(完整版)第三章存储系统习题参考答
第3章习题答案
第3章习题答案习题31. Cache－主存存储系统和主存－辅存存储系统有何不同？2. SRAM和DRAM的主要差别是什么？3. 假设某存储器具有32位地址线和32位数据线，请问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息？（2）如果存储器由1M×8位SRAM芯片组成，需要多少片？4. 某32位计算机系统采用半导体存储器，其地址码是32位，若使用4M×8位的DRAM芯片组成64MB主存，并采用内存条的形式，问：（1）若每个内存条为4M×32位，共需要多少内存条？（2）每个内存条内共有多少片DRAM芯片？（3）主存需要多少DRAM芯片？5. 一个512K×16的存储器，由64K×1的2164 DRAM芯片构成（芯片内是4个128×128结构），问：（1）共需要多少个DRAM芯片？（2）若采用分散式刷新方式，单元刷新间隔不超过2ms，则刷新信号的周期是多少？（3）若采用集中式刷新方式，读写周期为0.1μs，存储器刷新一遍最少用多少时间？6. 某主存系统中，其地址空间0000H～1FFFH为ROM区域，ROM芯片为8K×8位，从地址6000H开始，用8K×4位的SRAM芯片组成一个16K×8位的RAM区域，假设RAM芯片有和信号控制端。
CPU地址总线为A15～A0，数据总线为D7～D0，读/写控制信，访存允许信号为，要求：号为R/（1）写出地址译码方案；（2）画出主存与CPU的连接图。
7. 设主存储器容量为64M字，字长为64位，模块数m=8，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。
主存储器的存储周期T=100ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期τ=50ns。
若按地址顺序连续读取16个字，问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？8. 设某计算机访问一次主存储器的时间如下：传送地址需1个时钟周期，读/写需4个时钟周期，数据传送1个时钟周期，采用下述主存结构按地址顺序连续读取16个字的数据块，各需多少时钟周期？（1）单字宽主存，一次只能读/写1个字。
(完整版)存储器习题及参考答案
习题四参考答案1．某机主存储器有16位地址，字长为8位。
（1）如果用1k×4位的RAM芯片构成该存储器，需要多少片芯片？（2）该存储器能存放多少字节的信息？（3）片选逻辑需要多少位地址？解：需要存储器总容量为：16K×8位，故，（1）需要1k×4位的RAM芯片位32片。
（2）该存储器存放16K字节的信息。
（3）片选逻辑需要4位地址。
2. 用8k×8位的静态RAM芯片构成64kB的存储器，要求：（1）计算所需芯片数。
（2）画出该存储器组成逻辑框图。
解：（1）所需芯片8片。
（2）逻辑图为：3. 用64k×1位的DRAM芯片构成256k×8位存储器，要求：（1）画出该存储器的逻辑框图。
（2）计算所需芯片数。
（3）采用分散刷新方式，如每单元刷新间隔不超过2ms，则刷新信号周期是多少？如采用集中刷新方式，存储器刷新一遍最少用多少读/写周期？解：（1）（2）所需芯片为32片。
（3）设读写周期为0.5微妙，则采用分散式刷新方式的刷新信号周期为1微妙。
因为64K ×1的存储矩阵是由四个128×128的矩阵构成，刷新时4个存储矩阵同时对128个元素操作，一次刷新就可完成512个元素，整个芯片只有128次刷新操作就可全部完成。
所以存储器刷新一遍最少用128个读/写周期。
4. 用8k×8位的EPROM芯片组成32k×16位的只读存储器，试问：（1）数据寄存器多少位？（2）地址寄存器多少位？（3）共需多少个EPROM芯片？（4）画出该只读存储器的逻辑框图？解：因为只读存储器的容量为：32k×16，所以：（1）数据寄存器16位。
（2）地址寄存器15位。
（3）共需8个EPROM芯片？（4）逻辑框图为：5. 某机器中，已经配有0000H～3FFFH的ROM区域，现在再用8k×8位的RAM芯片形成32k ×8位的存储区域，CPU地址总线为A0～A15，数据总线为D0～D7，控制信号为R/W（读/写）、MREQ（访存），要求：（1）画出地址译码方案。
(完整版)计算机组成原理第3章习题参考答案
第3章习题参考答案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？(2) 如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片？(3) 需要多少位地址作芯片选择？解：(1) 该存储器能存储：字节4M 832220=⨯(2) 需要片8823228512322192020=⨯⨯=⨯⨯K (3) 用512K ⨯8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。
所以只需一位最高位地址进行芯片选择。
2、已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位的DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问；(1) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条?(2) 每个内存条内共有多少DRAM 芯片?(3) 主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条?解：(1) 共需内存条条4641664226=⨯⨯M (2) 每个内存条内共有个芯片32846416=⨯⨯M M (3) 主存共需多少个RAM 芯片， 共有4个内存条，1288464648464226=⨯⨯=⨯⨯M M M 故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。
