计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题详解(3)

2019-04-02 17:54

2K×8:(16K×32) / (2K×8) = 8×4 = 32片 4K×4:(16K×32) / (4K×4) = 4×8 = 32片 16K×1:(16K×32)/ (16K×1) = 1×32 = 32片 4K×8:(16K×32)/ (4K×8) = 4×4 = 16片 8K×8:(16K×32) / (8K×8) = 2×4 = 8片

8. 试比较静态RAM和动态RAM。 答:略。(参看课件)

9. 什么叫刷新?为什么要刷新?说明刷新有几种方法。 解:刷新:对DRAM定期进行的全部重写过程;

刷新原因:因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充,因此安排了定期刷新操作;

常用的刷新方法有三种:集中式、分散式、异步式。

集中式:在最大刷新间隔时间内,集中安排一段时间进行刷新,存在CPU访存死时间。

分散式:在每个读/写周期之后插入一个刷新周期,无CPU访存死时间。 异步式:是集中式和分散式的折衷。

11. 一个8K×8位的动态RAM芯片,其内部结构排列成256×256形式,存取周期为0.1μs。试问采用集中刷新、分散刷新和异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少?

解:采用分散刷新方式刷新间隔为:2ms,其中刷新死时间为:256×0.1μs=25.6μs

采用分散刷新方式刷新间隔为:256×(0.1μs+×0.1μs)=51.2μs 采用异步刷新方式刷新间隔为:2ms

14. 某8位微型机地址码为18位,若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器,试问:

(1)该机所允许的最大主存空间是多少?

(2)若每个模块板为32K×8位,共需几个模块板? (3)每个模块板内共有几片RAM芯片? (4)共有多少片RAM? (5)CPU如何选择各模块板?

解:(1)该机所允许的最大主存空间是:218 × 8位 = 256K×8位 = 256KB (2)模块板总数 = 256K×8 / 32K×8 = 8块

(3)板内片数 = 32K×8位 / 4K×4位 = 8×2 = 16片 (4)总片数 = 16片×8 = 128片

(5)CPU通过最高3位地址译码输出选择模板,次高3位地址译码输出选择芯片。地址格式分配如下:

模板号(3位) 芯片号 (3位) 片内地址(12位)

15. 设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用MREQ(低电平有效)作访存控制信号,R/W作读写命令信号(高电平为读,低电平为写)。现有下列存储芯片:ROM(2K×8位,4K×4位,8K×8位),RAM(1K×4位,2K×8位,

4K×8位),及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。试从上述规格中选用合适芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。要求:

(1)最小4K地址为系统程序区,4096~16383地址范围为用户程序区。 (2)指出选用的存储芯片类型及数量。 (3)详细画出片选逻辑。 解:(1)地址空间分配图:

系统程序区(ROM共4KB):0000H-0FFFH 用户程序区(RAM共12KB):1000H-3FFFH (2)选片:ROM:选择4K×4位芯片2片,位并联

RAM:选择4K×8位芯片3片,字串联(RAM1地址范围为:1000H-1FFFH,RAM2地址范围为2000H-2FFFH, RAM3地址范围为:3000H-3FFFH)

(3)各芯片二进制地址分配如下: A1A1A1A1A1A15 ROM1,2 RAM1 RAM2 RAM0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 1 1 1 2 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 AAAAAAAAAA9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑如下图(3)所示:

MREQG1G2AA15A14A13A12A11A0G2BABCY774138Y3Y2Y1Y0......PD/PROG...ROM2......RAM1...CS...RAM2...CS...RAM3...CPUROM1...OEOER/WR/WR/WCSD0D3D4......D7R/W图(3)

28. 设主存容量为256K字,Cache容量为2K字,块长为4。

(1)设计Cache地址格式,Cache中可装入多少块数据? (2)在直接映射方式下,设计主存地址格式。 (3)在四路组相联映射方式下,设计主存地址格式。 (4)在全相联映射方式下,设计主存地址格式。

(5)若存储字长为32位,存储器按字节寻址,写出上述三种映射方式下主存的地址格式。

解:(1)Cache容量为2K字,块长为4,Cache共有2K/4=211/22=29=512块,

Cache字地址9位,字块内地址为2位

因此,Cache地址格式设计如下:

Cache字块地址(9位) 字块内地址(2位) (2)主存容量为256K字=218字,主存地址共18位,共分256K/4=216块,

主存字块标记为18-9-2=7位。

直接映射方式下主存地址格式如下:

字块内地址(2位) 主存字块标记(7位) Cache字块地址(9位) (3)根据四路组相联的条件,一组内共有4块,得Cache共分为512/4=128=27组,

主存字块标记为18-7-2=9位,主存地址格式设计如下: 主存字块标记(9位) 组地址(7位) 字块内地址(2位) (4)在全相联映射方式下,主存字块标记为18-2=16位,其地址格式如下:

主存字块标记(16位) 字块内地址(2位) (5)若存储字长为32位,存储器按字节寻址,则主存容量为256K*32/4=221B,

Cache容量为2K*32/4=214B,块长为4*32/4=32B=25B,字块内地

址为5位,

在直接映射方式下,主存字块标记为21-9-5=7位,主存地址格式为: 主存字块标记(7位) Cache字块地址(9位) 字块内地址(5


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