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计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题详解

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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,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。

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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 = 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 = 1/200ns ×32位 = 160M位/秒 = 20MB/秒 = 5M字/秒 注意:字长32位,不是16位。(注:1ns=10-9s)

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0000H0001H0002H0003H0004H0005H0006H0007H0008H0009H0000H 0001H0002H主存字地址和字节地址的分配情况:如图

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7. 一个容量为16K×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?

1K×4位,2K×8位,4K×4位,16K×1位,4K×8位,8K×8位 解:地址线和数据线的总和 = 14 + 32 = 46根;

选择不同的芯片时,各需要的片数为:

1K×4:(16K×32) / (1K×4) = 16×8 = 128片 2K×8:(16K×32) / (2K×8) = 8×4 = 32片 4K×4:(16K×32) / (4K×4) = 4×8 = 32片 16K×1:(16K×32)/ (16K×1) = 1×32 = 32片 4K×8:(16K×32)/ (4K×8) = 4×4 = 16片 8K×8:(16K×32) / (8K×8) = 2×4 = 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。

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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8K×8位的动态RAM芯片,其内部结构排列成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:256×0.1μs=25.6μs

采用分散刷新方式刷新间隔为:256×(0.1μs+×0.1μs)=51.2μs 采用异步刷新方式刷新间隔为:2ms

12. 画出用1024×4位的存储芯片组成一个容量为64K×8位的存储器逻辑框图。要求将64K分成4个页面,每个页面分16组,指出共需多少片存储芯片。 解:设采用SRAM芯片,则:

总片数 = (64K×8位) / (1024×4位)= 64×2 = 128片

题意分析:本题设计的存储器结构上分为总体、页面、组三级,因此画图时

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也应分三级画。首先应确定各级的容量:

页面容量 = 总容量 / 页面数 = 64K×8 / 4 = 16K×8位,4片16K×8字串联成64K×8位

组容量 = 页面容量 / 组数 = 16K×8位 / 16 = 1K×8位,16片1K×8位字串联成16K×8位

组内片数 = 组容量 / 片容量 = 1K×8位 / 1K×4位 = 2片,两片1K×4位芯片位并联成1K×8位

存储器逻辑框图:(略)。

13. 设有一个64K×8位的RAM芯片,试问该芯片共有多少个基本单元电路(简称存储基元)?欲设计一种具有上述同样多存储基元的芯片,要求对芯片字长的选择应满足地址线和数据线的总和为最小,试确定这种芯片的地址线和数据线,并说明有几种解答。

解:存储基元总数 = 64K×8位 = 512K位 = 219位;

思路:如要满足地址线和数据线总和最小,应尽量把存储元安排在字向,因为地址位数和字数成2的幂的关系,可较好地压缩线数。

设地址线根数为a,数据线根数为b,则片容量为:2a×b = 219;b = 219-a; 若a = 19,b = 1,总和 = 19+1 = 20; a = 18,b = 2,总和 = 18+2 = 20; a = 17,b = 4,总和 = 17+4 = 21; a = 16,b = 8,总和 = 16+8 = 24; …… ……

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计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题详解

.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
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