第三章課后習(xí)題答案 預(yù)覽

信息科學(xué)與技術(shù)馬

歌第三章多層次的存儲器1、設(shè)有一個具有20位地址和32位字長的存儲器，問：(1)該存儲器能存儲多少個字節(jié)的信息？□存儲容量=存儲單元個數(shù)×每單元字節(jié)數(shù)=220

×32bit(2)如果存儲器由512K×8位SRAM芯片組成，需要多少片？□需要做存儲芯片的字位擴展；位擴展：4片512K×8位芯片構(gòu)成512K×32位的存儲組；字擴展：2組512K×32位存儲組構(gòu)成1M×32位的存儲組；□因此，共需要2×4=8片給定的SRAM芯片(3)需要多少位地址作芯片選擇？□字擴展的是2個存儲組，因此，需1位地址做片選2、已知某64位機主存采用半導(dǎo)體存儲器，其地址碼為26位，若使用4M×8位的DRAM芯片

組成該機所允許的最大主存空間，并選用內(nèi)存條結(jié)構(gòu)形式，問：(1)若每個內(nèi)存條為16M×64位，共需幾個內(nèi)存條？□內(nèi)存條塊數(shù)=主存容量÷每個內(nèi)存條容量=226

÷224

=4塊(2)每個內(nèi)存條內(nèi)共有多少DRAM芯片？□需要做存儲芯片的字位擴展；位擴展：8片4M×8位芯片構(gòu)成4M×64位的存儲組；字擴展：4組4M×64位存儲組構(gòu)成16M×64位的存儲組；□因此，共需要4×8=32片給定的DRAM芯片2、已知某64位機主存采用半導(dǎo)體存儲器，其地址碼為26位，若使用4M×8位的DRAM芯片組成該機所允許的最大主存空間，并選用內(nèi)存條結(jié)構(gòu)形式，問：(3)主存共需多少DARM芯片？CPU如何選擇各內(nèi)存條？□主存共需4×32=128片DRAM芯片□每個內(nèi)存條有32片DRAM芯片，容量為16M×64位，需24根地址線（A23~A0）完成內(nèi)存條內(nèi)存儲單元尋址。一共有4塊內(nèi)存條，采用2根高位地址線（A25~A24），通過2:4譯碼器譯碼產(chǎn)生片選信號對各模塊板進行選擇。3、用16K×8位的DRAM芯片構(gòu)成64K×32位存儲器，要求：(1)畫出該存儲器的組成邏輯圖。由16K×8位的芯片字位擴展構(gòu)成64K×32位的存儲器；根據(jù)題意，存儲器總?cè)萘繛?4K×32位，故地址線總需16位；位擴展：4片16K×8位芯片構(gòu)成16K×32位的存儲組；字擴展：4組16K×32位存儲組構(gòu)成64K×32位的存儲組；因此，共需4×4=16片DRAM芯片。芯片本身地址線占14位，所以采用位并聯(lián)與地址串聯(lián)相結(jié)合的方法來組成整個存儲器。4個存儲組的片選信號應(yīng)由最高兩位地址A14和A15產(chǎn)生。3、用16K×8位的DRAM芯片構(gòu)成64K×32位存儲器，要求：(1)畫出該存儲器的組成邏輯圖。由16K×8位的芯片字位擴展構(gòu)成64K×32位的存儲器；該存儲器的組成邏輯框圖如下：位擴展字擴展3、用16K×8位的DRAM芯片構(gòu)成64K×32位存儲器，要求：(2)設(shè)存儲器讀/寫周期為0.5μs，CPU在1μs內(nèi)至少要訪問一次。試問采用哪種刷新方式比較合理？兩次

