计算机组成原理第3章习题参考答案doc.docx
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计算机组成原理第3章习题参考答案doc
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：
（2）需要
（3）用512K8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
（2）每个内存条内共有
个芯片
（3）主存共需多少
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A24和A25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——进行字长位数扩展（一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D0D7、D8D15、D16D23和D24D31，其余同名引脚互连），需要低14位地址（A0A13）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A0A6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A14、A15通过2：
4译码器实现4组中选择一组。
画出逻辑框图如下。
（2）设刷新周期为2ms，并设16K8位的DRAM结构是1281288存储阵列，则对所有单元全部刷新一遍需要128次（每次刷新一行，共128行）
若采用集中式刷新，则每2ms中的最后1280.5s=64s为集中刷新时间，不能进行正常读写，即存在64s的死时间
若采用分散式刷新，则每1s只能访问一次主存，而题目要求CPU在1μS内至少要访问一次，也就是说访问主存的时间间隔越短越好，故此方法也不是最适合的
比较适合采用异步式刷新：
采用异步刷新方式，则两次刷新操作的最大时间间隔为
，可取15.5s；对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间为：
15.5s128=1.984ms；采用这种方式，每15.5s中有0.5s用于刷新，其余的时间用于访存（大部分时间中1s可以访问两次内存）。
4、有一个1024K×32位的存储器，由128K×8位的DRAM芯片构成。
问：
（1）总共需要多少DRAM芯片?
（2）设计此存储体组成框图。
（3）采用异步刷新方式，如单元刷新间隔不超过8ms，则刷新信号周期是多少?
解：
（1）需要
片，每4片为一组，共需8组
（2）设计此存储体组成框图如下所示。
（3）设该128K8位的DRAM芯片的存储阵列为5122568结构，则如果选择一个行地址进行刷新，刷新地址为A0A8，那么该行上的2048个存储元同时进行刷新，要求单元刷新间隔不超过8ms，即要在8ms内进行512次刷新操作。
采用异步刷新方式时需要每隔
进行一次，可取刷新信号周期为15.5s。
5、要求用256K×l6位SRAM芯片设计1024K×32位的存储器。
SRAM芯片有两个控制端：
当CS有效时，该片选中。
当W/R＝1时执行读操作，当W/R=0时执行写操作。
解：
，共需8片，分为4组，每组2片
即所设计的存储器单元数为1M，字长为32，故地址长度为20位（A19~A0），所用芯片存储单元数为256K，字长为16位，故占用的地址长度为18位（A17~A0）。
由此可用字长位数扩展与字单元数扩展相结合的方法组成组成整个存储器
字长位数扩展：
同一组中2个芯片的数据线，一个与数据总线的D15~D0相连，一个与D31~D16相连；其余信号线公用（地址线、片选信号、读写信号同名引脚互连）
字单元数扩展：
4组RAM芯片，使用一片2:
4译码器，各组除片选信号外，其余信号线公用。
其存储器结构如图所示
6、用32K×8位的E2PROM芯片组成128K×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E2PROM芯片?
（4）画出此存储器组成框图。
解：
（1）系统16位数据，所以数据寄存器16位
（2）系统地址128K＝217，所以地址寄存器17位
（3）共需
，分为4组，每组2片
（4）组成框图如下
7．某机器中，已知配有一个地址空间为0000H3FFFH的ROM区域。
现在再用一个RAM芯片（8K×8）形成40K×l6位的RAM区域，起始地为6000H。
假设RAM芯片有
和
信号控制端。
CPU的地址总线为A15A0，数据总线为D15D0，控制信号为
（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）由于RAM芯片的容量是8K×8，要构成40K×16的RAM区域，共需要
，分为5组，每组2片；8K=213，故低位地址为13位：
A12~A0
每组的2片位并联，进行字长的位扩展
有5组RAM芯片，故用于组间选择的译码器使用3:
8译码器，用高3位地址A15~A13作译码器的选择输入信号
地址分配情况：
各芯片组
各组地址区间
A15
A14
A13
138的有效输出
ROM
0000H3FFFH
0
0
0
0
0
1
0
1
0
RAM1
6000H7FFFH
0
1
1
RAM2
8000H9FFFH
1
0
0
RAM3
A000HBFFFH
1
0
1
RAM4
C000HDFFFH
1
1
0
RAM5
E000HFFFFH
1
1
1
注：
RAM1RAM5各由2片8K8芯片组成，进行字长位扩展
各芯片组内部的单元地址是A12~A0由全0到全1
（2）ROM、RAM与CPU的连接如图：
8、设存储器容量为64M，字长为64位，模块数m=8，分别用顺序和交叉方式进行组织。
存储周期T＝100ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期，=50ns。
求：
顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?
