计算机组织结构 期中复习(5)

2019-08-20 19:16

a) 假定存取时间是 60ns,刷新时间是 40ns。问:存储周期是多少?假定 1 位 输出,这个 DRAM 所支持的最大数据传输率是多少?

解: 60+40=100ns V=1*10^9/100*1=10^7bit/s=0.125*10^7B/s=1.25MB/s b) 使用这些芯片构成一个 32 位宽的存储器系统,其产生的数据传输率是多 少?

解:V’=1.25*32=40MB/s

对海明码的应用

4. 一个 8 位字 00111001,采用海明码生成校验位后存储。假定由存储器读出数据时,计算出的校验位是 1101,那么由存储器读出的数据字是什么?

00111001 产生的海明码为

C1=D1⊕D2⊕D4⊕D5⊕D7=1 C2=D1⊕D3⊕D4⊕D6⊕D7=1 C3=D2⊕D3⊕D4⊕D8=1 C4=D5⊕D6⊕D7⊕D8=0 0111

与1101异或的结果是1010可知第十位出错 原来的是0011 0 100 1 1 11

第十位出错可知读出的数据字是 00011001

关于寻址单元以及字扩展位扩展

5.已知某机主存容量为 64KB,按字节编址。假定用 1K×4 位的 DRAM 芯片构成该存储器,

请问:

a) 需要多少个这样的 DRAM 芯片?

1B=8bit

所以N=64KB/(1K*4it)=16*8=128个

b) 主存地址共多少位?哪几位用于选片?哪几位用于片内选址?

按字节选址的话64K=2^6*2^10=2^16B 所以主存地址一共16位 一共有2^7个芯片

所以前七位用于选片,后9位用于片内选址

6. 假定用 8K×8 位的 EPROM 芯片组成 32K×16 位的只读存储器,请问

a) 数据寄存器(用于存放数据)最少应有多少位?

16位,与每个寻址单元中数据的长度相同

b) 地址寄存器(用于存放地址)最少应有多少位?

32K=2^15bit 所以最少15位

c) 共需要多少个EPROM芯片

32/8*16/8=8个

Ⅴ External Memory 外部存储器

外存的需求

1.大容量.(不会一直被使用) 2.不易失

外存的种类

包括磁盘、磁带、光盘、USB、SSD

一.磁盘

类型:软盘、硬盘 物理特性:

1.衬底:铝、铝合金、玻璃

使用玻璃的好处:稳定性高,减少读写错误、支持更低的飞行高度,不容易损坏 2.磁头——读写磁盘数据 ·可运动

·不可运动(需要多个磁头) 3.磁盘 ·可移动 ·不可移动

(读写过程中,磁头做径向运动,磁盘旋转) 4.面 ·双面 ·单面

5. 盘片: 单盘、 多盘

柱面:位于同一圆柱表面上的圈

影响多盘效率的因素: 多盘的情况下,每个盘的磁头只能位于盘面的同一个柱面。 6.磁头机制: 接触式(软盘) 固定悬空高度、 可变悬空高度

磁头通过电磁感应进行读写,为增加数据量,可将圈变窄,相应磁头就得变小,此时电磁感

应变弱,必须降低磁盘高度,即飞行高度)

关于Winchester head 温氏磁盘、磁头封装在一个无污染的密封装置中。和常规磁头相比,

可以更加贴近磁表面,数据密度更大。磁盘不动时,以气垫的形式使磁头轻停在磁盘表面。磁盘旋转时,产生的气压使气垫升高而将磁头与盘面分离。

磁盘的工作机制:

·根据极性记录数据

·读写时,磁头固定,磁盘旋转

·写: 正负电流产生不同的脉冲信号传至磁头,表面上产生不同磁性的磁化域,分别代表0、1 ·读:磁场相对磁头运动,在磁头中产生电流,不同的极性产生不同方向的电流

磁盘的数据组织

·磁道:数据由同心圆组成,每个同心圆即磁道

·扇区:每个磁道被分隔为多个区域,存储大小一定,一般为512B

·匀角速度:增加外圈数据间的空间,使得相同角度经过的扇区数目相同(浪费空间) ·多带记录数据:把磁盘分为多个带,同一个带中采取相同的划分方式,不同带之间的划分方

式不同

优点:增加存储量 缺点:需要更加复杂的电路。 扇区内的数据组织:GAP间隙:为磁头提供反应时间

ID FILED: 同步信息,判断是否到达新的扇区(格式化就是划分扇区,

给ID Field写入信息)

数据区域(515B)其中1B为同步信息,512存储数据,2B为CPR产生

校验码

数据传输时间的计算

1.寻道时间:移动磁头定位到要访问的磁道所花费的时间 2.旋转等待时间

3.传输时间:T=b/(rN) b为需要存储的数据量,r为转速,N为每个磁道上的数据 4.存取时间=寻道时间+旋转等待时间+传送时间 Ta=Ts+1/2r+b/rN

例:假设一个磁盘的平均寻道时间为4ms,旋转速度为15000 rpm, 每个扇区有512byte每个磁道有500个扇区,如果我们需要读一个文件包含2500个扇区共1.28Mbytes 1.假设是连续的:则文件占据了5个磁道 2.随机分布的

对于情况1: 15000rpm=2500rps 1/2500=4ms 所以t=2+4/2+4+4*(4/2+4)=34ms

对于情况2: 因为是随机的 t=2500*(4+4/2+0.008)=15020ms


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