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计算机组成原理第二版课后习题答案

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存储器

1. 解释概念:主存、辅存、 Cache RAM SRAM DRAM ROM PROM EPROM/IEEPROMCDROJMFIash Memory。

答:主存:主存储器,用于存放正在执行的程序和数据。 接进行随机读写,访问速度较高。

辅存:辅助存储器,用于存放当前暂不执行的程序和数据,以及 一些需要永久保存的信息。

CPU可以直

Cache:高速缓冲存储器,介于 CPU和主存之间,用于解决 CPU 和主

存之间速度不匹配问题。

RAM半导体随机存取存储器,主要用作计算机中的主存。 SRAM静态半导体随机存取存储器。 DRAM动态半导体随机存取存储器。

ROM掩膜式半导体只读存储器。由芯片制造商在制造时写入内 容,以后只

能读出而不能写入。

PROM可编程只读存储器,由用户根据需要确定写入内容,只能 写入一

次。

EPROM紫外线擦写可编程只读存储器。需要修改内容时,现将 其全部内

容擦除,然后再编程。擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷 泄露而实现。

EEPROM电擦写可编程只读存储器。 CDROM只读型光盘。

Flash Memory :闪速存储器。或称快擦型存储器。

2. 计算机中哪些部件可以用于存储信息?按速度、

序说明。

容量和价格/位排

答:计算机中寄存器、Cache主存、硬盘可以用于存储信息。

按速度由高至低排序为:寄存器、Cache主存、硬盘; 按容量由小至大排序为:寄存器、

Cache主存、硬盘;

按价格/位由高至低排序为:寄存器、Cache主存、硬盘。

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, 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CACH之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。 而主存 与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 而速度接近于主

的一部分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。

4. 说明存取周期和存取时间的区别。

解:存取周期和存取时间的主要区别是: 存取时间仅为完成一次操作 的时间,而存取周期不仅包含操作时间,还包含操作后线路的恢复时 间。即:

存取周期二存取时间+恢复时间

5?什么是存储器的带宽?若存储器的数据总线宽度为 32位,存取周 期为200ns,则存储器的带宽是多少?

解:存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。

存储器带宽 二1/200ns X 32位二160M 位/秒二20MB/秒二5M 字/秒 注意:字长32位,不是16位。(注:1ns=109s)

6. 某机字长为32位,其存储容量是64KB按字编址它的寻址范围 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,按字节编址的寻址范围就是 64K

如按字编址,其寻址范围为:64K /

(32/8 ) = 16K

字节地址

字地址

主存字地址和字节地址的分配情况: 如图

7. 一个容量为16KX 32位的存储器,其地址线和数据线的总和是多 少?当选

用下列不同规格的存储芯片时,各需要多少片?

1KX 4 位,2KX 8 位,4KX 4 位,16KX 1 位,4KX 8 位,8KX 8 位

解:地址线和数据线的总和 二14 + 32 = 46 根;

选择不同的芯片时,各需要的片数为:

1KX 4: (16KX 32) / (1KX 4) = 16 X 8 = 128 片 2KX 8: (16KX 32) / (2KX 8) = 8 X 4 = 32 片 4KX 4: (16KX 32) / (4KX 4) = 4 X 8 = 32 片 16KX 1: (16KX 32) /

(16KX 1) = 1 X 32 = 32 片

4KX 8: (16KX 32) / (4KX 8) = 4 X 4 = 16 片 8KX 8: (16KX 32) / (8KX 8) = 2 X 4 = 8 片 8. 试比较静态RAM和动态RAM

答:略。(参看课件)

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内,集中安排一段时间进行刷新, 存在CPU访存死时间。

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衷。

10. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种?

解:半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种:线选法和重合法。

线选法:地址译码信号只选中同一个字的所有位,结构简单,费 器材; 重合法:地址分行、列两部分译码,行、列译码线的交叉点即为 所选单元。这种方法通过行、列译码信号的重合来选址,也称矩阵译 码。可大大节省器材用量,是最常用的译码驱动方式。

11. 一个8KX 8位的动态RAM芯片,其内部结构排列成 256X256形 式,存

取周期为0.1卩s。试问采用集中刷新、分散刷新和异步刷新 三种方式的刷新间隔各为多少?

解:采用分散刷新方式刷新间隔为:2ms,其中刷新死时间为:256 X

0.1 口 s=25.6 口 s

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