存储器习题解答

1.用下列芯片构成存储系统，各需要多少个RAM芯片？需要多少位地址作为片外地址译码？设系统为20位地址线，采用全译码方式。（1）512×4位RAM构成16KB的存储系统；（2）1024×1位RAM构成128KB的存储系统；（3）2K×4位RAM构成64KB的存储系统；（4）64K×1位RAM构成256KB的存储系统。解：(1)需要16KB/512×4=64片，片外地址译码需20-log2512=11位地址线。(2)需要128KB/1K×1=1024片，片外地址译码需20-log21024=10位地址线。(3)需要64KB/2K×4=64片，片外地址译码需20-log2(1024×2)=9位地址线。(4)需要256KB/64K×1位=32片，片外地址译码需20-log2(1024×64)=4位地址线。2.现有一种存储芯片容量为512×4位，若要用它组成4KB的存储容量，需多少这样的存储芯片？每块芯片需多少寻址线？而4KB存储系统最少需多少寻址线？解:4K×8bit/512×4bit=16片，需要16片存储芯片；29=512，每片芯片需9条寻址线；212=4096，4KB存储系统最少需12条寻址线。3.一个具有8KB直接相联Cache的32位计算机系统，主存容量为32MB，假定该Cache中块的大小为4个32位字。（1）求该主存地址中区号、块号和块内地址的位数。（2）求主存地址为ABCDEF16的单元在Cache中的位置。解:(1)主存区数为32MB/8KB=4096，212=4096，区号的位数为12；区内块数为8KB/4×4B=512，29=512，块号的位数为9；块内单元数（字节编址）为4×32/8=16，24=16，块内地址的位数4。（2）主存地址为ABCDEF16的单元其二进制地址为：0101010111100110111101111(主存字节地址为25位)区号为010101011110块号为011011110数据在Cache中的位置是01101111011114.http://caoliuroom.pen.io/有一个Cache-主存存储层次，主存容量为8个块，Cache容量为4个块。采用直接地址映象：（1）对于如下主存块地址流：0,1,2,5,4,6,4,7,1,2,4,1,3,7,2,如果主存中内容一开始未装入Cache中，请列出每次访问后Cache中各块的分配情况；（2）指出块命中的时刻；（3）求出此期间Cache的命中率。解：(1)每次访问后Cache中各块的分配情况如下表。时间123456789101112131415地址流0125464712413720块0000444444444441块115555511111112块22266662222223块77777377（2）从表可见命中时刻为：7,11,12和15（3）h=4/15=0.2675.一个组相联映象Cache由64个存储块构成，每组包含4个存储块；主存包含4096个存储块，每块由128字组成，访存地址为字地址。（1）一个主存地址有多少位？一个Cache地址有多少位？（2）计算主存地址格式中，区号、组号、块号和块内地址字段的位数。解：(1)主存4096块----12位,每块128字----7位,共19位Cache64块----6位,每块128字----7位,共13位(2)主存区数=主存块数/Cache块数=4096/64=64个区----6位区内组数=Cache块数/组内块数=64/4=16个组----4位组内块数为4----2位块内地址为7位(字地址，每块128字)主存地址格式如下：6位6位2位7位区号组号组内块号块内地址6.有一个16KB4路组相联Cache的32位微处理器，假定该Cache的块为4个32位的字。（1）画出该Cache的结构逻辑图，指出主存地址的不同字段的作用。（2）主存地址为ABCDE8F8的单元在Cache中的什么位置。解：(1)Cache容量为16KB，地址14位;采用4路组相联结构，块地址2位；块长为4个字，块内地址2位；每个字32位(4个字节)，字内字节地址2位。由(2)知主存地址为32位，则区号为32-14=18位。则逻辑结构图如下：（2）主存地址单元ABCDE8F8的二进制表示为：101010111100110111101000111101000Cache地址为：1010001111010007.有一个”Cache-主存”存储层次。主存共分为8个块(0～7)，Cache为4个块(0～3)，采用组相联映象，组内块数为2块，采用LRU(近期最少使用法)的替换算法。（1）画出主存、Cache地址的各字段对应关系；9.使用6116、2732和74LS138译码器构成一个存储容量为12KBROM（00000H～02FFFH）、8KBRAM（03000H～04FFFH）的存储系统。系统地址总线为20位，数据总线为8位。解：①译码地址线安排：2732的容量为4K×8位存储器芯片，有12条地址线，12KBROM需采用3片2732。6116的容量为2K×8位存储器芯片，有11条地址线，8KBRAM需采用4片6116。ROM有片外译码的地址线为8条，RAM有片外译码的地址线为9条。采用74LS138译码，每个输出端对应4KB地址范围，对于6116的A11还需进行二次译码。②列出地址范围：A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0EPROM10000000000000000000000000～00FFFH00000000111111111111EPROM20000000100000000000001000～01FFFH00000001111111111111EPROM30000001000000000000002000～02FFFH00000010111111111111SRAMI0000001100000000000003000～037FFFH00000011011111111111SRAM20000001110000000000003800H～03FFFH00000011111111111111SRAM30000010000000000000004000H～047FFH00000100011111111111SRAM40000010010000000000004800H～04FFFH00000100111111111111138引脚G2BG1CBA(G1为G1端经非门后的连线)EPROM1~EPROM3的CE分别接74LS138的Y0~Y2，SRAM1的CE同Y3，A11经或门后的输出相连，SRAM2的CE同Y3，A11经或门后的输出相连，SRAM3的CE同Y4，A11经或门后的输出相连，SRAM4的CE同Y3，A11经或门后的输出相连，如图2.17所示。图2.17存储器接口10.微机系统的存储器由5片RAM芯片组成，如图习5-5所示，其中U1有12条地址线，8条数据线，U2~U5各有10条地址线，4条数据线，试计算芯片U1和U2，U3的地址范围，以及该存储器的总容量。图习5-5解：芯片U1的的地址范围计算：A19~A14A13A0~00100~00~00111~1地址范围为01000H~01FFFH芯片U2和U3