刷新的最大時間間隔是多少？對全部存儲單元刷新

一遍所需的實際刷新時間是多少？□假定16K×8位的DRAM芯片的存儲矩陣是128行×(128×8)列；若集中刷新，則有128行×0.5μs

=64μs的死時間（讀/寫操作停止，數(shù)據(jù)線輸出被封鎖），不合適；若分散刷新，則每訪存一次需要1μs，也不合適；所以，應(yīng)采用異步式刷新方式?！跫俣?，DRAM芯片的刷新周期為2ms；兩行的刷新間隔為：2ms/128=0.015625ms=15.625μs；□若取15.5μs作為實際的刷新間隔；刷新存儲體一遍實際需要時間：15.5μs×128=1984μs=1.984ms；7、某機器中，已知配有一個地址空間為0000H~3FFFH的ROM區(qū)域?，F(xiàn)在再用一個RAM

芯片（8K×8）形成40K×16位的RAM區(qū)域，起始地址為6000H。假設(shè)RAM芯片有CS和WE信號控制端。CPU的地址總線為A15~A0，數(shù)據(jù)總線為

D15~D0，控制信號為R/W（讀/寫），MREQ（訪存），要求：(1)畫出地址譯碼方案?！跽麄€存儲器的地址空間分布如圖所示：7、某機器中，已知配有一個地址空間為0000H~3FFFH的ROM區(qū)域。現(xiàn)在再用一個RAM

芯片（8K×8）形成40K×16位的RAM區(qū)域，起始地址為6000H。假設(shè)RAM芯片有CS和WE信號控制端。CPU的地址總線為A15~A0，數(shù)據(jù)總線為

D15~D0，控制信號為R/W（讀/寫），MREQ（訪存），要求：(2)將ROM與RAM同CPU連接。存儲器組成方案如下：組內(nèi)地址A12~A0；小組譯碼器使用3:8譯碼器；RAM1~RAM5各用兩片8K*8的芯片位并聯(lián)連接8、設(shè)存儲器容量為64M，字長為64位，模塊數(shù)m=8，分別用順序和交叉方式進行組織。存儲周期T=100ns，數(shù)據(jù)總數(shù)寬度為64位，總線傳送周期τ=50ns。求：順序存儲器和交叉存儲器的帶寬各是多少？順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出m=8個字的信息總量都是：□q=64位×8=512b順序存儲器和交叉存儲器連續(xù)讀出8個字所需的時間分別是：□t1=m

×

T=8

×100ns=8

×10-7s□t2=T+(m-1)

×

τ=100ns+7

×50ns=450ns=4.5

×10-7ns順序存儲器和交叉存儲器的帶寬分別是：□W1=q/t1=512b÷(8

×10-7)s=64

×107[b/s]□W2=q/t2=512b÷(4.5

×10-7)s=113.8

×107[b/s]11、某機器采用四體交叉存儲器，今執(zhí)行一段小循環(huán)程序，此程序放在存儲器的連續(xù)地址單元中。假設(shè)每條指令的執(zhí)行時間相等，而且不需要到存儲器存取數(shù)據(jù)，請問在下面兩種情況中（執(zhí)行的指令相等），程序運行的時間是否相等？設(shè)取指周期為T，總線傳送周期為τ，指令執(zhí)行時間為t0(1)循環(huán)程序由6條指令組成，重復(fù)執(zhí)行80次?！鮰=(T+5τ+6t0)*80=80T+400τ+480t0(2)循環(huán)程序由8條指令組成，重復(fù)執(zhí)行60次?！鮰=(T+7τ+8t0)*60=60T+420τ+480t0故不相等。13、一個組相聯(lián)/view17/M03/04/26/wKh2DmBrQ-q16、下述有關(guān)存儲器的描述中，正確的是（B、D）。A.多級存儲體系由cache、主存和虛擬存儲器構(gòu)成。B.存儲保護的目的是：在多用戶環(huán)境中，既要防止一個用戶程序出錯而破壞系統(tǒng)軟件或其他用戶程序，又要防止一個用戶訪問不是分配給他的主存區(qū)，以