解：
顺序存储器和交叉存储器连续读出m=8个字的信息总量都是：
q=64位×8=512位
顺序存储器和交叉存储器连续读出8个字所需的时间分别是：
t1=mT=8×100ns=8×10-7s
t2=T+（m-1）τ=100ns+7×50ns=450ns
=4.5×10-7s
顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是：
W1=q/t1=512/（8×10-7）=64×107[位/s]
W2=q/t2=512/（4.5×10-7）=113.8×107[位/s]
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：
cache的命中率：
主存慢于Cache的倍率：
Cache/主存系统的效率：
平均访问时间：
10、已知cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，cache/主存系统平均访问时间为50ns，求cache的命中率是多少?
解：
已知cache／主存系统平均访问时间ta=50ns
由于
所以有
11、某计算机采用四体交叉存储器，今执行一段小循环程序，此程序放在存储器的连续地址单元中，假设每条指令的执行时间相等，而且不需要到存储器存取数据，请问在下面两种情况中（执行的指令数相等），程序运行的时间是否相等。
（1）循环程序由6条指令组成，重复执行80次。
（2）循环程序由8条指令组成，重复执行60次。
解：
设取指周期为T，总线传送周期为τ，每条指令的执行时间相等，并设为t0，存储器采用四体交叉存储器，且程序存放在连续的存储单元中，故取指令操作采用流水线存取方式，两种情况程序运行的总的时间分别为：
（1）t=（T+5τ+6t0）*80=80T+400τ+480t0
（2）t=（T+7τ+8t0）*60=60T+420τ+480t0
所以不相等
12、一个由主存和Cache组成的二级存储系统，参数定义如下：
Ta为系统平均存取时间，T1为Cache的存取时间，T2为主存的存取时间，H为Cache命中率，请写出Ta与T1、T2、H参数之间的函数关系式。
解：
13、一个组相联cache由64个行组成，每组4行。
主存储器包含4K个块，每块128个字。
请表示内存地址的格式。
解：
主存4K个块，每块128个字，共有4K128=219个字，故主存的地址共19位；
共4K个块，故块地址为12位；每块128个字，故块内的字地址为7位
Cache有64行，每组4行，共16组，故组号4位，组内页号2位
组相联方式是组间直接映射，组内全相联映射方式；
所以主存的块地址被分为两部分：
低4位为在cache中的组号，高8位为标记字段，即19位内存地址的格式如下：
tag
组号
字地址
8位
4位
7位
14、有一个处理机，内存容量1MB，字长1B，块大小16B，cache容量64KB，若cache采用直接映射式，请给出2个不同标记的内存地址，它们映射到同一个cache行。
解：
Cache共有
，行号为12位
采用直接映射方式，所以cache的行号i与主存的块号j之间的关系为：
，m为cache的总行数
20位的内存地址格式如下：
tag
行号
字地址
4位
12位
4位
两个映射到同一个cache行的内存地址满足的条件是：
12位的行号相同，而4位的标记不同即可，例如下面的两个内存地址就满足要求：
00000000000000000000=00000H与
00010000000000000000=10000H
15、假设主存容量16M32位，cache容量64K32位，主存与cache之间以每块432位大小传送数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出主存地址格式。
解：
由已知条件可知Cache共有
，行号为14位
主存共有
