白中英計(jì)算機(jī)組成原理第三章答案-2

第3章 內(nèi)部存儲(chǔ)器第一頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。1、設(shè)有一個(gè)具有20位地址和32位字長(zhǎng)的存儲(chǔ)器，問：①該存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)多少字節(jié)的信息？存儲(chǔ)容量=存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)×每單元字節(jié)數(shù)=

220×32

bit②如果存儲(chǔ)器有512K×8位SRAM芯片組成，需要多少片?需要做存儲(chǔ)芯片的字位擴(kuò)展；位擴(kuò)展：4片512K×8位芯片構(gòu)成512K×32位的存儲(chǔ)組；字?jǐn)U展：2組512K×32位存儲(chǔ)組構(gòu)成1M×32位的存儲(chǔ)器；因此，共需要2×4=8片給定的SRAM芯片③需要多少位地址做芯片選擇？字?jǐn)U展的是2個(gè)存儲(chǔ)組，因此，需1位地址做片選。第二頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。3、用16K×8位的DRAM芯片構(gòu)成64K×32位存儲(chǔ)器，問：（1）畫出該存儲(chǔ)器的組成邏輯框圖。由16K×8位的芯片字位擴(kuò)展構(gòu)成64K×32位的存儲(chǔ)器；·位擴(kuò)展：由4片16K×8位的芯片構(gòu)成16K×32位的存儲(chǔ)組；·字?jǐn)U展：由4組16K×32位存儲(chǔ)組構(gòu)成16K×32位的存儲(chǔ)器；·因此，4個(gè)存儲(chǔ)組的片選信號(hào)應(yīng)由最高兩位地址A14和A15產(chǎn)生；·該存儲(chǔ)器的組成邏輯框圖如下：2:4譯碼器A14A15CS3CS2CS0CS1A13~A0D0~D7/WE第三頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。位擴(kuò)展A13~A0

/CS16K×8RAMD7~D0

/WEA13~A0

/CS16K×8RAMD7~D0

/WE16K×8RAMA13~A0D7

~

D0/CS/WE16K×8RAMA13~A0D7

~

D0/CS/WE/CSA13~A0D7~D0D15~D8D23~D16D31~D23/WE第四頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。字?jǐn)U展A13~A0

/CS16K×32存儲(chǔ)組D31~D0

/WEA13~A0

/CS16K×32存儲(chǔ)組D31~D0

/WEA13~A0

/CS16K×32存儲(chǔ)組D31

~D0

/WEA13~A0

A13~A0

/CS16K×32存儲(chǔ)組D31~D0

/WED31~D0/

WE

74LS139/G1B

A/Y0/Y1/Y2/Y3/MREQA14A15第五頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。3、用16K×8的DRAM芯片構(gòu)成64K×32位存儲(chǔ)器，要求：(2)設(shè)儲(chǔ)器讀/寫周期為0.5μs，CPU在1μs內(nèi)至少要訪問一次。試問采用哪種方式比較合理？?jī)纱嗡⑿碌淖畲髸r(shí)間間隔是多少？對(duì)全部存儲(chǔ)單元刷新一遍所需的實(shí)際刷新時(shí)間是多少？假定16K×8位的DRAM芯片的存儲(chǔ)矩陣是128行×(128×8)列；若集中刷新，則有128行×0.5us=64us的死時(shí)間，不合適；若分散刷新，則每訪存一次需要1us，也不合適；所以，應(yīng)采用異步式刷新方式。假定DRAM芯片的刷新周期為2ms兩行的刷新間隔為：2ms/128=0.015625ms=15.625us若取15.5us作為實(shí)際的刷新間隔刷新存儲(chǔ)體一遍實(shí)際所用時(shí)間為：15.5us×128＝1984us

=

1.984ms第六頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。6、用32K×8位的EPROM芯片組成128K×16位的只讀存儲(chǔ)器，試問：①