達到數(shù)據(jù)安全與保密的要求。C.在虛擬存儲器中，外存和主存以相同的方式工作，因此允許程序員用比主存空間大得多的外存空間編

程。D.Cache和虛擬存儲器這兩種存儲器管理策略都利用了程序的局部原理。18、虛擬段頁式存儲管理方案的特性為（D）。A.空間浪費大、存儲共享不易、存儲保護容易、不能動態(tài)連接B.空間浪費小、存儲共享容易、存儲保護不易、不能動態(tài)連接C.空間浪費大、存儲共享不易、存儲保護容易、能動態(tài)連接D.空間浪費小、存儲共享容易、存儲保護容易、能動態(tài)連接19、某虛擬存儲器采用頁式存儲管理，使用LRU頁面替換算法。若每次訪問在一個時間單位內(nèi)完成，頁面訪問的序列如下：1,8,1,7,8,2,7,2,1,8,3,8,2,1,3,1,7,1,3,7已知主存只允許存放4個頁面，初始狀態(tài)時4個頁面是全空的，則頁面失效次數(shù)是6。LRU算法的思想：每頁設(shè)置一個計數(shù)器，每次命中一頁，該頁對應(yīng)的計數(shù)器清零，其他各頁的計數(shù)器加1；需要替換時，將計數(shù)值最大的頁換出，所以，對應(yīng)的訪問過程及相應(yīng)的計數(shù)器的內(nèi)容、替換結(jié)果如下：□紅色標注的頁是未命中的訪問——共6次21、設(shè)某系統(tǒng)采用頁式虛擬存儲管理，頁表存放在主存中。(1)如果一次內(nèi)存訪問使用50ns，訪問一次主存需用多少時間？□若頁表存放在主存中，則要實現(xiàn)一次主存訪問需兩次訪問主存：一次是訪問頁表，確定所存取頁面的物理地址；第二次才根據(jù)該地址存取頁面數(shù)據(jù)。故訪問一次主存的時間為50×2=100(ns)(2)如果增加TLB，忽略查找TLB表項占用的時間，并且75%的頁表訪問命中TLB，內(nèi)存的有效訪問時間是多少？？□75%

×50+(1-75%)

×2

×50=62.5(ns)22、某計算機的存儲系統(tǒng)由cache、主存和磁盤構(gòu)成。cache的訪問時間為15ns；如果被訪問的單元在主存中但不在cache中，需要用60ns的時間將其裝入cache，然后在進行訪問；如果被訪問的單元不在主存中，則需要10ms的時間將其從磁盤中讀入主存，然后再裝入cache中并開始訪問。若cache的命中率為90%，主存的命中率為60%，求該系統(tǒng)中訪問一個字的平均時間。被訪問的字在cache中的概率為0.9不在cache中但在主存中的概率為：(1-0.9)×0.6=0.06不在cache也不在主存中的概率為：(1-0.9)×(1-0.6)=0所以，一個字的訪問時間為：15×0.9+(15+60)×0.06+(15+60+10×106)×0.04=13.5+4.5+400003=400021(ns)24、在一個分頁虛存系統(tǒng)中，用戶虛地址空間為32頁，頁長1KB，主存物理空間為16KB。已知

用戶程序有10頁長，若虛頁0、1、2、3已經(jīng)被分別調(diào)入到主存8、7、4、10頁中，請問虛地址

0AC5和1AC5（十六進制）對應(yīng)的物理地址是多少？頁長1KB，所以頁內(nèi)地址為10位。主存物理頁面數(shù)：16頁，共14位地址碼（其中頁面號4位，頁內(nèi)地址10位）用戶虛地址空間：32頁，頁面號為0~31；共15位地址碼（其中頁面號5位，頁內(nèi)地址10位）24、在一個分頁虛存系統(tǒng)中，用戶虛地址空間為32頁，頁長1KB，主存物理空間為16KB。已知

用戶程序有10頁長，若虛頁0、1