3、用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，要求：(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理?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?解：(1) 用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，需要用个芯片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位16448163264=⨯=⨯⨯K K数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D0~D 7、D 8~D 15、D 16~D 23和D 24~D 31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A 0~A 13)作为模块内各个芯片的内部单元地址——分成行、列地址两次由A 0~A 6引脚输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A 14、A 15通过2：4译码器实现4组中选择一组。
计算机组成原理习题 第三章
第三章一．填空题1.在多级存储体系中，cache的主要功能是，虚拟存储器的主要功能是。
2.SRAM靠存储信息，DRAM靠存储信息。
存储器需要定时刷新。
3.动态半导体存储器的刷新一般有、和。
4.一个512KB的存储器，其地址线和数据线的总和是。
5.若RAM芯片里有1024个单元，用单译码方式，地址译码器有条输出线；用双译码方式，地址译码器有条输出线。
6.高速缓冲存储器中保存的信息是主存信息的。
7.主存、快速缓冲存储器、通用寄存器、磁盘、磁带都可用来存储信息，按存取时间由快至慢排列，其顺序是。
8. 、和组成三级存储系统，分级的目的是。
9.动态半导体存储器的刷新一般有和两种方式，之所以刷新是因为。
10.用1K×1位的存储芯片组成容量为64K×8位的存储器，共需片，若将这些芯片分装在几块板上，设每块板的容量为4K×8 位，则该存储器所需的地址码总位数是，其中位用于选板，位用于选片，位用于存储芯片的片内地址。
11.最基本的数字磁记录方式、、、、、和六种。
12.缓存是设在和之间的一种存储器，其速度匹配，其容量与有关。
13.Cache是一种存储器，用来解决CPU与主存之间不匹配的问题。
现代的Cache可分为和两级，并将和分开设置。
14.计算机系统中常用到的存储器有：（1）SRAM，（2）DRAM，（3）Flash，（4）EPROM，（5）硬盘存储器，(6)软盘存储器。
其中非易失的存储器有：具有在线能力的有；可以单字节修改的有：可以快速读出的存储器包括。
15.反映存储器性能的三个指标是、、和，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用体系结构。
16.存储器的带宽是指，如果存储周期为T M，存储字长为n位则存储器带宽位，常用的单位是或。
为了加大存储器的带宽可采用、和。
17.一个四路组相联的Cache共有64块，主存共有8192块，每块32个字。
则主存地址中的主存字块标记为位，组地址为位，字块内地址为位。
(蔡老师提供)第3章 多层次的存储器习题参考答案
第3章 多层次的存储器习题参考答案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？(2) 如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片？ (3) 需要多少位地址作芯片选择？ 解：(1) 该存储器能存储：字节4M 832220=⨯(2) 需要片8823228512322192020=⨯⨯=⨯⨯K (3) 用512K ⨯8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。
所以只需一位最高位地址进行芯片选择。
2、已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位的DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问； (1) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条? (2) 每个内存条内共有多少DRAM 芯片?(3) 主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条? 解：(1) 共需条4641664226=⨯⨯M 内存条 (2) 每个内存条内共有32846416=⨯⨯M M 个芯片(3) 主存共需多少1288464648464226=⨯⨯=⨯⨯M M M 个RAM 芯片， 共有4个内存条，故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。
