计算机组成原理习题——4+8+9章带答案

第四章1.16K32位存储，地址电缆和数据线的总和是？选择不同规格的存储芯片时需要多少片？1K4位、2K8位、4K4位、16K1位、4K8位、8K8位地址行和数据线的总和=14 32=46；选择其他芯片时，需要的每个片的数量为：1k4: (16k32)/(1k4)=168=128片2k8: (16k32)/(2k8)=84=32片4k4: (16k32)/(4k4)=48=32片16k1: (16k32)/(16k1)=132=32片4k8: (16k32)/(4k8)=44=16片8k8: (16k32)/(8k8)=24=8片2.用于配置16K8容量存储的现有10241存储芯片。尝试：(1)实现此内存需要多少个芯片？(2)在每个主板的容量为4K8位的多个主板上安装这些芯片时，该存储所需的总地址线位数是多少？其中有多少人用于板？多少人用于选择电影？几位写电影内部地址？16k8=2 148，14条地址线。4K8容量主板，总共需要4块主板。14条地址线中最多有2条用于主板选择(00-11，第1板-第4板)，4K*8位=2 12 * 8位=12 * 1k * 8位，即每个主板内需要4*8个芯片，8个芯片内需要8位也就是说，如果需要4个组，则最多需要2位，其馀12位中的2位用于切片选择(00 11，第一 4组)。即，板选择的2位，片选择的2位，片地址选择的其馀10位。3.据悉，一台计算机的字符长度8位目前使用的是具有16位地址行的半导体内存，它使用1K4 SRAM芯片配置该计算机允许的最大主内存空间，并采用存储模块结构。(1)每个模板容量为4K8位时，总块存储模板数是多少？(2)绘制模板内每个芯片的连接逻辑图。解决方法：(1)根据故障排除，内存容量为64KB，因此总共需要16个存储模板。4.半导体存储器容量16K8位，可选SRAM芯片容量4K4位；地址总线A15到A0(低)，双向数据总线D7到D0(低)，通过R/线控制读/写。设计和绘制表示地址分配、切片选择逻辑和切片选择信号极性的内存逻辑图。5.现有存储芯片包括：2K1位元ROM、4K1位元RAM、8K1位元ROM。前4KB是ROM，后16KB是RAM，CPU地址总线是16位。(1)各种存储芯片使用了多少个片？(2)正确选择解码器和门电路，并绘制相应的逻辑原理图。(3)指示是否存在地址重复现象。解决方案：(1)需要16个2 k1 ROM芯片和24个4 k1 RAM芯片。8K1的ROM芯片不能使用，因为它比ROM必须占用的空间大。(3)地址行A15、A14没有参加解码，因此存在重叠现象。6.使用16K1位DRAM芯片配置64KB内存。(1)绘制此内存的方块图。(2)内存的读/写周期均为0.5s，CPU必须在1s上至少存储一次，但是哪种刷新方法更合理？相邻两行之间的刷新间隔是多少？刷新整个存储单元所需的实际刷新时间是多少？解决方案：(2)内存芯片规格为16K1，因此芯片内部的存储矩阵是128128的存储矩阵。使用集中刷新时，死区为0.5128=64微秒，CPU 1微秒至少访问一次，最大64微秒的死区显然不合适。使用分布式刷新时，将系统访问周期增加到1微秒，以降低整个设备的速度，刷新太频繁。因此，假定允许的最大刷新间隔为2毫秒，两个相邻的刷新间隔为2毫秒/128=15.625微秒，所有存储单元在实际时间0.5128=64微秒刷新一次。7.半导体存储器容量15KB，固化区8KB，可选EPROM芯片4k8随机读/写7KB可选SRAM芯片为4K4位、2K4位和1K4位。地址总线A15到A0(A0 (A0为最小位)，双向数据总线D7到d0 (d0为最小位)，R/W控制读/写，如果MREQ为低级别，则允许存储操作信号。设计和绘制表示地址分配、切片选择逻辑、切片选择信号极性等的内存逻辑图。8.地址总线上的16位A15到A0(A0 (A0是最小位)访问64KB的存储空间)。外围设备和主存储的统一寻址，I/O空间占用FC00到FFFFH。活动2164芯片(64K1)构成主存储器，设计并绘制芯片地址线、数据电缆和总线连接逻辑、行选择信号和列选择信号的逻辑等，以防止访问I/O时访问主存储器。动态刷新逻辑可能暂时不考虑。9.