搜索
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。2.2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=1/250X10-9×32bps=32X109/250bps=128X106bps=128Mbps2.3ROM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。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。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。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。2.7某计算机系统字长为32位，主存以字节编址，试画出存储器中字地址和字节地址的分配情况。解：存储器中字地址和字节地址的分配情况如下图所示000102字节编址000204字编址0103052.8设计一个用64Kx1位的芯片构成256Kx16位的存储器，画出组织结构图。解:(1)要用64Kxl的芯片构造256Kxl6位的存储器，需要字、位同时扩展，共需芯片256/64x16/1=64(片)；(2)主存容量为256KB=218B，即共需地址线18根，可用其中A0～A1516根接到芯片组，余下两根A16、A17接到片选译码器。(3)组织结构图:A15D.A1464K×1A0DDDDDDD...16片A15A14A0…A15D.A1464K×1A0DDDDDDD...16片A15A14A0…地址总线D0D2D4D15D1D3D5…数据总线A15D.A1464K×1A0DDDDDDD...16片A15A14A0…A15D.A1464K×1A0DDDDDDD...16片A15A14A0…片选译码A16A172.92114是排列成64x64阵列的六管存储芯片，试问组成4Kxl6位的存储器，共需少片2114?画出逻辑框图。解：Intel2114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/lxl6/4=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。组织结构图：1Kx4CS地址总线D0D2D15D1D3D14…数据总线A0A1A9…1Kx4CSA0A1A9…1Kx4CSA0A1A9…1Kx4CSA0A1A9…片选译码A11A102.10在2.9题中，如果存储器以字节编址，CPU用一根控制线指明所寻址的是字还是字节，试设计这根控制线的连接方法。解：若以字节编址，则存储容量增加了1倍，因此需要增加一根地址线A12。另外每一芯片上除了有片选端CS外，还须有一个字/字节选择端WB。接线示意图：1Kx4CSWB地址总线D0D2D15D1D3D14…数据总线A0A1A9…1Kx4CSWBA0A1A9…1Kx4CSWBA0A1A9…1Kx4CSWBA0A1A9…片选译码A11A10WB2.11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16/1x8/4＝32片(2)存储器组成框图（略）。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＝28X210X8b＝256KB，(1)若每个模板块为32KX8b，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。2.13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．64KB．32KC．16KD．8K(2)A．64B．16C．8D．6(3)A．32B．16C．8D．4(4)A．64KB．32KC．16KD．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。2.14某存储器容量4K，其中ROM2KB，选用EPROM2Kx8/片，RAM2KB，选用芯片RAM1Kx8/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：CS0=A10CS1=A10A11，CS2=A10A11地址总线数据总线控制总线CPUA11A10A0~9D0~7RDA0~9,10ROM2K×8位D0~7A0~91K×8位D0~7A0~91K×8位D0~7CS0RR/WR/WCS1CS22.15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:M008..8n-8M119..8n-7M2210..8n-6M3311..8n-5M4412..8n-4M5513..8n-3M6614..8n-2M7715..8n-1M002..n-1M1nn+1..2n-1M22n2n+1..3n-1M33n3n+1..4n-1M44n4n+1..5n-1M55n5n+1..6n-1M66n6n+1..7n-1M77n7n+1..8n-1高位交叉编址: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。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。解：各种不同方式写入电流的波形图如图所示。1001101归零制不归零制调相制调频制改进不归零制1001101改进调频制2.18对活动头磁盘来讲，磁盘地址是由、和组成的，每个区存储一个。沿盘半径方向的磁道数称为，而磁道单位长度上记录的二进制代码的位数称为，两者总称为。解：记录面号(磁头号)、磁道号(柱面号)、扇区号、记录块、道密度、位密度、存储密度。2.19某磁盘组有4个盘片，5个记录面。每个记录面的内磁道直径为22cm，外磁道直径为33cm，最大位密度为1600位/cm，道密度为80道／cm，转速为3600r/min。求：(1)磁盘组的总存储容量是多少位(非格式化容量)?(2)最大数据传输率是每秒多少字节?(3)请提供一个表示磁盘信息地址的方案。解：(1)总容量＝每面容量X记录面数每面容量＝某一磁道容量X磁道数某磁道容量=磁道长X本道位密度，在本题中给出了最大位密度，即最内磁道的密度，并给出了内径，因此可计算出最内磁道的容量＝1600位/cmX22cmX3.14=110528B/道磁道数=排列磁道的半径长X道密度＝(33-22)cm/2X80道/cm=400道最后得该磁盘组的容量＝110528B/道X400道X5＝221056000B(2)最大数据传输率=转速X某柱面的容量=3600r/60sX5X某磁道容量=331586400B/s(3)磁盘地址可参照32题，由磁盘面、柱面号、扇区号构成，扇区中又以数据块进行组织。由上述计算看出：盘面有5个，需3位，柱面有400个，需9位，扇区一般为9个，需要4位址，磁盘地址共由18位二进制构成。2.20某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录面，每毫米5道，每道记录信息为12288字节，最小磁道直径为230mm，共有275道。请回答：(1)该磁盘存储器的容量是多少?(2)磁盘数据传输率是多少?(