3、用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理?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?解：(1) 用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，需要用16448163264=⨯=⨯⨯K K 个芯片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D 0~D 7、D 8~D 15、D 16~D 23和D 24~D 31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A 0~A 13)作为模块内各个芯片的内部单元地址——分成行、列地址两次由A 0~A 6引脚输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A 14、A 15通过2：4译码器实现4组中选择一组。
第三章习题与思考题参考答案
习题与思考题3-8 按要求写出相应的指令。
（1）把寄存器R6的内容送到累加器A中。
（2）把外部RAM 1000H单元的内容传送到内部RAM 30H单元中。
（3）清除内部RAM 3FH 单元的高4位。
（4）使累加器A的最低位置1。
（5）清除进位位。
（6）使ACC.4和ACC.5置1。
（7）把外部ROM 2000H单元中的内容送到内部RAM的20H单元中。
（8）把外部ROM 2000H单元中的内容送到外部RAM的3000H单元中。
答案：（1）MOV A,R6（2）MOV DPTR,#1000HMOVX A,@DPTRMOV R0,#30HMOV @R0,A（3）ANL 3FH,#0FH（4）ORL A,#01H（5）CLR C（6）ORL A,#30H（7）CLR AMOV DPTR,#2000HMOVC A,@A+DPTRMOV 20H,A（8）CLR AMOV DPTR,#2000HMOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#3000HMOVX @DPTR,A3-10 编写程序段完成如下要求。
（1）将寄存器R0中的内容乘以10（积小于256）。
（2）将片内RAM 30H单元开始的15个字节的数据传送到片外RAM 3000H开始的单元中。
（3）将片外RAM 2000H开始的5个字节的数据传送到片内RAM 20H开始的单元中。
（4）有10个字节的二进制数存放在片内RAM以40H开始的单元内，编程找出其中的最大值并存于内部50H单元中。
（5）将片外RAM空间2000H~200AH中的数据的高4位变零，低4位不变，原址存放。
（6）将外部RAM 2040H单元的内容与3040H单元的内容互换。
答案：(1) MOV B,#0AHMOV A,R0MUL ABMOV R0,A(2) ORG 0000HMOV R0,#30HMOV DPTR,#3000HMOV R7,#0FHLOOP: MOV A,@R0MOVX @DPRT,AINC R0INC DPTRDJNZ R7,LOOPSJMP $END(3) MOV DPTR,#2000HMOV R0,#20HMOV R7,#05HLOOP: MOVX A,@DPTRMOV @R0,AINC R0INC DPTRDJNZ R7,LOOPEND(4) ORG 0000HMOV A,40H;A寄存器放最大值，且初始化最大值（默认第一个数）MOV R3,#09H；比较次数MOV R0,#41HSTART: CJNE A,@R0,LOOPLOOP: JNC LOOP1；如果比A小，则跳转到LOOP1MOV A,@R0；如果比A大，则更新A的值LOOP1: INC R0DJNZ R3 STARTMOV 50H,ASJMP $END(5) MOV DPTR,#20000HMOV R1,#0BHLOOP: MOVX A,@DPTRANL A,#0FHMOVX @DPTR,AINC DPTRDJNZ R1,LOOPSJMP $(6) MOV DPTR,#2040HMOVX A,@DPTRMOV R0,#20HMOV @R0,AMOV DPTR,#3040HMOVX A,@DPTRXCH @R0,AMOVX @DPTR AMOV A,@R0MOV DPTR,#2040HMOVX @DPTR,A3-15 设有一带符号的十六位数以补码形式存放在R2、R3寄存器中，试编制求其原码的程序。
计算机系统结构-第三章(习题解答)
计算机系统结构-第三章(习题解答)1. 什么是存储系统？对于一个由两个存储器M 1和M 2构成的存储系统，假设M1的命中率为h ，两个存储器的存储容量分别为s 1和s 2，存取时间分别为t 1和t 2，每千字节的成本分别为c 1和c 2。
⑴ 在什么条件下，整个存储系统的每千字节平均成本会接近于c 2？ ⑵ 该存储系统的等效存取时间t a 是多少？⑶ 假设两层存储器的速度比r=t 2/t 1，并令e=t 1/t a 为存储系统的访问效率。
试以r 和命中率h 来表示访问效率e 。
⑷ 如果r=100，为使访问效率e>0.95，要求命中率h 是多少？⑸ 对于⑷中的命中率实际上很难达到，假设实际的命中率只能达到0.96。
现在采用一种缓冲技术来解决这个问题。
当访问M 1不命中时，把包括被访问数据在内的一个数据块都从M 2取到M 1中，并假设被取到M 1中的每个数据平均可以被重复访问5次。
请设计缓冲深度（即每次从M 2取到M 1中的数据块的大小）。
答：⑴ 整个存储系统的每千字节平均成本为：12s 1s 2c 2s 1s 1c 2s 1s 2s 2c 1s 1c c ++⨯=+⨯+⨯=不难看出：当s1/s2非常小的时候，上式的值约等于c2。
即：s2>>s1时，整个存储器系统的每千字节平均成本会接近于c2。
⑵ 存储系统的等效存取时间t a 为：2t )h 1(1t h t a ⨯-+⨯=⑶r)h 1(h 1t )h 1(t h t t t e 211a 1⨯-+=⨯-+⨯==⑷ 将数值代入上式可以算得：h>99.95% ⑸通过缓冲的方法，我们需要将命中率从0.96提高到0.9995。
假设对存储器的访问次数为5，缓冲块的大小为m 。
