计算机组成原理习题4+8+9章带答案.docx
《计算机组成原理习题4+8+9章带答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机组成原理习题4+8+9章带答案.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
计算机组成原理习题4+8+9章带答案
第四章
1.一个容量为16K×32位的存储器,其地址线和数据线的总和是多少?
中选用以下不同规格的存储芯片时,各需要多少片?
1K×4位,2K×8位,4K×4位,16K×1位,4K×8位,8K×8位
地址线和数据线的总和=14+32=46根;
选择不同的芯片时,各需要的片数为:
1K×4:
〔16K×32〕/〔1K×4〕=16×8=128片
2K×8:
〔16K×32〕/〔2K×8〕=8×4=32片
4K×4:
〔16K×32〕/〔4K×4〕=4×8=32片
16K×1:
〔16K×32〕/〔16K×1〕=1×32=32片
4K×8:
〔16K×32〕/〔4K×8〕=4×4=16片
8K×8:
〔16K×32〕/〔8K×8〕=2×4=8片
2.现有1024×1的存储芯片,假设用它组成容量为16K×8的存储器。
试求:
〔1〕实现该存储器所需的芯片数量?
〔2〕假设将这些芯片分装在假设干块板上,每块板的容量为4K×8位,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?
几位用做片地址?
16K×8=2^14×8,地址线为14根.4K×8容量的板,共需要4块板子.那么14根地址线的最高2位用于板选〔00~11,第1块板子~第4块板子〕,4K*8位=2^12*8位=12*1K*8位,也就是在每块板子需要4*8个芯片,而每8个芯片组成8位,也就是位扩展.也就是说需要4组,那么除了最高2位,剩余的12位中,有2位用于片选〔00~11,第一组~第4组〕.也就是:
2位用于板选,2位用于片选,剩余的10位用于片地址选择.
3.某计算机字长8位,现采用半导体存储器作主存,其地址线为16位,假设使用1K×4的SRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间,并采用存储模块构造形式。
〔1〕假设每块模板容量为4K×8位,共需多少块存储模板?
〔2〕画出一个模板各芯片的连接逻辑图。
解:
〔1〕根据题干可知存储器容量为64KB,故共需16块存储模板。
4.某半导体存储器容量16K×8位,可选SRAM芯片的容量为4K×4位;地址总线A15~A0〔低〕,双向数据总线D7~D0〔低〕,由R/线控制读/写。
设计并画出该存储器的逻辑图,并注明地址分配、片选逻辑及片选信号的极性。
5.现有如下存储芯片:
2K×1位的ROM、4K×1位的RAM、8K×1位的ROM。
假设用它们组成容量为16KB的存储器,前4KB为ROM,后12KB为RAM,CPU的地址总线16位。
〔1〕各种存储芯片分别用多少片?
〔2〕正确选用译码器及门电路,并画出相应的逻辑构造图。
〔3〕指出有无地址重叠现象。
解:
〔1〕需要用2K×1的ROM芯片16片,4K×1的RAM芯片24片。
不能使用8K×1的ROM芯片,因为它大于ROM应有的空间。
〔3〕有重叠现象,因为地址线A15、A14没有参加译码。
6.用容量为16K×1位的DRAM芯片构成64KB的存储器。
〔1〕画出该存储器的构造框图。
〔2〕设存储器的读/写周期均为0.5µs,CPU在1µs至少要访存一次,试问采用哪种刷新方式比拟合理?
相邻两行之间的刷新间隔是多少?
对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少?
解:
〔2〕由于存储器芯片规格为16K×1,所以其芯片部的存储矩阵是128×128的存储矩阵。
假设采用集中刷新方式,那么死区为0.5×128=64微秒,而CPU1微秒至少访存一次,长达64微秒的死区显然不合理;假设采用分散刷新方式,那么需要将系统存取周期增至1微秒,降低了整机速度,且刷新过于频繁。
所以应该采用异步刷新方式,假设允许的最大刷新间隔是2ms,那么相邻两行刷新间隔为2ms/128=15.625微秒,全部存储单元刷新一遍实际时间0.5×128=64微秒。
7.某半导体存储器容量15KB,其中固化区8KB,可选EPROM芯片为4K×8;可随机读/写区7KB,可选SRAM芯片有:
4K×4位、2K×4位、1K×4位。
地址总线A15~A0〔A0为最低位〕,双向数据总线D7~D0〔D0为最低位〕,R/W控制读/写,MREQ为低电平时允许存储器工作信号。
请设计并画出该存储器逻辑图,注明地址分配、片选逻辑、片选信号极性等。
8.某机地址总线16位A15~A0〔A0为最低位〕,访存空间64KB。
外围设备与主存统一编址,I/O空间占用FC00~FFFFH。
现用2164芯片〔64K×1〕构成主存储器,请设计并画出该存储器逻辑图,并画出芯片地址线、数据线与总线的连接逻辑以及行选信号与列选信号的逻辑式,使访问I/O时不访问主存。
动态刷新逻辑可以暂不考虑。
9.设某机主存容量为4MB,Cache容量为16KB,每块包含8个字,每字32位,设计一个四路组相联映像〔即Cache每组共有四个块〕的Cache组织,要求:
〔1〕画出主存地址字段中各段的位数。
〔2〕设Cache的初态为空,CPU依次从主存第0、1、2、…、99号单元读出100个字〔主存一次读出一个字〕,并重复按此次序读8次,问命中率是多少?
