




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、计算机组成原理教程第二章习题选解第1页2.1 说明存放器存取时间与存取周期之间联络与区分。解: (参见P62) 存取时间TA是指存放器从接收到CPU发来读写相关信号开始,到读出/写入数据所需时间。而存取周期TW是指连续两次读写存放器所需最小时间间隔。 存取时间和存取周期都是反应存放器存取速度指标,存取周期大于存取时间。在存放器进行读写操作时,因为存放元件本身性能,做完一次存或取之后,不能马上进行另外存或取,需要一段稳定和恢复时间。存取周期就是存取时间加上存放单元恢复稳定时间。第2页2.2 存放器带宽有何物理意义?存放器总线宽度为32位,存取周期为250nS,这个存放器带宽是多少?解:存放器带宽
2、是指每秒钟访问二进制位数目。其物理意义是一个以存放器为中心机器能够获取信息传输速度。 若存放周期为250ns,则工作速度=1/ 250ns , 所以,存放器带宽=工作速度总线宽度 =1/250ns*32bit =1/250X10-9 32 bps =32X109 /250 bps =128X106 bps =128M bps第3页2.3 ROM与RAM二者差异是什么? 解:ROM、RAM都是主存放器一部分,但它们有很多差异: (1)RAM是随机存取存放器,ROM是只读存取存放器; (2)RAM是易失性,一旦掉电,则全部信息全部丢失;ROM是非易失性,其信息能够长久保留,惯用于存放一些固定用数据
3、和程序,比如计算机自检程序CMOS、BIOS、汉字库等。2.4 指出以下存放器哪些是易失性? 哪些是非易失性? 哪些是读出破坏性? 哪些是非读出破坏性? 动态RAM,静态取RAM,ROM,Cache,磁盘,光盘。 解: 动态RAM、静态RAM、Cache是易失性,ROM、磁盘、光盘是非易失性。动态RAM是读出破坏性,其余均为非读出破坏性。第4页2.5 术语:存放元、存放单元、存放体、存放单元地址,有何联络和区分?存放元:存放一位二进制信息基本单元电路。存放单元:由若干存放元组成。一台机器全部存放单元长度相同,普通由8整数倍个存放元组成。存放体:是存放单元集合,它由许多存放单元组成,用来存放大量
4、数据和程序。存放器单元地址:计算机在存取数据时,以存放单元为单位进行存取。为区分不一样单元,给每个存放单元赋予地址,每个存放单元都有一条唯一字线与存放单元地址编码对应。第5页2.6 下面关于存放器描述,请选则正确叙述。(1)CPU访问存放器时间是由存放体容量决定,存放容量越大,访问存放器所需时间就越长;(2)因为动态存放器是破坏性读出,必须不停地刷新;(3)随机半导体存放器(RAM)中任何一个单元都能够访问;(4)固定存放器(ROM)中任何一个单元不能随机访问.(5)普通情况下,ROM和RAM在存放体中是统一编址.(6)因为半导体存放器加电后才能存放数据,断电后数据就丢失了,所以,用EPROM
5、做存放器,加电后必须重写原来内容。第6页解:(1)F。主存是随机存放器,CPU访问任何单元时间都是相同,同容量大小没相关系。 (2)F。刷新不但仅是因为存放器是破坏性读出,还在于动态存放器在存放数据时,存放器不做任何操作时,电荷也会泄漏,为确保数据正确性,必须使数据周期性地再生,即刷新。 (3)T。 (4)F。ROM只是把信息固定地存放在存放器中,而访问存放器依然是随机。 (5)T。在计算机设计中,往往把RAM和ROM整体作主存,所以,RAM和ROM普通是统一编址。 (6)F。EPROM是只读存放器,与半导体随机存放器制作工艺不一样,不会因掉电丢失数据。第7页 2.7 某计算机系统字长为32位
6、,主存以字节编址,试画出存放器中字地址和字节地址分配情况。 解:存放器中字地址和字节地址分配情况以下列图所表示000102字节编址000204字编址010305第8页2.8 设计一个用64K x 1位芯片组成256K x 16位存放器,画出组织结构图。解: (1)要用64K x l芯片结构256K x l6位存放器,需要字、位同时扩展,共需芯片 256/64 x 16/1=64 (片); (2)主存容量为256KB=218B,即共需地址线 18根,可用其中A0A15 16根接到芯片组, 余下两根A16、A17 接到片选译码器。 (3)组织结构图:第9页 A15 D.A14 64K1 A0DDD