那么，不命中率减小到原来的1/5m ，列出等式有：m596.0119995.0--= 解这个方程得：m=16，即要达到⑷中的访问效率，缓冲的深度应该至少是16（个数据单位）。
计算机组成原理前3章课后习题参考答案-
白中英第五版计算机组成原理课后习题参考答案第一章计算机系统概述4、冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么它包括哪些主要组成部分答：冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序和程序控制，其中存储程序是指将程序和数据事先存放到存储器中，而程序控制是指控制器依据存储的程序来控制全机协调地完成计算任务。
总体来讲，存储程序并按地址顺序执行，这就是冯•诺依曼型计算机的主要设计思想。
5、什么是存储容量什么是单元地址什么是数据字什么是指令字答：见教材P8和P10。
7、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据答：见教材P10。
第二章运算方法和运算器】1、写出下列各整数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。
3、有一个字长为32位的浮点数，符号位1位，阶码8位，用移码表示，尾数23位，用补码表示，基数为2，请写出：（1）最大数的二进制表示阶码用移码表示，题中并未说明具体偏移量，故此处按照移码的定义，即采用偏移量为27=128，则此时阶码E的表示范围为0000 0000~1111 1111，即0~255，则在上述条件下，浮点数为最大数的条件如下：所以最大数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（2）最小数的二进制表示浮点数为最小数的条件如下：所以最小数的二进制表示为：1 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127（3）规格化数所表示数的范围规格化要求尾数若为补码表示，则符号位和最高有效位符号必须不同。
（A）浮点数为最大正数的条件如下：所以最大正数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（B）浮点数为最小正数的条件如下：所以最小正数的二进制表示为：0 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：+2-1×2-128=+2-129（C）浮点数为最大负数的条件如下：所以最大负数的二进制表示为：0 0000 0000 0111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：-（2-1+2-23）×2-128（D）浮点数为最小负数的条件如下：所以最小负数的二进制表示为：0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127所以，规格化数所表示数的范围如下：正数+2-129~+（1-2-23）×2127负数-2127 ~-（2-1+2-23）×2-1284、将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。
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3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，要求：
(1)画出该存储器的组成逻辑框图。
(2)设存储器读/写周期为0.5μS, CPU在1μS内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理？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？
解：（1）组成64K×32位存储器需存储芯片数为
N=（64K/16K）×（32位/8位）=16（片）
每4片组成16K×32位的存储区，有A
13-A
0作为片内地址，用A
15 A
14经2：4译码器产生片选信号，逻辑框图如下所示：（2）依题意，采用异步刷新方式较合理，可满足CPU在1μS内至少访问内存一次的要求。
设16K×8位存储芯片的阵列结构为128行×128列，按行刷新，刷新周期
T=2ms，则异步
刷新的间隔时间为：
则两次刷新的最大时间间隔发生的示意图如下
可见，两次刷新的最大时间间隔为ｔ
ｍａｘ
ｔ
ｍａｘ＝15.5-0.5=15 (μS)
对全部存储单元刷新一遍所需时间为t
t
R＝0.5×128=64(μS)
7．某机器中，已知配有一个地址空间为0000H-3FFFH的ROM区域。
现在再用一个RAM芯片(8K×8)形成40K×16位的RAM区域，起始地址为6000H,假定RAM芯片有
总线为D
15-D
0，控制信号为R/和
信号控制端。
CPU的地址总线为A
15-A
0，数据(读/写)，(访存)，要求：
（1）画出地址译码方案。
（2）将ROM与RAM同CPU连接。
解：（1）依题意，主存地址空间分布如右图所示，可选用2片
27128(16K×8位)的EPROM作为ROM区；10片的8K×8位RAM片组成40K×16位的RAM区。
27128需14位片内地址，而RAM需13位
片内地址，故可用A15-A13三位高地址经译码产生片选信号,方案如下:（2）
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。
解：先求命中率h
c/(n
c+n
m)＝2420÷(2420＋80)＝0.968
则平均访问时间为t
a
t
a＝0.968×40＋(1-0.968) ×240＝46.4(ns) r ＝240÷40＝6
cache/主存系统的效率为e
e＝1/[r＋(1－r)×0.968]＝86.2％。