设计一个缓存组织，其缓存容量为4MB，缓存容量为16KB，包含8个字、32位、4-Cache关联映像(即每个缓存组总共4个块)，并请求：(1)绘制主存储地址字段的段位数。(2)缓存的初始状态为空，CPU为主内存0、1、2、在第99单元中依次读取100个单词(主存储每次读取一个单词)，命中率是多少，按此顺序读取8次？(3)如果缓存速度是主内存的6倍，那么没有缓存的速度是主内存的6倍吗？第八章1.将以下数据顺序分别记录为RZ、nnnz-1、PE、FM、MFM和M2FM，以绘制写电流波形。(1) 1101111110(2) 101011010010002.将数据序列10011写入磁介质存储时，绘制不使用记录方式(例如0-1系统、相位调制、FM系统、增强的FM系统等)的写入电流波形。3.磁盘组中有6个磁盘，每个磁盘都有2个写入面。存储区域的内径为22厘米，外径为33厘米，通道密度为40/cm，位密度为400b/cm，速度为2400r/min。问题：(1)总共可以使用多少个存储面？(2)圆柱面有多少？(3)整个磁盘组的总存储容量是多少？(4)数据速率是多少？(5)文件长度超过磁道的容量时，是记录在同一存储面上，还是记录在同一圆柱面上？(？怎么了？(6)对于固定长度的块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？在寻址命令中，磁盘地址如何表示？(1) 62-2=10(面)顶部和底部两个面不可用，因此可以使用10个存储面。(2)有效存储区域=16.5-11=5.5(cm)57347度密度=40度/厘米，因此405.5=220度，即220个圆柱面(3)内部轨道周长为2R=23.1411=69.08(cm)5734m每个信息量=400位/cm69.08cm=27632位=345b5734 b 220=759880 b5734m磁盘组总容量=759880B10=7598800B(4)磁盘数据传输速率Dr=rN，N是每个磁道的容量，n=34345b，57347r是磁盘旋转速率，R=2400旋转/60秒=40旋转/秒Dr=rn=4034b=13816b/s (5)必须记录在同一圆柱体上4.磁盘阵列的转速为3000r/min，包括4个磁盘、5个磁盘/mm、每个记录信息12288B、最小磁道直径230mm和275个磁盘。问题：(1)此磁盘存储的存储容量是多少？(2)最大和最小位密度是多少？(3)磁盘的数据速率是多少？(4)平均等待时间是多少？5.磁盘组为20个，每个磁盘曲面有800个磁道。每个磁道的有效内存容量为13000B，数据块间隔为235B，转速为3000r/min。问题：(1)在此磁盘存储中使用1000B作为一个记录将在一个磁道上保留10个记录。保留12万条记录需要多少圆柱面(一条记录跨多个轨迹不允许)？(2)此磁盘阵列的平均等待时间是多少？(3)数据速率是多少？磁盘格式化为24个扇区和20个磁道。此光盘可以根据需要选择顺时针或逆时针旋转，旋转一次的时间为360毫秒，读取一次的时间为1毫秒。此片包含三个文件。文件a从轨迹6、切片1开始占用两个块。文件b拥有从途径2、扇区5开始的5个块。文件c拥有从轨道5、扇区3开始的3个块。这个磁盘的平均等待时间是多少？平均寻道时间是多少？如果磁头移动和磁盘旋转不同，并且磁头的初始位置在磁道0，扇区0上，那么按c、b、a顺序读取上述三个文件的总时间是多少？在同一初始位置读取上述三个文件的最短时间是多少？此时应如何排列文档的阅读顺序？第九章1.什么是中断矢量？中断向量是如何形成的？向量中断和非向量中断有何区别？2.假设有1、2个设备，其优先级为设备1设备2，同时提出中断请求，说明中断处理过程，绘制中断处理过程的示意图，并标记断点。3.现有的a、b、c和d共包含4个中断源，优先级依次为a、b、c和d，最高优先级为a、b、c和d。如果中断服务程序的执行时间为20s，则根据下图(图1)所示的时间表调度，根据中断源请求中断的时间绘制CPU执行程序的轨迹。图1中断请求时间线4.具有级别5中断(L0、L1、L2、L3、L4等)，中断响应优先级为L0、L1、L1、L4。现在请求将中断处理顺序更改为L1L3L0L4L2。(1)在所有级别的中断服务程序中，如何设置每个中断掩码代码(在每个级别设置一个，如果相应的位为“0”，则表示允许中断)；