计算机组成原理答案-白中英 下载本文

(1) 每个模块板为1024K×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= ÷ =64 (块)

(2). 每个模块板内有DRAM芯片数为n: n=( / ) ×(64/16)=16 (片)

(3) 主存共需DRAM芯片为:16×64=1024 (片)

每个模块板有16片DRAM芯片,容量为1024K×64位,需20根地址线(A19~A0)完成模块

板内存储单元寻址。一共有64块模块板,采用6根高位地址线(A25~A20),通过

6:64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A15 A14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tmax tmax=15.5-0.5=15 (μS) 对全部存储单元刷新一遍所需时间为t R t R =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 = 10ns .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 = m T = 8×100ns =8×10 (s)

t1 = T + (m - 1) = 100 + 7×10 = 1.7 ×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÷(1.7 ×10 )= 301 ×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h

h=nc/(nc +nm )=2420÷(2420+80)=0.968 则平均访问时间为ta

ta=0.968×40+(1-0.968) ×240=46.4(ns) r =240÷40=6 cache/主存系统的效率为e

e=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=0.94

11.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=256K

14.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: D

16.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