计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题详解(2)

2019-04-02 17:54

线是双向的,其根数与存储字长相同,是机器字长的整数倍。

3. 常用的总线结构有几种?不同的总线结构对计算机的性能有什么影响?举例说明。 答:

(1)总线结构通常可以分为单总线结构和多总线结构两种。

(2)单总线结构简单也便于扩充,但所有的传送都通过这组共享总线,因此极易形成计算 机系统的瓶颈,它允许两个以上的部件在同一时刻向总线传输信息,这就必然会影响系统工 作效率的提高,这类总线多数被小型计算机或微型计算机采用;多总线结构解决了单总线中 所有部件同时共享总线的现状,有效的提高了系统的工作效率,如传统微型计算机。

4. 为什么要设置总线判优控制?常见的集中式总线控制有几种?各有何特点?哪种方式响应时间最快?哪种方式对电路故障最敏感?

答:总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题;

常见的集中式总线控制有三种:链式查询、计数器定时查询、独立请求; 特点:链式查询方式连线简单,易于扩充,对电路故障最敏感;计数器定时查询方式优先级设置较灵活,对故障不敏感,连线及控制过程较复杂;独立请求方式速度最快,但硬件器件用量大,连线多,成本较高。

5. 解释下列概念:总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备(或主模块)、总线的从设备(或从模块)、总线的传输周期和总线的通信控制。 答:P46。

总线宽度:通常指数据总线的根数;

总线带宽:总线的数据传输率,指单位时间内总线上传输数据的位数; 总线复用:指同一条信号线可以分时传输不同的信号。

总线的主设备(主模块):指一次总线传输期间,拥有总线控制权的设备(模块);

总线的从设备(从模块):指一次总线传输期间,配合主设备完成数据传输的设备(模块),它只能被动接受主设备发来的命令;

总线的传输周期:指总线完成一次完整而可靠的传输所需时间; 总线的通信控制:指总线传送过程中双方的时间配合方式。

6. 试比较同步通信和异步通信。

答:同步通信:指由统一时钟控制的通信,控制方式简单,灵活性差,当系统中各部件工作速度差异较大时,总线工作效率明显下降。适合于速度差别不大的场合。

异步通信:指没有统一时钟控制的通信,部件间采用应答方式进行联系,控制方式较同步复杂,灵活性高,当系统中各部件工作速度差异较大时,有利于提高总线工作效率。

10. 为什么要设置总线标准?你知道目前流行的总线标准有哪些?什么叫plug and play?哪些总线有这一特点?

答:总线标准的设置主要解决不同厂家各类模块化产品的兼容问题;

目前流行的总线标准有:ISA、EISA、PCI等; plug and play:即插即用,EISA、PCI等具有此功能。

14. 设总线的时钟频率为8MHZ,一个总线周期等于一个时钟周期。如果一个

总线周期中并行传送16位数据,试问总线的带宽是多少?

解:由于:f=8MHz,T=1/f=1/8M秒,一个总线周期等于一个时钟周期

所以:总线带宽=16/(1/8M) = 128Mbps

4章存储器

1. 解释概念:主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory。

答:主存:主存储器,用于存放正在执行的程序和数据。CPU可以直接进行随机读写,访问速度较高。

辅存:辅助存储器,用于存放当前暂不执行的程序和数据,以及一些需要永久保存的信息。

Cache:高速缓冲存储器,介于CPU和主存之间,用于解决CPU和主存之间速度不匹配问题。

RAM:半导体随机存取存储器,主要用作计算机中的主存。 SRAM:静态半导体随机存取存储器。 DRAM:动态半导体随机存取存储器。

ROM:掩膜式半导体只读存储器。由芯片制造商在制造时写入内容,以后只能读出而不能写入。

PROM:可编程只读存储器,由用户根据需要确定写入内容,只能写入一次。 EPROM:紫外线擦写可编程只读存储器。需要修改内容时,现将其全部内容擦除,然后再编程。擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷泄露而实现。

EEPROM:电擦写可编程只读存储器。

CDROM:只读型光盘。

Flash Memory:闪速存储器。或称快擦型存储器。

3. 存储器的层次结构主要体现在什么地方?为什么要分这些层次?计算机如何管理这些层次?

答:存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。

Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用,即从整体运行的效果分析,CPU访存速度加快,接近于Cache的速度,而寻址空间和位价却接近于主存。

主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用,即从程序员的角度看,他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存,而速度接近于主存。

综合上述两个存储层次的作用,从整个存储系统来看,就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。

主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现,即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器,程序员可使用这个比主存实际空间(物理地址空间)大得多的虚拟地址空间(逻辑地址空间)编程,当程序运行时,再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此,这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。

5. 什么是存储器的带宽?若存储器的数据总线宽度为32位,存取周期为

200ns,则存储器的带宽是多少?

解:存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。

存储器带宽 = 1/200ns ×32位 = 160M位/秒 = 20MB/秒 = 5M字/秒 注意:字长32位,不是16位。(注:1ns=10-9s)

6. 某机字长为32位,其存储容量是64KB,按字编址它的寻址范围是多少?若主存以字节编址,试画出主存字地址和字节地址的分配情况。 解:存储容量是64KB时,按字节编址的寻址范围就是64K,

如按字编址,其寻址范围为:64K / (32/8)= 16K

字节地址字地址0000H0001H0002H0003H0004H0005H0006H0007H0008H0009H0000H 0001H0002H主存字地址和字节地址的分配情况:如图

7. 一个容量为16K×32位的存储器,其地址线和数据线的总和是多少?当选用下列不同规格的存储芯片时,各需要多少片?

1K×4位,2K×8位,4K×4位,16K×1位,4K×8位,8K×8位 解:地址线和数据线的总和 = 14 + 32 = 46根;

选择不同的芯片时,各需要的片数为:

1K×4:(16K×32) / (1K×4) = 16×8 = 128片


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