计算机组成原理课后答案(2)

2020-04-16 23:42

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。

10. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种?

解:半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种:线选法和重合法。 线选法:地址译码信号只选中同一个字的所有位,结构简单,费器材;

重合法:地址分行、列两部分译码,行、列译码线的交叉点即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的重合来选址,也称矩阵译码。可大大节省器材用量,是最常用的译码驱动方式。

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

12. 画出用1024×4位的存储芯片组成一个容量为64K×8位的存储器逻辑框图。要求将64K分成4个页面,每个页面分16组,指出共需多少片存储芯片。 解:设采用SRAM芯片,则:

总片数 = (64K×8位) / (1024×4位)= 64×2 = 128片

题意分析:本题设计的存储器结构上分为总体、页面、组三级,因此画图时也应分三级画。首先应确定各级的容量:

页面容量 = 总容量 / 页面数 = 64K×8 / 4 = 16K×8位,4片16K×8字串联成64K×8位

组容量 = 页面容量 / 组数 = 16K×8位 / 16 = 1K×8位,16片1K×8位字串联成16K×8位

组内片数 = 组容量 / 片容量 = 1K×8位 / 1K×4位 = 2片,两片1K×4位芯片位并联成1K×8位

存储器逻辑框图:(略)。

13. 设有一个64K×8位的RAM芯片,试问该芯片共有多少个基本单元电路(简称存储基元)?欲设计一种具有上述同样多存储基元的芯片,要求对芯片字长的选择应满足地址线和数据线的总和为最小,试确定这种芯片的地址线和数据线,并说明有几种解答。

解:存储基元总数 = 64K×8位 = 512K位 = 219位;

思路:如要满足地址线和数据线总和最小,应尽量把存储元安排在字向,因为地址位数和

字数成2 的幂的关系,可较好地压缩线数。

解:设地址线根数为a,数据线根数为b,则片容量为:2a×b = 219;b = 219-a; 若a = 19,b = 1,总和 = 19+1 = 20; a = 18,b = 2,总和 = 18+2 = 20; a = 17,b = 4,总和 = 17+4 = 21; a = 16,b = 8,总和 = 16+8 = 24; ?? ??

由上可看出:片字数越少,片字长越长,引脚数越多。片字数减1、片位数均按2 的幂变 化。

结论:如果满足地址线和数据线的总和为最小,这种芯片的引脚分配方案有两种:地址线 =

19 根,数据线 = 1 根;或地址线 = 18 根,数据线 = 2 根。

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-FFFFH

(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:

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ROM1,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

RAM1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

RAM2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

RAM3 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

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: CPU ROM1 RAM1 RAM2 RAM3 74138 ROM2 D0 D3 D4 D7 R/W A11 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y7 A15 A14 A13 A12 MREQ G2A G2B G1 A B C

PD/ PROG

OE OE CS CS CS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 图(3)

16. CPU 假设同上题,现有8 片8K×8 位的RAM 芯片与CPU 相连,试回答: (1)用74138 译码器画出CPU 与存储芯片的连接图; (2)写出每片RAM 的地址范围;

(3)如果运行时发现不论往哪片RAM 写入数据后,以A000H 为起始地址的存储芯片都有与

其相同的数据,分析故障原因。

(4)根据(1)的连接图,若出现地址线A13 与CPU 断线,并搭接到高电平上,将出现什 么后果?

解:(1)CPU 与存储器芯片连接逻辑图: CPU RAM0 74138 RAM1 D0 D7 A12 A0 Y0 Y1 Y2 Y7 A15 A14 A13 MREQ G2A G2B G1 A B C

CS CS CS ... ... ... ... ... ... ... ... ...

... RAM7 ... R /W

WE WE WE +5V

(2)地址空间分配图: RAM0:0000H-1FFFH RAM1:2000H-3FFFH RAM2:4000H-5FFFH RAM3:6000H-7FFFH RAM4:8000H-9FFFH RAM5:A000H-BFFFH RAM6:C000H-DFFFH RAM7:E000H-FFFFH

(3)如果运行时发现不论往哪片RAM 写入数据后,以A000H 为起始地址的存

储芯片(RAM5)

都有与其相同的数据,则根本的故障原因为:该存储芯片的片选输入端很可能总是处于低电平。

假设芯片与译码器本身都是好的,可能的情况有: 1)该片的-CS 端与-WE 端错连或短路;

2)该片的-CS 端与CPU 的-MREQ 端错连或短路; 3)该片的-CS 端与地线错连或短路。 (4)如果地址线A13 与CPU 断线,并搭接到高电平上,将会出现A13 恒为“1”的情况。此

时存储器只能寻址A13=1 的地址空间(奇数片),A13=0 的另一半地址空间(偶数片)将永远访问 不到。若对A13=0 的地址空间(偶数片)进行访问,只能错误地访问到A13=1 的对应空间(奇数 片)中去。

17. 写出1100、1101、1110、1111 对应的汉明码。

解:有效信息均为n=4 位,假设有效信息用b4b3b2b1 表示 校验位位数k=3 位,(2k>=n+k+1)

设校验位分别为c1、c2、c3,则汉明码共4+3=7 位,即:c1c2b4c3b3b2b1 校验位在汉明码中分别处于第1、2、4 位 c1=b4⊕b3⊕b1 c2=b4⊕b2⊕b1 c3=b3⊕b2⊕b1

当有效信息为1100 时,c3c2c1=011,汉明码为1110100。 当有效信息为1101 时,c3c2c1=100,汉明码为0011101。 当有效信息为1110 时,c3c2c1=101,汉明码为1011110。 当有效信息为1111 时,c3c2c1=010,汉明码为0110111。

18. 已知收到的汉明码(按配偶原则配置)为1100100、1100111、1100000、1100001,检查上

述代码是否出错?第几位出错?

解:假设接收到的汉明码为:c1’c2’b4’c3’b3’b2’b1’ 纠错过程如下:

P1=c1’⊕b4’⊕b3’⊕b1’ P2=c2’⊕b4’⊕b2’⊕b1’ P3=c3’⊕b3’⊕b2’⊕b1’

如果收到的汉明码为1100100,则p3p2p1=011,说明代码有错,第3 位(b4’)出错,有

效信息为:1100

如果收到的汉明码为1100111,则p3p2p1=111,说明代码有错,第7 位(b1’)出错,有

效信息为:0110

如果收到的汉明码为1100000,则p3p2p1=110,说明代码有错,第6 位(b2’)出错,有

效信息为:0010

如果收到的汉明码为1100001,则p3p2p1=001,说明代码有错,第1 位(c1’)


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