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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,*,第一次作业(2003/04/18),思考题,(1).为什么传统的,RAM,采用位片式芯片，而,ROM,采用字片式芯片？,zA,(2).为什么要在位片式芯片中设置片选信号？,作业题,(1).解释下列名词：,存储单元 记忆单元 编址方式 编址单位,易失性存储器 随机存取存储器 相联存取存储器 存取周期 刷新 再生,(2).,书上习题1,(3).,书上习题2,(4).,书上习题3,1,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第一次作业解答,思考题,(1)为什么传统的,RAM,采用位片式芯片，而,ROM,采用字片式芯片？,因为一般来说，,RAM,的容量要求大，而位片式芯片可在字方向上扩充，用来组成容量很大的,RAM。,此外，位片式芯片引脚数少，因而更可靠。,ROM,的容量一般不大，用1到2个字片式芯片就可构成，成本低。,(2)地址线复用时，只需用一半的信号线。你认为这是以时间为代价的吗？如果不是，请说明理由。,目前的技术而言，是以时间为代价的。（参看时序图）,(3)为什么要在位片式芯片中设置片选信号？,便于在字方向上扩充。,作业题：,(1)解释下列名词：,存储单元 记忆单元 编址方式 易失性存储器 随机存取存储器,相联存取存储器 存取周期,EPROM EEPROM,刷新 再生,答,：(略),2,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第一次作业解答,(2)书中习题1（,某机主存储器有16位地址，字长为8位，用1,K4,位的,RAM,芯片构成该存储器）,参考答案：,1）,存储器有16位地址，所以容量为64,K,单元，每单元8位。因此需要的芯片数为：（64,K/1K）（8/4）=642=128（,片）。,2）,该存储器能存放64,K,字节的信息。,3）,芯片地址为10位，存储器共16位地址，所以片选逻辑需要6位地址。,(3)书中习题2（,用8,K8,位的静态,RAM,芯片构成64,K,字节的存储器）,参考答案：,1）所需芯片数为：（64,K/8K）（8/8）=8（,片），只在字方向上扩展,。,2）,存储器逻辑框图,3,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第一次作业解答,存储器逻辑框图,4,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第一次作业解答,(3)书中习题3（,用64,K1,位的,DRAM,芯片构成256,K8,位的存储器。,假定一次刷新操作要一个读/写周期,）,参考答案：,1）,该存储器的逻辑框图（见下页）,2）,所需芯片数：（256,K/64K）（8/1）=32（,片）。,3）,64,K1,的芯片，假定内部结构为256256。所以存储器刷新一遍至少需要256次刷新操作。若采用分散刷新方式，则刷新信号周期应为：存储周期的2倍,。（,若采用异步刷新方式，则刷新信号周期应为：,2,ms/2567.8s。,4）,若采用集中刷新方式，则存储器刷新一遍最少用256个读/写周期。,注1：,DRAM,芯片的内部结构可从手册中查出。如不知芯片的内部结构，按惯例可将芯片按,nn,的结构处理，本例是64,K1,的芯片，则存储器刷新一遍需要256次刷新操作。,注2：若由四个128128的矩阵构成，则刷新时4个存储矩阵同时对128个元素操作。刷新一遍只需要128次刷新操作。,5,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第一次作业解答,存储器逻辑框图,64,K=2,8,x2,8,(,采用地址线复用技术，只要用8位地址线),6,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业(2003/4/18),(1)解释下列名词：,奇偶校验 多模块存储器 程序访问的局部性,直接映射 组相联映射,Cache FIFO,LRU,(2),书中习题4,(3),书中习题5,(4),书中习题7,(5),书中习题8,(6),书中习题9,7,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,解释下列名词,参考答案（略,）,(2)书中习题4(,用8,K8,位的,EPROM,芯片组成32,K16,位的只读存储器,),参考答案：,1),数据寄存器,16,位,。,2),32,K,存储器至少应有,15,位地址,故地址寄存器采用,15,位或更多,。,3),共需,8,片,EPROM,芯片,。,4)只读存储器的逻辑框图（略）,(3)书中习题5,(已配有0000,H-3FFFH,的,ROM,区域，现再用8,K8,位的,RAM,芯片形成32,K8,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),参考答案：,给出,地址译码方案，并实现,ROM,、,RAM,和,CPU,的,连接。,（图见下页）,ROM：0000H-3FFFH(02,14,-1),所以要用两个8,Kx8,位,ROM,芯片。,RAM：,实际安装的32,Kx8,位存储器总共要用4个8,Kx8,位芯片，因此还要两个,RAM,芯片。16位地址线构成64,K,物理存储空间，因此另外四个芯片的位置还可插入4个芯片。,8,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,对,MEMQ,和,R/W,信号（或80486的,M/IO,W/R）,进行译码后可得,MEMR,和,MEMW,信号，然后直接连到存储器芯片的读写控制端。,CPU,通过控制器与芯片相连,9,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,(4)书中习题7(,主存8,M,字节,分成4096页,Cache 64K,字节,和主存分成同样大小的页.采用直接映象方式.,),参考答案：,1),每页,2,K,字节=8,MB/4096，,故,Cache,有64,KB/2KB=,32,页（槽）,。,2),由于每页大小为2,KB，,故,Cache,的页内地址为11位。