，块地址为22位，由行号和标记组成
cache的行号i与主存的块号j之间的关系为：
，m为cache的总行数
设32位为一个字，且按字进行编址，则
24位的内存地址格式如下：
tag
行号
字地址
8位
14位
2位
补充：
从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案：
A．多体交叉存储主要解决扩充容量问题。
B．访问存储器的请求是由CPU发出的。
C．cache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于cache。
D．cache的功能全由硬件实现。
答：
D
赠送以下资料
《计算机基础》课程标准
一、管理信息
课程代码：
制订人：
赵隆
所属系部：
批准人：
制订时间：
2015.09.05
二、基本信息
学分：
4
学时：
64学时，其中理论教学：
32学时，实践教学：
32学时
课程类型：
公共基础课
适用专业：
会计、市场营销、电子商务
先修课：
大学计算机基础
后修课：
计算机网络技术、数据库、C语言基础
三、课程定位
本课程是大学入学教育的一门重要课程，是各专业教学的必修公共课程，是学生基本计算机操作技能的基础课程。
根据教学大纲的教学目的和要求，其目的在于让学生通过本课程的学习，能够深入了解计算机基础知识，熟练掌握计算机的基本操作，了解操作系统、互联网、办公软件、多媒体技术等计算机应用方面的知识和相关技术，具有良好的信息收集、信息处理、信息呈现的能力。
本课程也是为后续课程和专业学习奠定坚实的计算机技能基础。
课程具有很强的实践性，对于培养学生的实践能力、创新能力、分析和解决问题的能力都起到十分重要的作用。
四、课程设计
（一）课程设计思路
由于本课程是一个实践操作很强的课程，我们的教学指导思想是在有限的时间内精讲多练，培养学生的实际动手能力，自学能力、开拓创新能力和综合处理能力。
所以我们在制订的教学计划时，理论学时和上机学时的比例设置为1:
1，让学生有更多的时间练习操作性的知识。
通过实验指导给出详细的操作步骤，锻炼学生的动手操作能力和自学能力。
通过向学生提供课余免费的上机时间，布置实用性强的上机练习内容或课外实验大作业，进一步提高学生使用计算机的技能，锻炼学生独立思考能力以及通过网络获取知识和整合知识的能力。
为增加学生得兴趣将整本书中的内容分成七个独立模块进行组织教学。
（二）教学设计思想与实践：
1．实践教学目标
进一步提高学生使用计算机的技能、提升学生运用计算机的能力、培养学生掌握网络获取知识的各种方法，加强对信息处理分析的能力的训练。
通过自主学习，培养学生学习计算机的主动性，加深对计算机概念知识的理解，从而进一步理解计算机的工作原理和计算机解决问题的过程和方法。
2．实验内容安排具有连贯性
在实验内容的安排上，注重连贯性，改变以往实验内容彼此独立的弊端，在window7操作、网络应用、文字处理、电子表格、演示文档的实验内容上，分别设计一个大的题目，尽可能覆盖该章应知应会的知识点，布置成连贯性的实验作业，使学生对计算机知识的综合运用能力和解决实际问题的能力有显著提高。
除完成实践教程中要求的全部实验外，还提供学生一定的空间，让学生上传自己制作的网页，提高学生的动手实践能力和创新水平。
3．小组协助学习
从教学形式上，采取教师精讲与学生自学相结合的方法；在学习组织形式上，为了实现学习过程的协作，将学生以小组为单位，并引入项目的概念，每个小组为一个项目小组，项目小组在整个学期内既是学习小组又是工作小组。
教学过程中主要以实验指导书为主线，以学生上机操作为主，教师辅导和阶段性评测为辅来完成，以充分调动学生的主动性和积极性，真正提高学生的实际操作能力和知识的迁移能力。
4．实验课考核
本课程的前身考核都是采用笔试，为了引起学生对实验课的重视程度，强化学生的动手能力，本课程的考核改革为：