7、DDDD.16片A15A14A0 A15 D.A14 64K1 A0DDDDDDD.16片A15A14A0地址总线D0D2D4D15D1D3D5数据总线 A15 D.A14 64K1 A0DDDDDDD.16片A15A14A0 A15 D.A14 64K1 A0DDDDDDD.16片A15A14A0片选译码A16A17第10页2.9 2114是排列成64 x 64阵列六管存放芯片,试问组成4K x l6位存放器,共需少片2114? 画出逻辑框图。 解:Intel 2114芯片一片容量为1Kx4位,要组成4KXl6位存放器,需要2114芯片 4K/l x l6/4=16(片)。 片内地址需要10
8、根地址线,用A0A9,片选需要2位地址线,用A10A11。 组织结构图: 第11页 1Kx4 CS 地址总线D0D2D15D1D3D14数据总线A0A1A9 1Kx4 CS A0A1A9 1Kx4 CS A0A1A9 1Kx4 CS A0A1A9片选译码A11A10第12页2.10 在2.9题中,假如存放器以字节编址,CPU用一根控制线指明所寻址是字还是字节,试设计这根控制线连接方法。 解:若以字节编址,则存放容量增加了1倍,所以需要增加一根地址线A12。另外每一芯片上除了有片选端CS外,还须有一个字/字节选择端WB。接线示意图:第13页 1Kx4 CS WB 地址总线D0D2D15D1D3D
9、14数据总线A0A1A9 1Kx4 CS WB A0A1A9 1Kx4CS WB A0A1A9 1Kx4 CS WB A0A1A9片选译码A11A10WB第14页 2.11 设某机采取1Kx4位动态RAM芯片(片内是64x64结构)组成16Kx8位存放器。请回答: (1)设计该存放器共需几片RAM芯片? (2)画出存放体组成框图? 解: (1) 存放器共需16/1 x 8/432片 (2) 存放器组成框图(略)。第15页2.12 已知某8位机主存采取半导体存放器,其地址码为18位,若使用4Kx4位静态RAM芯片组成该机所允许最大主存空间,并选取模板块结构,问: (1)若每个模板块为32KX8位
10、,共需几个模板块? (2)每个模板内共有多少片RAM芯片? (3)主存共需多少RAM芯片? CPU怎样选择各模板?解:该机地址码为18b,字长8b,故该机主存容量为218X8b28 X 210 X 8 b 256KB, (1)若每个模板块为32K X 8b, 则需要256K / 32K8(块)。 (2)每个模板块需要32/4X8/48X2=16片。 (3)主存共需16X8=128片。CPU可用3位地址码选择8个模板块。第16页2.13 某计算机存放容量是64KB,若按字节寻址,则寻址范围为 (1) ,需要地址线 (2) 根,数据线 (3) 根;若字长为32位,按字编址,寻址范围 (4)。 (1
11、)A64K B32K C16K D8K (2)A64 B16 C8 D6 (3)A32 B16 C 8 D4 (4)A64K B32K C16K D8K解:(1)A。计算机存放容量为64KB,按字节寻址,其范围就是主存容量。 (2)B。64KB需要216个状态来表示,即需16根地址线.(3)C。按字节寻址,每个数据长度为8位,所以需要8根数据线。(4)C。字长32位,按字寻址,每个数据长度为32位=4B,主存总容量为64KB,则共有单元个数为64K/416K。第17页2.14 某存放器容量4K,其中ROM 2KB,选取EPROM 2Kx8/片,RAM 2KB,选取芯片RAM 1Kx8/片;地址
12、线A11A0。写出全部片选信号逻辑式。解:依据要求ROM容量为2KB,故只需1片EPROM而RAM容量为2KB, RAM芯片容量为1KB,故需2片。对于ROM片内地址为11位,用地址线A10 A0 这11根地址线,RAM片地址为10位,用地址线A9A0这10根地址线。主存中有3片芯片,最少需要2位地址信号加以区分,按其总容量需要12根地址线,能够考虑用1根地址线A11作为区分。 EPROM和RAM片选信号,对于2片RAM芯片可利用A10来区分其片选信号。设EPROM片选信号为CS0,两片RAM片选信号为CS1, CS2,由此可得到以下逻辑式:CS0 =A10CS1 =A10 A11,CS2 =
