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计算机组成原理(第四版)


2.2 存储器的带宽有何物理意义?存储器总线宽度为32 位,存取周期为250nS,这个存储器带宽是多少? 解:存储器的带宽是指每秒钟访问的二进制位的数目。 其物理意义是一个以存储器为中心的机器可以获取 的信息传输速度。 若存储周期为250ns,则工作速度=1/ 250ns , 所以,存储器带宽=工作速度×总线宽度 =1/250ns*32bit =1/250X10-9 × 32 bps =32X109 /250 bps =128X106 bps =128M bps
2.6 下面关于存储器的描述,请选则正确的叙述。 (1)CPU访问存储器的时间是由存储体的容量决定的, 存储容量越大,访问存储器所需的时间就越长; (2)因为动态存储器是破坏性读出,必须不断地刷新; (3)随机半导体存储器(RAM)中的任何一个单元都可以 访问; (4)固定存储器(ROM)中的任何一个单元不能随机访问. (5)一般情况下,ROM和RAM在存储体中是统一编址的. (6)由于半导体存储器加电后才能存储数据,断电后数 据就丢失了,因此,用EPROM做的存储器,加电后 必须重写原来的内容。
2.12 已知某8位机的主存采用半导体存储器,其地址 码为18位,若使用4Kx4位的静态RAM芯片组成该 机所允许的最大主存空间,并选用模板块结构,问: (1)若每个模板块为32KX8位,共需几个模板块? (2)每个模板内共有多少片RAM芯片? (3)主存共需多少RAM芯片? CPU如何选择各模板? 解:该机的地址码为18b,字长8b,故该机的主存容 量为218X8b=28 X 210 X 8 b= 256KB, (1)若每个模板块为32K X 8b, 则需要256K / 32K=8(块)。 (2)每个模板块需要32/4X8/4=8X2=16片。 (3)主存共需16X8=128片。CPU可用3位地址码选 择8个模板块。
2.3 ROM与RAM两者的差别是什么? 解:ROM、RAM都是主存储器的一部分,但它们有 很多差别: (1)RAM是随机存取存储器,ROM是只读存取存储 器; (2)RAM是易失性的,一旦掉电,则所有信息全部 丢失;ROM是非易失性的,其信息可以长期保存, 常用于存放一些固定用的数据和程序,比如计算机 的自检程序CMOS、BIOS、汉字库等。 2.4 指出下列存储器哪些是易失性的? 哪些是非易 失性的? 哪些是读出破坏性的? 哪些是非读出破坏 性的? 动态RAM,静态取RAM,ROM,Cache, 磁盘,光盘。 解: 动态RAM、静态RAM、Cache是易失性的,ROM、 磁盘、光盘是非易失性的。动态RAM是读出破坏性 的,其余均为非读出破坏性的。
解:(1)F。主存是随机存储器,CPU访问任何单元的 时间都是相同的,同容量的大小没有关系。 (2)F。刷新不仅仅是因为存储器是破坏性读出,还 在于动态存储器在存储数据时,存储器不做任何操 作时,电荷也会泄漏,为保证数据的正确性,必须 使数据周期性地再生,即刷新。 (3)T。 (4)F。ROM只是把信息固定地存放在存储器中, 而访问存储器仍然是随机的。 (5)T。在计算机设计中,往往把RAM和ROM的整 体作主存,因此,RAM和ROM一般是统一编址的。 (6)F。EPROM是只读存储器,与半导体随机存储 器制作工艺不同,不会因掉电丢失数据。
2.13 某计算机的存储容量是64KB,若按字节寻址, 则寻址的范围为 (1) ,需要地址线 (2) 根,数据线 (3) 根;若字长为32位,按字编址,寻址的范围 (4)。 (1)A.64K B.32K C.16K D.8K (2)A.64 B.16 C.8 D. 6 (3)A.32 B.16 C .8 D. 4 (4)A.64K B.32K C.16K D.8K 解:(1)A。计算机的存储容量为64KB,按字节寻址, 其范围就是主存的容量。 (2)B。64KB需要216个状态来表示,即需16根地址线. (3)C。按字节寻址,每个数据的长度为8位,因此需要 8根数据线。 (4)C。字长32位,按字寻址,每个数据的长度为32位 =4B,主存的总容量为64KB,则共有单元个数为 64K/4=16K。
CS1 =A10 A11,CS2 =A10 A11
0 10
A11 A10 A0~9
地址总线
CPU
A0~9, 10 CS0 ROM
2K×8位
R
CS1
A0~9
CS2 R/W
A0~9
1K×8位
R/W
1K×8位
D0~7 D0~7 数据总线 RD 控制总线
D0~7
D0~7
2.15 请画出八体交叉主存系统中的编址方式。 解:在多体交叉主存系统中可以采用两种编址方 式——低位交叉和高位交叉。 低位交叉编址:
2.17 欲将10011101写入磁表面存储器中: (1) 分别画出归零制、不归零制和调频制的写入电流 波形。 (2)改进不归零制(NRZl)的记录原则是见“1”就翻。 即当记录“1”时写电流要改变方向;记录“0”时不 改变方向。画出它的电流波。 (3)改进调频制(MFM)与调频制方式区别在于:FM在 信息元交界处写电流总要改变一次方向;而MFM仅 当连续记录两个“0”时,信息交界处翻转一次;其 他情况不翻转。画出MFM的写电流波形。
M1
2n 2n+1 . . 3n-1
M2
3n 3n+1 . . 4n-1
M3
4n 4n+1 . . 5n-1
M4
5n 5n+1 . . 6n-1
M5
6n 6n+1 . . 7n-1
M6
7n 7n+1 . . 8n-1
M7
2.16 在八体交叉主存系统中,若每体并行读出两个
字,每字长两个字节,主存周期为T,求该存储器 的最大带宽。 解:存储器带宽是指单位时间内能读出的二进制 位数。若每体能并行读出2个字,八体交叉存储器 在1个周期内最多可读出16个字,每个字长为2个 字节,即16bit,则此存储器的带宽=16X16bit/T= 256bit/T。
… .
D
D
A15
D
.
D
..
D
16片 64K×1
.A14
A15
.
D
D
D
D
D
D
D
16片 64K×1
.A14
A15
.A14
A15
A0
A0
A0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
64K×1 A0
2.9 2114是排列成64 x 64阵列的六管存储芯片,试 问组成4K x l6位的存储器,共需少片2114? 画出 逻辑框图。 解:Intel 2114芯片一片的容量为1Kx4位,要组成 4KXl6位的存储器,需要2114芯片 4K/l x l6/4=16(片)。 片内地址需要10根地址线,用A0~A9,片选需要2 位地址线,用A10~A11。
数 D 据 5 D4 总 D3 D2 线 D1
D0
片 选 译 码
D15
地 A17 址 A16 总 A 线 A 15
14
A0

