计组习题选解

1、计算机组成原理课程习题选解4.5 有一个512K×16的存储器，由64K×1的2164RAM芯片构成（芯片内是4个128×128结构）问：（1）总共需要多少个RAM芯片？（2）如 采用分散刷新方式，如单元刷新间隔不超过2ms，则刷新信号的周期是多少？解：（1）所需的芯片数=(512K×16)÷(64K×1)=128(2) 刷新时，按照芯片结构内的行数来进行刷新，与外围扩展的芯片数无关，所以采用分散刷新，刷新信号的周期为：2ms÷128=15.6s4.12 设某主存储器访问一次存储器的时间如下：传送地址1个时钟周期，读写4个时

2、钟周期，数据传送1个时钟周期，采用下述3种主存结构读写16个字的数据块，各需要多少时钟周期？（1）单字宽主存，一次只能读写一个字；（2）4字宽主存，一次可读写4个字，但CPU与主存的数据传送宽度为1个字；（3）4体交叉存储器，每个存储体为单字宽。解：（1） 单字宽主存，只能采用串行方式进行读写，16个字所需时间为：（1+4+1）×16=96个。（2）4字宽主存，16个字的读写过程： ：传送地址 ：读写时间 ：数据传送 所需时间=4*6+3=27(3) 4体交叉存储器，每个存储体为单字宽： 所以，所需要的时间为6×4+3=27 4.6 某机器中，已知道有一个地址空间为0000

3、H1FFFH的ROM区域，现在再用RAM芯片（8K×4）形成一个16K×8的RAM区域，起始地址为2000H。RAM芯片有片选端CS和读写控制端WE，CPU的地址总线为A15-A0,数据总线为D7-D0，控制信号为R/W，MREQ。要求画出逻辑图。解：（1） 进行CPU地址线的分配根据题意，ROM地址为0000，0000，0000，0000至0001，1111，1111，1111 RAM地址起始为：0010，0000，0000，0000 现在RAM的容量为16K×8，字数为16K，即214 由此可推断出RAM地址空间的变化为： 0010，0000，0000，000

4、0 4K，212 0010，1111，1111，1111 0011，0000，0000，00004K，212 0011，1111，1111，1111 0100，0000，0000，00004K，212 0100，1111，1111，1111 0101，0000，0000，0000 4K，212 0101，1111，1111，1111 ROM地址： 0000，0000，0000，0000 0001，1111，1111，1111 由可见，对于ROM 和RAM来说，可用地址线 A15,A14,A13进行译码选择。 所以将CPU地址线的A15,A14,A13输入到3-8译码器中，将译码器的Y0输出接至

5、ROM，译码器的Y1,Y2接至RAM。（2） 画图，所得图形见书本答案。5.1 某指令系统指令长16位，每个操作数的地址码长6位，指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。若双操作数有K条，无操作数有L条，问单操作数最多可有多少条？ 解：操作码 4位第一操作数6位第二操作数 6位 双操作数最多可有24 = 16条现双操作数有K 条，则剩余可用于扩展的状态数为（16-K）；则可以扩展的单操作数最多有（16-K）×26；现设单操作数最多有X条，则剩余可用于扩展成无操作数的状态数为：（16-K）×26-X；现在无操作数为L条，即存在关系： （16-K）×26-X 

6、15;26=L解得：X= （16-K）×26- L/267.7 一个组相联cache由64个存储块组成，每组包含4个存储块，主存由8192个存储块组成，每块由32个字组成，问：（1）主存地址和cache地址多少位？地址映像是几路组相联？（2）在主存地址格式中，区号、组号、块内地址各多少位？解：（1）主存大小=8192×32=1024×8×32=218个字Cache大小=64×32=211个字所以，主存地址为18位，cache地址为11位。因为每组4块，所以地址映像是4路组相联。（2）每块为32个字，所以块内地址为5位；Cache的组数=64&#

7、247;4=16组，所以组号为4位；Cache每组可对应映像的主存块数=8192÷16=29块，所以标志位为9位。（或直接由18-4-5=9而得出）区号+块号=标志位；因为每组4块，所以块号为2位；区号=9-2=7位。7.6 设某计算机采用直接映像cache,已知容量为4096B，（1）若CPU依此从主存单元0，1，99和4096，4097，4195交替取指令，循环执行10次，问命中率为多少？（2）如cache存取时间为10ns，主存存取时间为100ns，命中率为95%，求平均存取时间。解：（1）cache开始时为空，因此第一次访问不命中，系统将会把主存单元0，1，。99的内容调到cache中；而第二次CPU访问的4096，4097，。4195的主存单元，由于直接映像的关系，其调度到主存时存放的地址单元就是0，1，。99存放的单元，因此第二次不命中，系统将会把4096，4097等主存单元中的内容调度到cache中；第三次CPU访问的是0，1，。99，而这次也是不命中的；。按照分析，命中率=0÷10=0（2）平均存取时间=10×95%+5%×（100+10）=15ns。8.3 假设某磁盘存储器的平均找道时间为ts,转速为每分钟r转，每磁道容量为N个字，每信息块为n个字，试推导读写一个信息块所需总时间tB的计算公式。解：r转/分钟=r