13、A10 A11第18页地址总线数据总线控制总线CPUA11A10A09D07RDA09, 10 ROM2K8位D07A091K8位D07A091K8位D07CS0RR/WR/WCS1CS2第19页 2.15 请画出八体交叉主存系统中编址方式。 解:在多体交叉主存系统中能够采取两种编址方式低位交叉和高位交叉。 低位交叉编址: M008.8n-8M119.8n-7M2210.8n-6M3311.8n-5M4412.8n-4M5513.8n-3M6614.8n-2M7715.8n-1M002.n-1M1nn+1.2n-1M22n2n+1.3n-1M33n3n+1.4n-1M44n4n+1.5n-1M
14、55n5n+1.6n-1M66n6n+1.7n-1M77n7n+1.8n-1高位交叉编址:第20页2.16 在八体交叉主存系统中,若每体并行读出两个字,每字长两个字节,主存周期为T,求该存放器最大带宽。 解:存放器带宽是指单位时间内能读出二进制位数。若每体能并行读出2个字,八体交叉存放器在1个周期内最多可读出16个字,每个字长为2个字节,即16bit,则此存放器带宽16X16bit/T256bit/T。第21页2.17 欲将10011101写入磁表面存放器中:(1) 分别画出归零制、不归零制和调频制写入电流波形。(2)改进不归零制(NRZl)统计标准是见“1”就翻。即当统计“1”时写电流要改变
15、方向;统计“0”时不改变方向。画出它电流波。 (3)改进调频制(MFM)与调频制方式区分在于:FM在信息元交界处写电流总要改变一次方向;而MFM仅当连续统计两个“0”时,信息交界处翻转一次;其它情况不翻转。画出MFM写电流波形。 第22页解:各种不一样方式写入电流波形图如图所表示。1001101归零制不归零制调相制调频制第23页改进不归零制1001101改进调频制第24页2.18 对活动头磁盘来讲,磁盘地址是由 、 和 组成,每个区存放一个 。沿盘半径方向磁道数称为 ,而磁道单位长度上统计二进制代码位数称为 ,二者总称为 。 解:统计面号(磁头号)、磁道号(柱面号)、扇区号、统计块、道密度、位
16、密度、存放密度。第25页 2.19 某磁盘组有4个盘片,5个统计面。每个统计面内磁道直径为22cm,外磁道直径为33cm,最大位密度为1600位/cm,道密度为80道cm,转速为3600r/min。求: (1)磁盘组总存放容量是多少位(非格式化容量)? (2)最大数据传输率是每秒多少字节? (3)请提供一个表示磁盘信息地址方案。解: (1)总容量每面容量X统计面数 每面容量某一磁道容量X磁道数 某磁道容量=磁道长X本道位密度,在本题中给出了最大位密度,即最内磁道密度,并给出了内径,所以可计算出最内磁道容量1600位/cm X22cmX3.14=110528B/道 磁道数=排列磁道半径长X道密度
17、 (33-22)cm/2X80道/cm=400道 最终得该磁盘组 容量110528B/道X400道X5221056000B第26页(2)最大数据传输率=转速X某柱面容量 =3600r/60s X 5 X某磁道容量 =331586400B/s(3)磁盘地址可参考32题,由磁盘面、柱面号、扇区号组成,扇区中又以数据块进行组织。由上述计算看出:盘面有5个,需3位,柱面有400个,需9位,扇区普通为9个,需要4位址,磁盘地址共由18位二进制组成。第27页2.20 某磁盘存放器转速为3000转/分,共有4个统计面,每毫米5道,每道统计信息为12288字节,最小磁道直径为230mm,共有275道。请回答:
18、 (1)该磁盘存放器容量是多少? (2)磁盘数据传输率是多少? (3)平均等候时间是多少? 解: (1)磁盘容量4X12288B/道X275道13516800B (2)传输率=3000转/60sXl2288614400B/s (3)平均等候时间1/2 X 1/转速1/2 X 60/3000 0.01s10 ms第28页2.21 已知某软盘及驱动器规格为单面,77道,4条控制磁道,73条数据磁道,每磁道26个扇区,128B/扇区,转速为360r/min,平均旋转等候时间:83ms,平均查找时间为17ms,数据传输率为256Kbit/s。问: (1) 一张软盘数据存放容量约为 (1) 字节; (2