A15 A D14 A0
D
A15 A 14 D
D
D
A15 A 14 D
D
D
D
D
D D D
D
… ..

.
16片
.. D D .
.A14
D
A0
16片 64K×1

D A D0 . D
D15 数 D14
据 总 D3 D2 线 D1
D0

A0 A1 A9
A0 A1 A9
A0 A1 A9
A0 A1 A9

地 址 总 线
A10 A11

片 选 译 码

1Kx4
CS WB

1Kx4
CS WB
1Kx4
CS WB
1Kx4
CS WB
WB
2.11 设某机采用1Kx4位的动态RAM芯片(片内是 64x64结构)组成的16Kx8位的存储器。请回答: (1)设计该存储器共需几片RAM芯片? (2)画出存储体组成框图? 解: (1) 存储器共需16/1 x 8/4=32片 (2) 存储器组成框图(略)。
2.5 术语:存储元、存储单元、存储体、存储 单元地址,有何联系和区别?
存储元:存储一位二进制信息的基本单元电路。 存储单元:由若干存储元组成。一台机器的所有存储 单元长度相同,一般由8的整数倍个存储元构成。 存储体:是存储单元的集合,它由许多存储单元组成, 用来存储大量的数据和程序。 存储器单元地址:计算机在存取数据时,以存储单元 为单位进行存取。为区别不同单元,给每个存储单 元赋予地址,每个存储单元都有一条唯一的字线与 存储单元地址编码对应。
计算机组成原理教程
第二章习题选解
2.1 说明存储器的存取时间与存取周期之间的联系与 区别。 解: (参见P62) 存取时间TA是指存储器从接收到CPU发来的读写 有关信号开始,到读出/写入数据所需的时间。而存 取周期TW是指连续两次读写存储器所需的最小时间 间隔。 存取时间和存取周期都是反映存储器存取速度 的指标,存取周期大于存取时间。在存储器进行读 写操作时,由于存储元件本身的性能,做完一次存 或取之后,不能马上进行另外的存或取,需要一段 稳定和恢复时间。存取周期就是存取时间加上存储 单元的恢复稳定时间。
2.14 某存储器容量4K,其中ROM 2KB,选用EPROM 2Kx8/片,RAM 2KB,选用芯片RAM 1Kx8/片;地址 线A11~A0。写出全部片选信号的逻辑式。 解:根据要求ROM的容量为2KB,故只需1片EPROM 而RAM的容量为2KB, RAM芯片容量为1KB,故需2 片。对于ROM片内地址为11位,用地址线的A10~ A0 这11根地址线,RAM片地址为10位,用地址线的 A9~A0这10根地址线。主存中有3片芯片,至少需要 2位地址信号加以区别,按其总容量需要12根地址 线,可以考虑用1根地址线A11作为区别。 EPROM和RAM的片选信号,对于2片RAM芯片可利 用A10来区别其片选信号。设EPROM的片选信号为 CS0,两片RAM的片选信号为CS1, CS2,由此可得到 如下的逻辑式: CS =A
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