示6、用32K8位的E2PROM芯片组成128K16位的只读存储器，试问：(1) 数据寄存器多少位?(2) 地址寄存器多少位?(3) 共需多少个E2PROM芯片?(4) 画出此存储器组成框图。解：(1) 系统16位数据，所以数据寄存器16位 (2) 系统地址128K217，所以地址寄存器17位 (3)共需，
8、分为4组，每组2片 (4) 组成框图如下7某机器中，已知配有一个地址空间为0000H3FFFH的ROM区域。现在再用一个RAM芯片(8K8)形成40Kl6位的RAM区域，起始地为6000H。假设RAM芯片有和信号控制端。CPU的地址总线为A15A0，数据总线为D15D0，控制信号为 (读/写)， (访存)，要求：(1) 画出地址译码方案。(2) 将ROM与RAM同CPU连接。解：(1) 由于RAM芯片的容量是8K8，要构成40K16的RAM区域，共需要，分为5组，每组2片；8K=213，故低位地址为13位：A12A0每组的2片位并联，进行字长的位扩展有5组RAM芯片，故用于组间选择的译码器使用
9、3:8译码器，用高3位地址A15A13作译码器的选择输入信号地址分配情况： 各芯片组各组地址区间A15A14A13138的有效输出ROM0000H3FFFH000001010RAM16000H7FFFH011RAM28000H9FFFH100RAM3A000HBFFFH101RAM4C000HDFFFH110RAM5E000HFFFFH111注：RAM1RAM5各由2片8K8芯片组成，进行字长位扩展各芯片组内部的单元地址是A12A0由全0到全1(2) ROM、RAM与CPU的连接如图：8、设存储器容量为64M，字长为64位，模块数m=8，分别用顺序和交叉方式进行组织。存储周期T100ns，数据
10、总线宽度为64位，总线传送周期，t=50ns。求：顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?解：顺序存储器和交叉存储器连续读出m = 8个字的信息总量都是：q = 64位8 = 512位顺序存储器和交叉存储器连续读出8个字所需的时间分别是：t1 = mT = 8100ns = 810-7s t2 = T+(m-1) = 100ns+750ns = 450 ns = 4.510-7 s顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是： W1=q/t1=512/(810-7)=64107位/s W2=q/t2=512/(4.510-7)=113.8107 位/s9、CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2
11、420次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为240ns，求cache主存系统的效率和平均访问时间。解：cache的命中率：主存慢于Cache的倍率：Cache/主存系统的效率：平均访问时间：10、已知cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，cache/主存系统平均访问时间为50ns，求cache的命中率是多少?解：已知cache主存系统平均访问时间ta=50ns由于所以有11、某计算机采用四体交叉存储器，今执行一段小循环程序，此程序放在存储器的连续地址单元中，假设每条指令的执行时间相等，而且不需要到存储器存取数据，请问在下面两种情况中（执行
12、的指令数相等），程序运行的时间是否相等。(1) 循环程序由6条指令组成，重复执行80次。(2) 循环程序由8条指令组成，重复执行60次。解：设取指周期为T，总线传送周期为，每条指令的执行时间相等，并设为t0，存储器采用四体交叉存储器，且程序存放在连续的存储单元中，故取指令操作采用流水线存取方式，两种情况程序运行的总的时间分别为：(1) t = (T+5+6t0)*80 = 80T+400+480 t0(2) t = (T+7+8t0)*60 = 60T+420+480 t0所以不相等12、一个由主存和Cache组成的二级存储系统，参数定义如下：Ta为系统平均存取时间，T1为Cache的存取时间
13、，T2为主存的存取时间，H为Cache命中率，请写出Ta与T1、T2、H参数之间的函数关系式。解：13、一个组相联cache由64个行组成，每组4行。主存储器包含4K个块，每块128个字。请表示内存地址的格式。解：主存4K个块，每块128个字，共有4K128=219个字，故主存的地址共19位；共4K个块，故块地址为12位；每块128个字，故块内的字地址为7位Cache有64行，每组4行，共16组，故组号4位，组内页号2位组相联方式是组间直接映射，组内全相联映射方式；所以主存的块地址被分为两部分：低4位为在cache中的组号，高8位为标记字段，即19位内存地址的格式如下：tag组号字地址8位4位
14、7位14、有一个处理机，内存容量1MB，字长1B，块大小16B，cache容量64KB，若cache采用直接映射式，请给出2个不同标记的内存地址，它们映射到同一个cache行。解：Cache共有，行号为12位采用直接映射方式，所以cache的行号i与主存的块号j之间的关系为：，m为cache的总行数20位的内存地址格式如下：tag行号字地址4位12位4位两个映射到同一个cache行的内存地址满足的条件是：12位的行号相同，而4位的标记不同即可，例如下面的两个内存地址就满足要求：0000 000000000000 0000=00000H与0001 000000000000 0000=10000H
15、15、假设主存容量16M32位，cache容量64K32位，主存与cache之间以每块432位大小传送数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出主存地址格式。解：由已知条件可知Cache共有，行号为14位主存共有，块地址为22位，由行号和标记组成cache的行号i与主存的块号j之间的关系为：，m为cache的总行数设32位为一个字，且按字进行编址，则24位的内存地址格式如下：tag行号字地址8位14位2位补充：从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案： A多体交叉存储主要解决扩充容量问题。 B访问存储器的请求是由CPU发出的。 Ccache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于cache。 Dcache的功能全由硬件实现。答： D-