19、)若把平均访问时间定为“平均查找时间+平均等候时间+1个扇区数据传送时间”,则此软盘每个扇区平均访问时间是 (2) ms。 可供选择答案: (1) A.128K B.237K C250K D.47K E.512K (2) A.100 B.104 C128 D.600 E.612 第29页解:(1)B (2)B 因为: (1) 数据存放容量=数据磁道数X每磁道扇区数X每扇区字节数73X26X128/1024237K (2)对每个扇区平均访问时间平均查找时间+平均等候时间+1个扇区数据传送时间。前两个已在题中给出,只需计算1个扇区数据传送时间。在题目中已知数据传输率是256Kbit/s,一个扇区有
20、128B,即128X8bit,则一个扇区数据传送时间=128X8/256X1024=0.0039s3.9ms4ms,每个扇区平均访问时间83+17+4104ms。第30页 2.22 某磁盘存放器转速为3000r/min,共4个盘面,道密度5道/英寸,每道统计信息为12288字节,最小磁道直径为230mm,共有275道。求: (1)该磁盘存放器容量? (2)最高位密度和最低位密度? (3)磁盘数据传输率?解:(1)磁盘容量275道X12288B/道X4 =3516800B (2)最高位密度=12288B/道/最短磁道长度=12288B/道 /(3.14X230mm/道)=17B/m (3)最低位
21、密度=12288B/道/最长磁道长度 =12288B/道/(3.14X(275X25.4/5-230/2)mm/道=3.11B/mm (4)数据传输率=12288B=道X3000r/60s =614400B/s第31页2.23 IBMPC/XT采取5.25英寸双面磁盘,每面40磁道,每道9扇区,每扇区存放512个字节。试求其格式化容量。 解: 格式化容量 =2X40X9X512=368640B=360KB2.24 、 和 组成三级存放系统,分级目标是为了 。解:Cache、主存放器、虚拟存放器、提升存放器性能价格比。2.25 存放系统层次结构能够处理什么问题? 实现存放器层次结构先决条件是什么
22、?用什么度量?解:存放器层次结构能够提升计算机存放系统性能价格比。即在速度方面靠近最高级存放器,在容量和价格方面靠近最低级存放器。实现存放器层次结构先决条件是程序对存放器访问局部性。其度量方法主要是存放系统命中率。第32页 2.26 在虚拟存放器中,术语物理空间和逻辑空间有何联络和区分?解:物理空间:实际地址对应空间,也称“实存空间”;逻辑空间:程序员编程时可用虚地址对应地址空间,也称“虚存空间”。普通情况下,逻辑空间远远大于物理空间。物理空间是在运行程序时,计算机能提供真正主存空间;逻辑空间则是用户编程时能够利用虚拟空间,程序运行时,必须把逻辑空间映射到物理空间。第33页2.27 已知某程序
23、中一条指令逻辑地址为01FEOH,该系统使用页式虚拟存放器,页面大小1KB,该程序页表起始地址为0011B;以下内存单元末4位内容如表1.3.2所表示。请指出该指令实地址码。 表2.5 内存单元末4位内容 地址末4位内容007H300H307H000100111100第34页解: 在页式存放器管理中,为每个程序建立一张页表,统计虚页在主存中对应实页号。程序中给出地址是虚地址,要转换成实地址,必须经过查找该程序对应页表,方可知对应实页号。详细转换过程以下: 虚地址=01FE0H=0001 1111 11100 000B,页面大小为1K,故页内地址为10位,虚地址低10位为页内地址11111000