數(shù)據(jù)寄存器多少位？因?yàn)橄到y(tǒng)數(shù)據(jù)總線為16位，所以數(shù)據(jù)寄存器16位②

地址寄存器多少位？因?yàn)榇鎯?chǔ)器容量為128K，需系統(tǒng)地址總線17位，所以地址寄存器17位③

共需多少個(gè)EPROM芯片？所需芯片總數(shù)：(128K/32K)×(16/8)=8片第七頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。6、用32K×8位的EPROM芯片組成128K×16位的只讀存儲(chǔ)器，試問：（4）畫出此存儲(chǔ)器的組成框圖。CPU地址寄存器數(shù)據(jù)寄存器2:4譯碼器~CS332K32K32K32K×8×8×8×832K32K32K32K×8×8×8×8CS3CS2CS1CS0A16CS0A15第八頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。8、設(shè)存儲(chǔ)器容量為64M，字長(zhǎng)為64位，模塊數(shù)m=8，分別用

順序和交叉方式進(jìn)行組織。存儲(chǔ)周期T=100ns，數(shù)據(jù)總線寬度為64位，總線傳送周期τ=50ns。求：順序存儲(chǔ)器和交叉存儲(chǔ)器的帶寬各是多少？順序存儲(chǔ)器和交叉存儲(chǔ)器連續(xù)讀出m=8個(gè)字的數(shù)據(jù)信息量為：q=8×64=512位順序存儲(chǔ)器所需要的時(shí)間為t1

=

m×T

=8×100ns

=800ns

=8×10-7s故順序存儲(chǔ)器的帶寬為W1=

q/t1

=

512/(8×10-7)

=

64×107[bit/s]交叉存儲(chǔ)器所需要的時(shí)間為t2

=

T+

(m-1)×τ=

100ns

+

(8-1)×50ns

=

450ns

=4.5×10-7s故交叉存儲(chǔ)器的帶寬為W1=

q/t2

=

512/(4.5×10-7)

=

113.8×107[bit/s]第九頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。9、CPU執(zhí)行一段程序時(shí)，cache完成存取的次數(shù)為2420次，主存完成存取的次數(shù)為80次，已知cache存儲(chǔ)周期為40ns，主存存儲(chǔ)周期為240ns，求cache/主存系統(tǒng)的效率和平均訪問時(shí)間。命中率h

=

Nc/(Nc+Nm)

=

2420/(2420+80)

=

0.968主存與Cache的速度倍率r=tm/tc

=240ns/40ns=6訪問效率e

=

1/(r+(1-r)h)

=

1/(6+(1-6)×0.968)

=

86.2%平均訪問時(shí)間ta

=

tc/e

=

40ns/0.862

=

46.4ns第十頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。10、已知/view21/M00/15/11/wKh2DmGRehWAbtYeAAHGaeD9e13、一個(gè)組相聯(lián)Cache由64個(gè)行組成，每組4行。主存儲(chǔ)器包含4K個(gè)塊，每塊128字。請(qǐng)表示內(nèi)存地址的格式。組相聯(lián)映射下的主存地址格式如下：每塊128字，假定主存以字進(jìn)行組織塊內(nèi)的字地址需要7位Cache由64個(gè)行組成，每組4行Cache中共包含16組，需4位組號(hào)主存包含4K個(gè)塊主存塊號(hào)為12位主存標(biāo)記位有12－4=8位主存標(biāo)記組號(hào)塊內(nèi)地址8位4位7位第十二頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。14、某機(jī)主存容量1MB，字長(zhǎng)1B，塊大小16B，Cache容量64KB，若Cache采用直接映射方式，請(qǐng)給出2個(gè)不同標(biāo)記的內(nèi)存地址，它們映射到同一個(gè)Cache行。直接映射下的主存地址格式如下：·

每塊16B塊內(nèi)的字節(jié)地址需要4位Cache容量64KB主存容量1MB共包含4K行

Cache塊號(hào)12位主存地址20位主存標(biāo)記位20－12－4=4位兩個(gè)滿足題目要求的主存地址：0000

1001

0000

1110

00000001

1001

0000

1110

0000主存標(biāo)記Cache行號(hào)塊內(nèi)地址4位12位4位第十三頁，編輯于星期日：四點(diǎn)四十三分。15、假設(shè)主存容量16M×32位，Cache容量64K×32位，主存與Cache之間以每塊4×32位大小傳送數(shù)據(jù)，請(qǐng)確定直接映射方式的有關(guān)參數(shù)，并畫出主存地址格式。直