计算机组成原理第五章答案.docx

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计算机组成原理第五章答案

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：

①DRAM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。

②DRAM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。

③SRAM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

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1　30选通CAS兼作片选信号。

④SRAM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　31１K×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

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1　32１５．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～A０（低），双向数据总线D７～D０（低），由R／W线控制读／写。

请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。

解：

存储器的逻辑图与图５唱２０很相似，区别仅在于地址线的连接上，故省略。

地址分配如下：

A１５A１４A１３A１２A１１～A０

XX００———第一组

XX０１———第二组

XX１０———第三组

XX１１———第四组

假设采用部分译码方式，片选逻辑为：

CS０＝A１３A１２

CS１＝A１３A１２

CS２＝A１３A１２

CS３＝A１３A１２

　　１６．现有如下存储芯片：

２K×１的ROM、４K×１的RAM、８K×１的ROM。

若用它们

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，并画出相应的逻辑结构图。

（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。

（２）各存储芯片的地址分配如下：

相应的逻辑结构图如图５唱２１所示。

（３）有地址重叠现象。

因为地址线A１５、A１４没有参加译码。

１７．用容量为１６K×１的DRAM芯片构成６４KB的存储器。

（１）画出该存储器的结构框图。

存储系统和结构

第5

章

1　33图５唱２１　存储器的逻辑结构图

（２）设存储器的读／写周期均为０．５μs，CPU在１μs内至少要访存一次，试问采用哪

种刷新方式比较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：

（１）存_______储器的结构框图如图５唱２２所示。

（２）因为要求CPU在１μs内至少要访存一次，所以不能使用集中刷新方式，分散和

异步刷新方式都可以使用，但异步刷新方式比较合理。

相邻两行之间的刷新间隔＝最大刷新间隔时间÷行数＝２ms÷１２８＝１５．６２５μs。

取

１５．５μs，即进行读或写操作３１次之后刷新一行。

对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间＝０．５μs×１２８＝６４μs

１８．有一个８位机，采用单总线结构，地址总线１６位（A１５～A０），数据总线８位（D７～D０），

控制总线中与主存有关的信号有MREQ（低电平有效允许访存）和R／W（高电平为读命

令，低电平为写命令）。

主存地址分配如下：

从０～８１９１为系统程序区，由ROM芯片组成；从８１９２～３２７６７

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1　34图５唱２２　存储器的结构框图

为用户程序区；最后（最大地址）２K地址空间为系统程序工作区。

（上述地址均用十进制

表示，按字节编址。

）

现有如下存储芯片：

８K×８的ROM，１６K×１、２K×８、４K×８、８K×８的SRAM。

请从上

述规格中选用芯片设计该机主存储器，画出主存的连接框图，并请注意画出片选逻辑及与

CPU的连接。

解：

根据CPU的地址线、数据线，可确定整个主存空间为６４K×８。

系统程序区由

ROM芯片组成；用户程序区和系统程序工作区均由RAM芯片组成。

共需：

８K×８的

ROM芯片１片，８K×８的SRAM芯片３片，２K×８的SRAM芯片１片。

主存地址分配如图５唱２３所示，主存的连接框图如图５唱２４所示。

A１５A１４A１３A１２　A１１　A１０～A０

０００———————————————８KBROM

００１———————————————８KBRAM

０１０———————————————８KBRAM

０１１———————————————８KBRAM

１１１１　１　　　———２KBRAM

１９．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

存储系统和结构