计算机组成与设计第三版-第七章课后答案

7.12存储器读写操作时，地址信号、片选信号、读写命 令、读出的数据或写入的数据，在时间配合上要满足些 什么关系？
答：存储器读写操作时，地址信号、片选信号、读写 命令、读出的数据或写入的数据，它们之间在时序配 合要满足以下这些条件：有了稳定的地址与片选信号 才可以读；有了稳定的地址和写入的数据，再有了片 选信号才能再给出写命令，以便保证无误的写操作。 此外，这些信号应有一定的持续时间，以保证读写操 作得以正常完成。
7.9设计用2732芯片和6116芯片组成16位字长的、由一个 8K字区(在前)和4k字区(在后)的主存储器系统,要求能直接 支持按字亦可按字节读写,并判断:支持对区按字节读出实 用意义大吗?
解：按字读大家一定理解和会做。支持字和字节，只 要列一张真值表，输入为按字读的片选（比如2行为1、 0）还要增加一位区分字和字节的信号（），输出为 （3、2、1、0）四片内存芯片的芯片允许，列出后得 到的四个输出变量的表达式，再根据逻辑表达式画出 逻辑电路，就是此能按字或字节读写的系统。如果监 控（）中有按字节读出的数据表，那么支持此方式就 有意义。否则没有必要。
7.13在所用主存储器芯片已确定的情况下，还要进行大 幅度提高主存储器系统的读写速度的办法是什么？
答：在所用主存储器芯片已确定的情况下，还要进行大幅度提高 主存储器系统的读写速度的办法是采用成组传送数据的方式，该 方式是指用于提高在数据总线上的数据输入/输出能力的一种技 术。即通过地址总线传送一次地址后，能连续在数据总线上传送 多个（一组）数据，而不像正常总线工作方式那样，每传送一次 数据，总要用两段时间，即先送一次地址（地址时间），后送一 次数据传送（数据时间）。在成组传送方式，为传送N个数据， 就可以用1个总线时钟周期，而不再是用2N个总线时钟周期，使 总线上的数据入/出尖峰提高一倍。
7.2多级结构的存储器是由哪三级存储器组成的？每一级 存储器使用什么类型的存储器介质，这些介质的主要特
性是什么？在多级结构的存储器系统中，何谓信息的一 致解性：三原级则存和储包器含由高性速原缓则冲？储存器，主存储器，虚拟存储器组成。
使用的存储器介质：高速缓存、主存、虚存。
这些介质的主要特性：高速缓存块传送、主存以页传送、虚存以 文件传送；它们的速度依次降低，每位价格依次降低；它们的管 理依次由硬件、、用户；。
7.1.在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统？ 它们的应用是建立在程序的什么特性之上的？
答：在现代的计算机系统中，通常总是采用由三种运行原理不同， 性能差异很大的存储介质分别构建高速缓冲存储器、主存储器和 虚拟存储器，再将它们组成三级结构的统一管理、高度的一体化 存储器系统。由高速缓冲存储器缓解主存储器读写速度慢，不能 满足运行速度需要的矛盾；用虚拟存储器更大的存储空间，解决 主存储器容量小，存不下更大程序与能独立读写的、字长 为一个主存字的主体，这样就可以按读写需要情况，分别对每个 存储体执行读写；通过合理的组织方式，使几个存储体协同运行， 从而提供出比单个存储体更高的（几倍）读写速度。
低位地址的多体交叉是把地址的几个主存字依次分配在不同的存 储体中。因为程序运行的局部特征表明，程序运行过程中，在短 时间内读写地址相邻的主存字的概率更大。在这种编址方式中， 地址寄存器送到主存储器的地址的低几位，用于区分读写哪个存 储体，其余高位部分送到每个存储体，用于区分读写每个存储体 的哪一个存储字。
7.14主存一体多字和多体交叉方案的优缺点各表现在什
么 地主方存？一体低多位字地的址优的点：多是体通交过叉加是宽每何个含主义存？单优元的点宽何度在，？增加每
个主存单元所包括的数据位数，使每个主存单元同时存储几个主 存字，则每一次读操作就同时读出了几个主存字，使读出一个主 存字的平均读出时间变为原来的几分之一。缺点是：每次读出的 几个主存字必须首先保存在一个位数足够长的存储器中，等待通 过数据总线分几次把他们传送走。
为了保持电容器原记忆内容，必须在读操作之后立刻跟随一次写 回操作，这被称为预充电延迟。在预充电延迟完成之前，是不能 开始下一次的读操作的，动态存储器的读写周期显然比它的数据 读出时间长得多，也降低了存储器的运行速度。
静态存储器是用触发器线路记忆与读写数据的，它是通过检查哪 一条位线上出现一个负脉冲来判断状态，即区分读出来的信号是 1或是0，而无需改变存储器的脉冲波纹，所以不会破坏已存储的 信息 .
7.10为什么动态存储器会是破坏性读出？静态存储器又为 什么读出操作不会破坏已存储的信息呢？什么是动态存储 器的回写（预充电延迟）？它对存储器性能的影响是什么？
答：动态存储器的读操作过程时，当字线的高电平到来后，则T 管导通，若电容中原存储有电荷（存储1信号），电容就要放电， 则会使数据线的电位由高变低，使电容中原存储的电荷（存储1 信号）丢失，这就是通常说的破坏性读出。
一致性原则：同一个信息会同时存放在几个级别的存储器中，此 时，这一信息在几个级别的存储器中必须保持相同的值。
包含性原则：处在内层（更靠近）存储器中的信息一定被包含在 各外层的存储器中，即内层（更靠近）存储器中的全部信息一定 是各外层存储器中所存信息中一小部分的副本。
7.3比较和芯片的主要特性。
从所用的半导体生产工艺区分，存储器芯片又可以分为静态存储器和动 态存储器两种类型。由于动态存储器集成度高，生产成本低，被广泛地 用于实际要求更大容量的主存储器。静态存储器读写速度快，生产成本 高，通常多用其实现容量可以较小的高速缓冲存储器。两者不同之处主 要再现如下表：
这种三级结构的存储器系统的运行原理，是建立在程序运行的局 部性原理之上的。即在一小段时间内，运行的程序只使用少量的 指令和少量的数据，而这少量的指令和少量的数据往往又集中在 存储器的一小片存储区域中，指令顺序执行比转移执行的比例要 大，故可以按对所使用的指令和数据的急迫和频繁程度，将其存 入容量、速度、价格不同的存储器中，从而取得更高的性能价格 比。主要体现在时间、空间、指令执行顺序三个方面。