理论考核+实验考核，其中理论考核卷面成绩占30%，平时成绩占70%；实践考核作品和平时上机成绩各占50%。
参加计算机相关竞赛获奖的成绩也算入创新能力加分。
课程作品则重点考核学生综合运用所学知识的能力和培养学生信息素质的重要环节。
（三）教学目标
通过本课程的学习，使学生具备以下知识-能力-素质。
（a）知识目标
1、掌握计算机的初步知识；
2、了解计算机系统的基本组成；
3、了解操作系统的功能，掌握Windows2010的基本操作方法；
4、掌握可以实现文字图表混排的实用文字编辑软件Word2010的使用方法；
5、掌握使用电子表格处理软件Excel2010处理各种报表的基本方法，掌握一种常用的汉字输入方法；
6、掌握使用演示文稿制作软件Powerpoint2010制作各种演示文稿；
7、掌握计算机病毒的防治知识；
8、了解计算机网络的基础知识及操作。
（b）能力目标
通过学习，使学生深入了解计算机基础知识，熟练掌握计算机的基本操作，了解网络、数据库、多媒体技术等计算机应用方面的知识和相关技术，具有良好的信息收集、信息处理、信息呈现的能力。
本课程旨在培养学生的信息技术理论水平和运用信息技术解决实际问题的能力，培养和加强学生自主学习探索学习的意识，相互协作解决问题的意识。
（c）素质目标
（1）培养学生认真负责的工作态度和严谨细致和工作作风；
（2）培养学生的自主学习意识；
（3）培养学生的团队、协作精神；
（4）培养学生诚实守信意识和职业道德；
（5）培养学生创新意识；
（6）使学生信息化处理工作的意识和能力。
五、课程教学内容
前言概述计算机基础知识
主要教学内容
1.计算机的产生与发展；
2.计算机的特点、分类与应用领域；
3.计算机中的信息表示（数制与编码）；
4.微型计算机的硬件、软件系统组成；
5.微型机的使用；
教学要求
1.了解计算机的发展简史、计算机的特点、应用领域及性能指标；
2.掌握数制的基本概念，二进制数与十进制、十六进制、八进制数之间的转换；
3.掌握基本术语及概念：
位、字节、字长、容量、内存空间、微处理器、微型计算机、微型机计算机系统；
4.掌握计算机的组成与工作原理；了解计算机系统的硬件组成，了解主要硬件部件的功能与性能参数；
5.掌握计算机软件的分类，理解系统软件、应用软件、程序设计语言、语言处理程序的概念，掌握操作系统的基本功能；了解程序设计的基本思想以及数据库的基本概念。
第一章Windows7中文操作系统
主要教学内容
1.Windows操作系统的概述；
2.Windows系统的界面；
3.Windows系统的基本操作；
4.Windows系统的文件及资源管理器；
5.Windows系统中应用程序管理；
6.控制面板的功能；
教学要求
1.了解Windows7系统的安装、特点、运行环境、启动和退出方法；
2.熟悉Windows7系统中键盘与鼠标的用法，窗口与菜单的基本操作；
3.熟悉Windows系统“我的电脑”与“资源管理器”中文件及文件夹的管理与操作；
4.了解应用程序的安装与卸载过程，掌握常见应用软件的使用；
5.了解Windows系统中磁盘管理；
6.掌握Windows7环境设置和常见系统配置。
第二章文字处理软件Word2010
主要教学内容
1.Word2010文字处理功能概述；
2.Word文档的基本操作；
3.Word文档的排版；
4.Word表格制作与图形设置；
5.Word页面排版及文档打印。
教学要求
1.了解Office办公软件的构成及其功用；
2.掌握文字处理软件Word的界面操作；
3.熟悉Word文档的基本操作，包括文档的新建、打开、保存与关闭，文字的录入与编辑等；
4.熟悉掌握字符格式、段落格式的设置；
5.掌握表格的制作处理、图形的处理；
6.掌握文档的页面的处理，理解“所见即所得”的含义，了解文档打印设置等。
7.了解Word2010一些高级功能的使用，如邮件合并，样式与模板，题注与脚注、尾注，域和宏等用法
