第四章 作业答案 4.1 解释概念:主存、辅存,Cache, RAM, SRAM, DRAM, ROM, PROM ,EPROM ,EEPROM CDROM, Flash Memory.
解:1主存:主存又称为存,直接与CPU交换信息。
2辅存:辅存可作为主存的后备存储器,不直接与CPU交换信息,容量比主存大,速度比主存慢。
3 Cache: Cache缓存是为了解决主存和CPU的速度匹配、提高访存速度的一种存储器。它设在主存和CPU之间,速度比主存快,容量比主存小,存放CPU最近期要用的信息。
4 RAM; RAM是随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。 5 SRAM: 是静态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。靠触发器原理存储信息,只要不掉电,信息就不会丢失。
6 DRAM 是动态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。靠电容存储电荷原理存储信息,即使电源不掉电,由于电容要放电,信息就会丢失,故需再生。
7 ROM: 是只读存储器,在程序执行过程中只能读出信息,不能写入信息。 8 PROM: 是可一次性编程的只读存储器。
9 EPROM 是可擦洗的只读存储器,可多次编程。 10 EEPROM: 即电可改写型只读存储器,可多次编程。 11 CDROM 即只读型光盘存储器。
12 Flash Memory 即可擦写、非易失性的存储器。
4.3 存储器的层次结构主要体现在什么地方?为什么要分这些层次?计算机如何管理这些层次?
答:存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用,即从整体运行的效果分析,CPU访存速度加快,接近于Cache的速度,而寻址空间和位价却接近于主存。 主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用,即从程序员的角度看,他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存,而速度接近于主存。
综合上述两个存储层次的作用,从整个存储系统来看,就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。
主存与Cache之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存—辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现,即将主存与辅存的一部份通过软硬结合的技术组成虚拟存储器,程序员可使用这个比主存实际空间(物理地址空间)大得多的虚拟地址空间(逻辑地址空间)编程,当程序运行时,再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此,这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。
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4. 6. 某机字长为32位,其存储容量是64KB,按字编址其寻址围是多少?若主存以字节编址,试画出主存字地址和字节地址的分配情况。 解:存储容量是64KB时,
(1)按字节编址的寻址围就是64KB.
(2)按字寻址围 = 64K×8 / 32=16K字 按字节编址时的主存地址分配图如下:
字地址 字节地址
0 4
16K ……
65528 65532
0 4 1 5 2 6 3 7
讨论:
1、 在按字节编址的前提下,按字寻址时,地址的位数仍为16位,即地址编码围仍为0~64K-1,但字(数)空间为16K字,字地址不连续。 2、 字寻址的单位为:字,不是B(字节)
4.8. 试比较静态RAM和动态RAM。
答:静态RAM和动态RAM的比较见下表: 特性 存储信息 破坏性读出 需要刷新 送行列地址 运行速度 集成度 发热量 存储成本 功耗 可靠性 可用性 适用场合
SRAM 触发器 非 不要 同时送 快 低 大 高 高 高 使用方便 高速小容量存储器
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DRAM 电容 是 需要 分两次送 慢 高 小 低 低 低 不方便 大容量主存
4.9. 什么叫刷新?为什么要刷新?说明刷新有几种方法。 解:刷新——对DRAM定期进行的全部重写过程;
刷新原因——因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充,因此安排了定期刷新操作;
常用的刷新方法有三种——集中式、分散式、异步式。
集中式:在最大刷新间隔时间,集中安排一段时间进行刷新;
分散式:在每个读/写周期之后插入一个刷新周期,无CPU访存死时间; 异步式:是集中式和分散式的折中。
4.11. 一个8K×8位的动态RAM芯片,其部结构排列成256×256形式,存取周期为0.1μs。试问采用集中刷新、分散刷新及异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少?
注:该题题意不太明确。实际上,只有异步刷新需要计算刷新间隔。 解:设DRAM的刷新最大间隔时间为2ms,则
异步刷新的刷新间隔 =2ms/256行 =0.0078125ms =7.8125μs 即:每7.8125μs刷新一行。
集中刷新时,刷新最晚启动时间=2ms-0.1μs×256行 =2ms-25.6μs=1974.4μs 集中刷新启动后 刷新间隔 = 0.1μs 即:每0.1μs刷新一行。 集中刷新的死时间 =0.1μs×256 =25.6μs
分散刷新的刷新间隔 =0.1μs×2 =0.2μs 即:每0.2μs刷新一行。
分散刷新一遍的时间 =0.1μs×2×256行 =51.2μs 则 分散刷新时, 2ms可重复刷新遍数 =2ms/ 51.2μs ≈39遍
4.14. 某8位微型机地址码为18位,若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器,试问:
(1)该机所允许的最大主存空间是多少?
(2)若每个模块板为32K×8位,共需几个模块板? (3)每个模块板共有几片RAM芯片? (4)共有多少片RAM?
(5)CPU如何选择各模块板? 解:
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(1)2 = 256K,则该机所允许的最大主存空间是256K×8位(或256KB); (2)模块板总数 = 256K×8 / 32K×8 = 8块;
(3)板片数 = 32K×8位 / 4K×4位= 8 × 2 = 16片; (4)总片数 = 16片× 8 = 128片;
(5)CPU通过最高3位地址译码选板,次高3位地址译码选片。地址格式分配如下:
17 15 14 12 11 0
3 3 12
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计算机组成原理第四章作业答案(终板)
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