24、00,虚地址剩下位则为虚页号,其页表地址为页表起始地址与虚页号连接=001100000111307H,在内存单元307H中存放字节中,后4位就是对应实页号,这条指令对应实地址就是实页号与页内地址连接11001111100000=33E0H。第35页2.28 设主存放器容量为4MB,虚拟存放器容量为1GB(109B),则虚拟地址和物理地址各为多少位? 依据寻址方式计算出来有效地址是虚拟地址还是物理地址?解:虚拟存放容量= 1GB= 230B,所以虚地址需要30位;主存容量4MB22X220B,所以实地址需要22位。程序中寻址方式计算出有效地址是虚地址。第36页2.29 假设可供用户程序使用主存容
25、量为100KB,而某用户程序和数据所占主存容量超出100KB,但小于逻辑地址所表示范围,请问含有虚拟存放器与不含有虚拟存放器对用户有何影响? 解:假如无虚拟存放器,用户就要对程序进行准确分段,并要考虑哪段存放在主存,哪段放在辅存,何时从辅存调入主存,何时从主存调入辅存,主存空间怎样分配,地址怎样编写等,用户编程负担很重。如有虚拟存放器,用户就可不考虑上述问题,编程任务变得简化。2.30 在上题中,假如页面大小为4KB,页表长度为多少?解:若页面大小为4KB,则主存容量100KB便可分为25页,页表长度应该有25个字。第37页 2.31 从以下相关存放器描述中选出正确答案。 (1)多体交叉存放器
26、主要处理扩充容量问题。 (2)在计算机中,存放器是数据传送中心,但访问存放器请求是由CPU或I/O发。 (3)在CPU中通常都设置若干个存放器,这些存放器与主存统一编址。访问这些存放器指令格式与访问存放器是相同。 (4)Cache与主存统一编址,即主存空间某一部分属于Cache。 (5)机器刚加电时,Cache无内容,在程序运行过程中CPU首次访问存放器某单元时,信息由存放器向CPU传送同时传送到Cache;当再次访问该单元时即可从Cache取得信息(假设没有被替换)。 第38页(6)在虚拟存放器中,辅助存放器与主存放器以相同方式工作,所以允许程序员用比主存空间大得多辅存空间编程。(7)Cac
27、he功效全由硬件实现。(8)在虚拟存放器中,逻辑地址转换成物理地址是由硬件实现,仅在页面失效时才由操作系统将被访问页面从辅存调到主存,必要时还要先把被淘汰页面内容写入辅存。(9)内存与外存都能直接向CPU提供数据。 第39页解: (2)、(5)、(7)正确,其余是错误。 (1)多体交叉存放主要是为了提升存取速度,增加存放器带宽。 (3) 机器中存放器经常是独立编址,所以访问存放器指令格式与访问存放器指令格式不一样。 (4) Cache是单独编址,它不是主存一部分,比主存存取速度要快一个数量级。 (6) 在虚拟存放器中,之所以允许程序员用比主存空间大得多辅助空间编程,并不是因为辅助存放器与主存工作方式相同,而是因为在主存与辅存之间加了一级存放管理机制,由机器自动进行主辅存信息调度。 (8)在虚拟存放器中,主要经过存放管理软件来进行虚实地址转换。 (9)外存不能直接向CPU提供数据,CPU需要数据时,向主存发出请求,若主存中无此数据,由存放管理软件从辅存中调入,然后再提供给CPU。第40页 2.32 使用高速缓冲存放器是为了处理 问题,存放管理主要由 实现。使用虚拟存放器是为了处理 问题,存放管理主要由 实现。后者在执行程序时,必须把映射到主存放器 空间上,这个过程称为 。 解:速度 硬件 容量 软件 逻辑地址 物理地址与虚实地址转换。第
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 黄线编制管理办法
- 交易场所所管理办法
- 物业部资产管理办法
- 互联网诊疗管理办法
- 中山市入户管理办法
- 河池安置房管理办法
- 检验章使用管理办法
- 黑陶小镇管理办法
- dfc推进管理办法
- 福田区卡口管理办法
- (高清版)DB13 5808-2023 餐饮业大气污染物排放标准
- 【泡泡玛特营销策略研究的文献综述】3100字
- GB/T 17643-2025土工合成材料聚乙烯土工膜
- 静脉留置针的试题及答案
- 高血压疑难病例护理讨论
- 汽配行业质量管理方案
- 2025小学英语新课标教学改革心得体会
- 6S管理改善案例
- 城市园林绿化工程施工及验收规范城市园林绿化工程施工及验收规范
- 农产品直供食堂合作协议
- 市政道路地下综合管廊工程总承包项目施工进度计划及保证措施
评论
0/150
提交评论