计算机组成原理？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-19 00:36 标签： 计算机组成原理第3版pdf

5 ．4 教材习题解答 １ ．如何区别存储器和寄存器？ 两者是一回事的说法对吗？ 解：存储器和寄存器不是一回事。存储器在 CPU 的外边，专门用来 存放程序和数 据，访问存储器的速度较慢。寄存器属于 CPU 的一部分，访问寄存 器的速度很快。 ２ ．存储器的主要功能是什么？ 为什么要把存储系统分成若干个 不同层次？ 主要有 哪些层次？ 解：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。存储系统是由几个 容量、速度和价 存储系统和结构 第 5 章 1 29 格各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方 法连接起来的系统。把存储系 统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价 格之间的矛盾。由高 速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分 为两个层次，其中高速 缓存和主存间称为 Cache － 主存存储层次（Cache 存储系统） ； 主存和辅存间称为主存— 辅存存储层次（虚拟存储系统） 。 ３ ．什么是半导体存储器？ 它有什么特点？ 解：采用半导体器件制造的存储器，主要有 MOS 型存储器和双极 型存储器两大类。 半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。半 导体随机存储器存储的 信息会因为断电而丢失。 ４ ．SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么？ 它和 DRAM 记忆单 元电路相比有何异 同点？ 解：SRAM 记忆单元由６ 个 MOS 管组成，利用双稳态触发器来存 储信息，可以对其 进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。DRAM 记忆单元可 以由４ 个和单个 MOS 管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。 ５ ．动态 RAM 为什么要刷新？ 一般有几种刷新方式？ 各有什么 优缺点？ 解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的， 由于电容上的电 荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅 极电容补充一次电荷， 这个过程就叫做刷新。常见的刷新方式有集中式、分散式和异步式３ 种。集中方式的特点 是读写操作时不 受刷新工作的影响，系统的存取速度比较高；但有死区，而且存储 容量越大，死区就越长。 分散方式的特点是没有死区；但它加长了系统的存取周期，降低了 整机的速度，且刷新过 于频繁，没有充分利用所允许的最大刷新间隔。异步方式虽然也有 死区，但比集中方式的 死区小得多，而且减少了刷新次数，是比较实用的一种刷新方式。 ６ ．一般存储芯片都设有片选端 CS ，它有什么用途？ 解：片选线 CS 用来决定该芯片是否被选中。CS ＝ ０ ，芯片被选 中；CS ＝ １ ，芯片不 选中。 ７ ．DRAM 芯片和 SRAM 芯片通常有何不同？ 解：主要区别有： ① DRAM 记忆单元是利用栅极电容存储信息；SRAM 记忆单元利用 双稳态触发器 来存储信息。 ② DRAM 集成度高，功耗小，但存取速度慢，一般用来组成大容量 主存系统；SRAM 的存取速度快，但集成度低，功耗也较大，所以一般用来组成高速 缓冲存储器和小容量主存系统。 ③ SRAM 芯片需要有片选端 CS ，DRAM 芯片可以不设 CS ，而用 行选通信号 RAS 、列 计算机组成原理教师用书 1 30 选通 CAS 兼作片选信号。 ④ SRAM 芯片的地址线直接与容量相关，而 DRAM 芯片常采用了地 址复用技术，以 减少地址线的数量。 ８ ．有哪几种只读存储器？ 它们各自有何特点？ 解：MROM ：可靠性高，集成度高，形成批量之后价格便宜，但用 户对制造厂的依赖 性过大，灵活性差。 PROM ：允许用户利用专门的设备（编程器）写入自己的程序，但 一旦写入后，其内容 将无法改变。写入都是不可逆的，所以只能进行一次性写入。 EPROM ：不仅可以由用户利用编程器写入信息，而且可以对其内容 进行多次改写。 EPROM 又可分为两种：紫外线擦除（UVEPROM）和电擦除 （EEPROM） 。 闪速存储器：既可在不加电的情况下长期保存信息，又能在线进行 快速擦除与重写， 兼备了 EEPROM 和 RAM 的优点。９ ．说明存取周期和存取时间的区别。 解：存取周期是指主存进行一次完整的读写操作所需的全部时间， 即连续两次访问 存储器操作之间所需要的最短时间。存取时间是指从启动一次存储 器操作到完成该操作 所经历的时间。存取周期一定大于存取时间。 １０ ．一个１K × ８ 的存储芯片需要多少根地址线、数据输入线 和输出线？ 解：需要１０ 根地址线，８ 根数据输入和输出线。 １１ ．某机字长为３２ 位，其存储容量是６４KB ，按字编址的寻 址范围是多少？ 若主存以 字节编址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。 解：某机字长为３２ 位，其存储容量是６４KB ，按字编址的寻址 范围是１６KW 。若主存 以字节编址，每一个存储字包含４ 个单独编址的存储字节。假设采 用大端方案，即字地址 等于最高有效字节地址，且字地址总是等于４ 的整数倍，正好用地 址码的最末两位来区分 同一个字中的４ 个字节。主存字地址和字节地址的分配情况如图５ 唱１９ 所示。 图５唱１９ 主存字地址和字节地址的分配 １２ ．一个容量为１６K × ３２ 位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？ 当选用下 列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？ 存储系统和结构 第 5 章 1 31 １K × ４ 位，２K × ８ 位，４K × ４ 位，１６K × １ 位，４K × ８ 位，８K × ８ 位。 解：地址线１４ 根，数据线３２ 根，共４６ 根。 若选用不同规格的存储芯片，则需要：１K × ４ 位芯片１２８ 片， ２K × ８ 位芯片３２ 片， ４K × ４ 位芯片３２ 片，１６K × １ 位芯片３２ 片，４K × ８ 位芯片１６ 片，８K × ８ 位芯片８ 片。 １３ ．现有１０２４ × １ 的存储芯片，若用它组成容量为１６K × ８ 的存储器。试求： （１） 实现该存储器所需的芯片数量？ （２） 若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为４K × ８ ，该存储器所需的地址 线总位数是多少？ 其中几位用于选板？ 几位用于选片？ 几位用作 片内地址？ 解：（１） 需１０２４ × １ 的芯片１２８ 片。 （２） 该存储器所需的地址线总位数是１４ 位，其中２ 位用于选 板，２ 位用于选片，１０ 位用作片内地址。 １４ ．已知某机字长８ 位，现采用半导体存储器作主存，其地址 线为１６ 位，若使用 １K × ４ 的 SRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并采用 存储模板结构形式。 （１） 若每块模板容量为４K × ８ ，共需多少块存储模板？ （２） 画出一个模板内各芯片的连接逻辑图。 解：（１） 根据题干可知存储器容量为２１６ ＝ ６４KB ，故共 需１６ 块存储模板。 （２） 一个模板内各芯片的连接逻辑图如图５唱２０ 所示。 图５唱２０ 模板内各芯片的连接逻辑图 计算机组成原理教师用书 1 32 １５ ．某半导体存储器容量１６K × ８ ，可选 SRAM 芯片 的容量为４K × ４ ；地址总线 A１５ ～ A ０ （低） ，双向数据总线 D７ ～ D０ （低） ，由 R／W 线控制读／写。请设计并画出

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