〔3〕假设Cache的速度是主存的6倍,试问有Cache和无Cache相比,速度提高多少倍?
第八章
1.分别用RZ、NRZ、NRZ-1、PE、FM、MFM和M2FM制记录方式记录下述数据序列,画出写电流波形。
〔1〕10
〔2〕00
2.假设对磁介质存储器写入数据序列10011,请画出不归零-1制、调相制、调频制、改良的调频制等记录方式的写电流波形。
3.某磁盘组有六片磁盘,每片可有两个记录面,存储区域径为22cm,外径为33cm,道密度40道/厘米,位密度400b/cm,转速2400r/min。
试问:
〔1〕共有多少个存储面可用?
〔2〕共有多少个圆柱面?
〔3〕整个磁盘组的总存储容量有多少?
〔4〕数据传送率是多少?
〔5〕如果某文件长度超过一个磁道的容量,应将它记录在同一存储面上还是记录在同一圆柱面上?
为什么?
〔6〕如果采用定长信息块记录格式,直接寻址的最小单位是什么?
寻址命令中如何表示磁盘地址?
(1)6×2-2=10〔面〕
有10个存储面可用,因为最上和最下两个面不能用。
(2)有效存储区域=16.5-11=5.5(cm)
因为道密度=40道/cm,所以40×5.5=220道,即220个圆柱面
(3)层磁道周长为2πR=2×3.14×11=69.08(cm)
每道信息量=400位/cm×69.08cm=27632位=3454B
每面信息量=3454B×220=759880B
盘组总容量=759880B×10=7598800B
(4)磁盘数据传输率Dr=rN,N为每条磁道容量,N=3454B,r为磁盘转速,
r=2400转/60秒=40转/秒
Dr=rN=40×3454B=13816B/s
(5)应记录在同一个柱面上
4.某磁盘存储器的转速为3000r/min,共有4个盘面,5道/毫米,每道记录信息12288B,最小磁道直径为230mm,共有275道。
试问:
〔1〕该磁盘存储器的存储容量是多少?
〔2〕最高位密度和最低位密度是多少?
〔3〕磁盘的数据传送率是多少?
〔4〕平均等待时间是多少?
5.某磁盘组有效盘面20个,每个盘面上有800个磁道。
每个磁道上的有效记忆容量为13000B,块间隔235B,旋转速度3000r/min。
试问:
〔1〕在该磁盘存储器中,假设以1000B为一个记录,这样,一个磁道能存放10个记录。
假设要存放12万个记录,需要多少个圆柱面〔一个记录不允许跨越多个磁道〕?
〔2〕这个磁盘存储器的平均等待时间是多少?
〔3〕数据传送率是多少?
6.某磁盘格式化为24个扇区和20条磁道。
该盘能按需要选择顺时针或逆时针旋转,旋转一圈的时间为360ms,读一块数据的时间为1ms。
该片上有3个文件:
文件A从磁道6、扇区1开场占有2块;文件B从磁道2、扇区5开场占有5块;文件C从磁道5、扇区3开场占有3块。
试问:
该磁盘的平均等待时间为多少?
平均寻道时间是多少?
假设磁头移动和磁盘转动不同时进展,且磁头的初始位置在磁道0、扇区0,按顺序C、B、A读出上述3个文件,总的时间是多少?
在一样的初始位置情况下,读出上述3个文件的最短时间是多少?
此时文件的读出次序应当怎样排列?
第九章
1.什么是中断向量?
中断向量如何形成?
向量中断和非向量中断有何差异?
2.假设有1、2两个设备,其优先级为设备1>设备2,假设它们同时提出中断请求,试说明中断处理过程,画出其中断处理过程示意图,并标出断点。
3.现有A、B、C、D共4个中断源,其优先级由高向低按A、B、C、D顺序排列。
假设中断效劳程序的执行时间为20μs,请根据以下图〔图1〕所示时间轴给出的中断源请求中断的时刻,画出CPU执行程序的轨迹。
图1中断请求时间轴
4.设某机有5级中断:
L0、L1、L2、L3、L4,其中断响应优先次序为:
L0最高、L1次之、……、L4最低。
现在要求将中断处理次序改为L1→L3→L0→L4→L2,试问:
〔1〕各级中断效劳程序中的各中断屏蔽码应如何设置〔设每级对应一位,当该位为“0〞,表示中断允许;当该位为“1〞,表示中断屏蔽〕?
〔2〕假设这5级同时都发出中断请求,试画出进入各级中断处理过程示意图。
5.实现多重中断应具备何种条件?
如有A、B、C、D共4级中断,A的优先级最高,B次之,……,D最低。
如在程序执行过程中,C和D同时申请中断,该先响应哪级中断?
如正在处理该中断时,A、B又同时有中断请求,试画出该多级中断处理的流程来。
6.简述DMA传送的工作过程。