,3),因为采用直接映射技术，共有32槽，故,Cache,的页面地址(槽号,),为5位,。,4)*,地址 6807,FFH,即 1101000 00000 11111111111映射到,Cache,的0页,该地址高,7,位1101000与,Cache,第0页的标记相等，故命中。,*地址 2,D07FFH,即 0101101 00000 11111111111映射到,Cache,的0页,该,Cache,页的标记11010000101101，故不能命中。,*地址7,F1057H,即 1111111 00010 00001010111映射到,Cache,的2页,高7位与相应的,Cache,页面标记相符，故命中。,*地址000000,H,即 0000000 00000 00000000000映射到,Cache,的0页,高7位与相应的标记不符，故不能命中。,10,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,(5,)书中习题8(一个组相联高速缓存由64块（每块256字）组成，分为8组，主存有4096块。,),参考答案：,1）,Cache,容量：64块,x256,字=8组,x8,页/组,x256,字/页,主存容量：4096块,x256,字=2,12+8,字，故主存地址为20位。,2）主存容量为：2,20,字=2,9,组群,x2,3,块/组群,x2,8,字/块,主存地址划分：,块内地址：8位,组号：,3,位,标志位：,9,位,所以，,Cache,的每个页面其标志位有9位。,11,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,(6,)书中习题9(64,KB,的主存和4,KB,的,Cache，Cache,每组4块，每块64字。若,Cache,起始为空，,CPU,依次从0号单元顺序访问到4344号单元，然后重复此序列访存15次，采用,LRU,算法。若访问,Cache,的时间为20,ns，,访存时间为200,ns，,试估计,CPU,访存的平均时间。),参考答案：(假设每字为一个字节),1）,Cache,容量：4,KB,=16组,x4,页/组,x64B/,页,主存容量：64,KB=64,组群,x16,块/组群,x64B/,块，主存地址为16位。,主存地址划分：,块内地址：6位,组号：,4,位,标志位：,6,位,所以，,Cache,的每个页面其标志位有6位。,12,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,因为每块为64字，4345/64=67.89 67,x64=4288,所以0,4344单元应该对应前68块,，,也即处理器的访问过程是对前68块连续访问16次。,0,63,1,4344,128,4288,4352,64,16次,1#,2#,67#,0#,65,68#,总访存次数：16,x4345=69520,Cache,共有16组，每组4页（槽），各槽的替换情况如下图：,13,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,0组,1组,2组,3组,4组,15组,0,槽,1,槽,2,槽,3,槽,0/64/48,1/65/49,2/66/50,3/67/51,4,15,16/0/64,17/1/65,18/2/66,19/3/67,20,31,32/16,33/17,34/18,35/19,36,47,48/32,49/33,50/34,51/35,52,63,LRU,算法：,第一次循环,对于每一块只有第一字未命中,其余都命中;,以后15次循环,有20块的第一字未命中,其余都命中.,所以,命中率,p,为（69520-68-15,x20)/69520=99.47%,平均访存时间：,ta,=,ptc,+(1-p)tm=20 xp+200 x(1-p)=19.89+1.06=20.95ns,14,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,1）,(假设每字为两个字节),Cache,容量：4,KB,=8组,x4,页/组,x64,字/页,x2B,/字,主存容量：64,KB=64,组群,x8,块/组群,x64,字/块,x2B/,字=32,K,字,x2B/,字,主存地址为15位。,主存地址划分：,块内地址：6位,组号：,3,位,标志位：,6,位,所以，,Cache,的每个页面其标志位有6位。,15,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,因为每块为64字，4345/64=67.89 67,x64=4288,所以0,4344单元(字,),应该对应前68块,，,也即处理器的访问过程是对前68块连续访问16次。,0,63,1,4344,128,4288,4352,64,16次,1#,2#,67#,0#,65,68#,总访存次数：16,x4345=69520,Cache,共有8组，每组4页（槽），各槽的替换情况如下图：,16,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,第二次作业解答,0组,1组,2组,3组,4组,5组,6组,7组,0,槽,1,槽,2,槽,3,槽,0/32/64/24,1/33/65/25,2/34/66/26,3/35/67/27,4/36/28,5/37/29,6/38/30,7/39/31,8/40/0,9/41/1,10/42/2,11/43/3,12/44/4,13/45/5,14/46/6,15/47/7,16/48/8,17/49/9,18/50/10,19/51/11,20/52/12,21/53/13,22/54/14,23/55/15,24/56/16,25/57/17,26/58/18,27/59/19,28/60/20,29/61/21,30/62/22,31/63/23,LRU,算法：,对于每次循环,每一块只有第一字未命中,其余都命中;,所以,命中率,p,为（69520-68,x16)/69520=98.43%,平均访存时间：,ta,=,ptc,+(1-p)tm=20 xp+200 x(1-p)=19.69+3.14=22.83ns,17,南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风,
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