白中英计算机组成原理第三章答案-2

第3章 内部存储器第一页，编辑于星期日：四点四十三分。1、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：①该存储器能存储多少字节的信息？存储容量=存储单元个数×每单元字节数=

220×32

bit②如果存储器有512K×8位SRAM芯片组成，需要多少片?需要做存储芯片的字位扩展；位扩展：4片512K×8位芯片构成512K×32位的存储组；字扩展：2组512K×32位存储组构成1M×32位的存储器；因此，共需要2×4=8片给定的SRAM芯片③需要多少位地址做芯片选择？字扩展的是2个存储组，因此，需1位地址做片选。第二页，编辑于星期日：四点四十三分。3、用16K×8位的DRAM芯片构成64K×32位存储器，问：（1）画出该存储器的组成逻辑框图。由16K×8位的芯片字位扩展构成64K×32位的存储器；·位扩展：由4片16K×8位的芯片构成16K×32位的存储组；·字扩展：由4组16K×32位存储组构成16K×32位的存储器；·因此，4个存储组的片选信号应由最高两位地址A14和A15产生；·该存储器的组成逻辑框图如下：2:4译码器A14A15CS3CS2CS0CS1A13~A0D0~D7/WE第三页，编辑于星期日：四点四十三分。位扩展A13~A0

/CS16K×8RAMD7~D0

/WEA13~A0

/CS16K×8RAMD7~D0

/WE16K×8RAMA13~A0D7

~

D0/CS/WE16K×8RAMA13~A0D7

~

D0/CS/WE/CSA13~A0D7~D0D15~D8D23~D16D31~D23/WE第四页，编辑于星期日：四点四十三分。字扩展A13~A0

/CS16K×32存储组D31~D0

/WEA13~A0

/CS16K×32存储组D31~D0

/WEA13~A0

/CS16K×32存储组D31

~D0

/WEA13~A0

A13~A0

/CS16K×32存储组D31~D0

/WED31~D0/

WE

74LS139/G1B

A/Y0/Y1/Y2/Y3/MREQA14A15第五页，编辑于星期日：四点四十三分。3、用16K×8的DRAM芯片构成64K×32位存储器，要求：(2)设储器读/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？假定16K×8位的DRAM芯片的存储矩阵是128行×(128×8)列；若集中刷新，则有128行×0.5us=64us的死时间，不合适；若分散刷新，则每访存一次需要1us，也不合适；所以，应采用异步式刷新方式。假定DRAM芯片的刷新周期为2ms两行的刷新间隔为：2ms/128=0.015625ms=15.625us若取15.5us作为实际的刷新间隔刷新存储体一遍实际所用时间为：15.5us×128＝1984us

=

1.984ms第六页，编辑于星期日：四点四十三分。6、用32K×8位的EPROM芯片组成128K×16位的只读存储器，试问：①

数据寄存器多少位？因为系统数据总线为16位，所以数据寄存器16位②

地址寄存器多少位？因为存储器容量为128K，需系统地址总线17位，所以地址寄存器17位③

共需多少个EPROM芯片？所需芯片总数：(128K/32K)×(16/8)=8片第七页，编辑于星期日：四点四十三分。6、用32K×8位的EPROM芯片组成128K×16位的只读存储器，试问：（4）画出此存储器的组成框图。CPU地址寄存器数据寄存器2:4译码器~CS332K32K32K32K×8×8×8×832K32K32K32K×8×8×8×8CS3CS2CS1CS0A16CS0A15第八页，编辑于星期日：四点四十三分。8、设存储器容量为64M，字长为64位，模块数m=8，分别用

顺序和交叉方式进行组织。存储周期T=100ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期τ=50ns。求：顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？顺序存储器和交叉存储器连续读出m=8个字的数据信息量为：q=8×64=512位顺序存储器所需要的时间为t1

=

m×T

=8×100ns

=800ns

=8×10-7s故顺序存储器的带宽为W1=

q/t1

=

512/(8×10-7)

=

64×107[bit/s]交叉存储器所需要的时间为t2

=

T+

(m-1)×τ=

100ns

+

(8-1)×50ns

=

450ns

=4.5×10-7s故交叉存储器的带宽为W1=

q/t2

=

512/(4.5×10-7)

=

113.8×107[bit/s]第九页，编辑于星期日：四点四十三分。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。命中率h

=

Nc/(Nc+Nm)

=

2420/(2420+80)

=

0.968主存与Cache的速度倍率r=tm/tc

=240ns/40ns=6访问效率e

=

1/(r+(1-r)h)

=

1/(6+(1-6)×0.968)

=

86.2%平均访问时间ta

=

tc/e

=

40ns/0.862

=

46.4ns第十页，编辑于星期日：四点四十三分。10、已知/view21/M00/15/11/wKh2DmGRehWAbtYeAAHGaeD9e13、一个组相联Cache由64个行组成，每组4行。主存储器包含4K个块，每块128字。请表示内存地址的格式。组相联映射下的主存地址格式如下：每块128字，假定主存以字进行组织块内的字地址需要7位Cache由64个行组成，每组4行Cache中共包含16组，需4位组号主存包含4K个块主存块号为12位主存标记位有12－4=8位主存标记组号块内地址8位4位7位第十二页，编辑于星期日：四点四十三分。14、某机主存容量1MB，字长1B，块大小16B，Cache容量64KB，若Cache采用直接映射方式，请给出2个不同标记的内存地址，它们映射到同一个Cache行。直接映射下的主存地址格式如下：·

每块16B块内的字节地址需要4位Cache容量64KB主存容量1MB共包含4K行

Cache块号12位主存地址20位主存标记位20－12－4=4位两个满足题目要求的主存地址：0000

1001

0000

1110

00000001

1001

0000

1110

0000主存标记Cache行号块内地址4位12位4位第十三页，编辑于星期日：四点四十三分。15、假设主存容量16M×32位，Cache容量64K×32位，主存与Cache之间以每块4×32位大小传送数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出主存地址格式。直