第三章电子表格处理软件Excel2010
主要教学内容
1.Excel2010概述；
2.Excel2010的基本操作；
3.公式与函数的使用；
4.Excel的数据库功能；
5.Excel2010的数据与图表。
教学要求
1.理解Excel中常见名词和术语；
2.熟悉电子表格处理软件Excel2010的基本操作；
3.掌握数据的输入技巧及数据格式设置；
4.掌握单元格的引用，熟悉公式与常用函数的使用；
5.了解Excel2010的数据库功能，掌握常见数据管理操作，如排序、检索、分类汇总与统计分析等；
6.掌握数据图表的建立、编辑与格式处理等；
7.了解Excel数据表格的打印输出设置。
第四章中文演示软件PowerPoint2010
主要教学内容
1.演示文稿的基本操作；
2.动画及超链接技术；
3.演示文稿的放映；
4.演示文稿的打包及打印。
教学要求
1.掌握演示文稿处理软件PowerPoint2010的基本编辑操作；
2.掌握动画及超链接技术在演示文稿中的应用；
3.了解演示文稿的放映设置与放映操作；
4.了解演示文稿的打包操作以及打印设置。
第五章计算机网络基础及Internet应用
主要教学内容
1.计算机网络的基本概念、分类、服务功能；
2.局域网的组成与应用；
3.因特网的基本概念和接人方式；
4.因特网的应用；
5.电子邮件的管理。
教学要求
1.掌握计算机网络的定义、组成、功能以及分类；
2.掌握局域网的特点、拓扑结构，局域网组成中各硬件设备的功能与使用；
3.了解OSI参考模型与网络协议的概念；
4.了解IP地址与域名的概念，Internet在我国的使用情况；
5.掌握Internet的接入方式及其服务与应用；
6.掌握IE浏览器的使用、电子邮件的管理与使用；
7.了解网络安全的重要性。
六、实践教学
1．实验实训基本要求
本课程的实验实训项目安排是根据计算机水平考试大纲要求，结合学校多媒体机房的软硬件环境配置，通过学生实践操作加强其对计算机技术综合运用的能力。
整个实践项目的设计分为课内实验训练项目和课外独立设计项目两大类。
其中，课内实验项目安排学时为16学时，设计目的是为了配合相关章节的展开，巩固所学理论知识，同时也针对计算机水平考试的要求强化训练；课外独立设计项目的建议安排学时为9学时，设置目的是为了适应相关专业岗位群需要，让学生在今后的工作岗位上，能够灵活运用所学计算机知识处理工作及生活中碰到的事务。
2．实验实训项目一览表
课内实验训练项目一览表
序号
实验实训项目名称
章节
学时
备注
1
Windows7基本操作
第一章
1
2
Word文档基本编辑
第二章
1
3
Word表格制作、文档基本格式设置
第二章
1
4
Word文档图文混排
第二章
2
5
页面格式、高级功能及综合排版练习
第二章
1
6
Excel2010的基本操作
第三章
1
7
Excel基本操作（公式&函数）
第三章
1
8
Excel数据处理
第三章
1
9
Excel电子表格综合练习
第三章
2
10
演示文稿的基本操作及格式设置
第四章
1
11
动态演示文稿制作、放映与发布
第四章
1
12
PPT2010演示文稿综合练习
第四章
2
13
多媒体组件的使用与素材采集
第四章
1
14
Internet资源搜索
第五章
1
课外独立设计项目一览表
序号
独立实践项目名称
建议学时
备注
1
Word2010的图文混排与表格设计
3
2
Excel2010的数据处理与分析
3
3
Powerpoint2010的文稿演示排版与设计
3
3、习题与要求
本课程各章均有一定数量的课后习题，建议在授课的同时督促学生完成相应的习题任务；另外，围绕计算机水平考试还有一套考试模拟软件，里面提供了大量的选择题和操作题题库，可以供学生复习备考使用，在相应章节课程内容完成时，也要督
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