第三章存储系统习题参考答案1.有一个具有20位地址和32位字长的

第三章存储系统习题参考答案1．有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息？（2）如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？（3）需要多少位地址作芯片选择？解：（1）∵220=1M，∴该存储器能存储的信息为：1M×32/8=4MB（2）（1000/512）×（32/8）=8（片）（3）需要1位地址作为芯片选择。2.已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M×8位的DRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式，问：（1）每个模块板为16M×64位，共需几个模块板？（2）个模块板内共有多少DRAM芯片?（3）主存共需多少DRAM芯片?CPU如何选择各模块板？解：(1).共需模块板数为m：m=÷224=4(块)(2).每个模块板内有DRAM芯片数为n:n=(224/222)×(64/8)=32(片)(3)主存共需DRAM芯片为：4×32=128(片)每个模块板有32片DRAM芯片，容量为16M×64位，需24根地址线(A23~A0)完成模块板内存储单元寻址。一共有4块模块板，采用2根高位地址线(A25~A24)，通过2：4译码器译码产生片选信号对各模块板进行选择。3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，要求：(1)画出该存储器的组成逻辑框图。(2)设存储器读/写周期为0.5μS,CPU在1μS内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？解：（1）组成64K×32位存储器需存储芯片数为N=（64K/16K）×（32位/8位）=16（片）每4片组成16K×32位的存储区，有A13-A0作为片内地址，用A15A14经2：4译码器产生片选信号，逻辑框图如下所示：（2）依题意，采用异步刷新方式较合理，可满足CPU在1μS内至少访问内存一次的要求。设16K×8位存储芯片的阵列结构为128行×128列，按行刷新，刷新周期T=2ms，则异步刷新的间隔时间为：则两次刷新的最大时间间隔发生的示意图如下可见，两次刷新的最大时间间隔为ｔｍａｘｔｍａｘ＝15.5-0.5=15(μS)对全部存储单元刷新一遍所需时间为tRtR＝0.5×128=64(μS)7．某机器中，已知配有一个地址空间为0000H-3FFFH的ROM区域。现在再用一个RAM芯片(8K×8)形成40K×16位的RAM区域，起始地址为6000H,假定RAM芯片有和信号控制端。CPU的地址总线为A15-A0，数据总线为D15-D0，控制信号为R/(读/写)，(访存)，要求：（1）画出地址译码方案。（2）将ROM与RAM同CPU连接。解：（1）依题意，主存地址空间分布如右图所示，可选用2片27128(16K×8位)的EPROM作为ROM区；10片的8K×8位RAM片组成40K×16位的RAM区。27128需14位片内地址，而RAM需13位片内地址，故可用A15-A13三位高地址经译码产生片选信号,方案如下:（2）8．存储器容量为64M，字长64位，模块数m=8，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=100ns,数据总线宽度为64位，总线周期τ=50ns.问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？解：信息总量：q=64位×8=512位顺序存储器和交叉存储器读出8个字的时间分别是：t2=mT=8×100ns=8×10(s)t1=T+(m-1)=100+7×50=4.5×10(s)顺序存储器带宽是：W2=q/t2=512÷（8×10）=64×10（位/S）交叉存储器带宽是：W1=q/t1=512÷（4.5×10）=113.8×10（位/S）9．CPU执行一段程序时,cache完成存取的次数为2420次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为240ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。解：先求命中率hh=nc/(nc+nm)＝2420÷(2420＋80)＝0.968则平均访问时间为tata＝0.968×40＋(1-0.968)×240＝46.4(ns)r＝240÷40＝6cache/主存系统的效率为ee＝1/[r＋(1－r)×0.968]＝86.2％10．已知Cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，Cache/主存系统平均访问时间为50ns，求Cache的命中率是多少？解：∵ta=tc×h+tr×(1-h)∴h=(ta-tr)/(tc-tr)=(50-200)/(40-200)=15/16=0.9411．主存容量为4MB，虚存容量为1GB，则虚存地址和物理地址各为多少位？如页面大小为4KB，则页表长度是多少？解：已知主存容量为4MB，虚存容量为1GB∵＝4M∴物理地址为22位又∵＝1G∴虚拟地址为30位页表长度为1GB÷4KB＝230÷212=218=256K14．假设主存只有a,b,c三个页框，组成a进c出的FIFO队列，进程访问页面的序列是0,1,2.4,2,3,0,2,1.3,2号。用列表法求采用LRU替换策略时的命中率。解：∴命中率为15．从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案：A．多体交叉存储主要解决扩充容量问题；B．访问存储器的请求是由CPU发出的；C．Cache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于Cache;D．Cache的功能全由硬件实现。解：D16．从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案：A．在虚拟存储器中，外存和主存一相同的方式工作，因此允许程序员用比主存空间大得多的外存空间编程；B．在虚拟存储器中，逻辑地址转换成物理地址是由硬件实现的，仅在页面失效时才由操作系统将被访问页面从外存调到内存，必要时还要先把被淘汰的页面内容写入外存；C．存储保护的目的是：在多用户环境中，既要防止一个用户程序出错而破坏系统软件或其他用户程序，又要防止一个用户访问不是分配给他的主存区，以达到数据安全和保密的要求。解：C