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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,第五级,*,*,*,第4章 存储器,11.一个8K8位的动态RAM芯片，其内部结构排列成256256形式，存取周期为0.1s。试问采用集中刷新、分散刷新和异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少？,解：采用分散刷新方式刷新间隔为:2ms，其中刷新死时间为：2560.1s=25.6s,采用分散刷新方式刷新间隔为：,256（0.1s+0.1s）=51.2s,采用异步刷新方式刷新间隔为:2ms,15.设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用,（低电平有效）作访存控制信号，,作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：ROM（2K8位，4K4位，8K8位），RAM（1K4位，2K8位，4K8位），及74138译码器和其他门电路（门电路自定）。试从上述规格中选用合适芯片，画出CPU和存储芯片的连接图。要求：,（1）最小4K地址为系统程序区，409616383地址范围为用户程序区。,（2）指出选用的存储芯片类型及数量。,（3）详细画出片选逻辑。,解：（1）地址空间分配图：,系统程序区（ROM共4KB）：0000H-0FFFH,用户程序区（RAM共12KB）：1000H-3FFFH,（2）选片：,ROM：选择4K4位芯片2片，位并联,RAM：选择4K8位芯片3片，字串联,(RAM1地址范围为:1000H-1FFFH,RAM2地址范围为2000H-2FFFH,RAM3地址范围为:3000H-3FFFH),（3）各芯片二进制地址分配如下：,A15,A14,A13,A12,A11,A10,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,ROM1,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,RAM1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,RAM2,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,RAM3,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑如下图所示：,20.欲传送的二进制代码为1001101，用奇校验来确定其对应的汉明码，若在第6位出错，说明纠错过程。,解：欲传送的二进制代码为1001101，有效信息位数为n=7位，则汉明校验的校验位为k位，则：2,k,=n+k+1，k=4，进行奇校验设校验位为C1C2C3C4，汉明码为C1C2B7C3B6B5B4C4B3B2B1，,C1=1B7B6B4B3B1=110111=1,C2=1B7B5B4B2B1=110101=0,C3=1B6B5B4=1001=0,C4=1B3B2B1=1101=1,故传送的汉明码为，若第6位(B5)出错，即接收的码字为，则,P1=1C1B7B6B4B3B1=1110111=0,P2=1C2B7B5B4B2B1=1011101=1,P3=1C3B6B5B4=10011=1,P4=1C4B3B2B1=11101=0,P4P3P2P1=0110说明第6位出错，对第6位取反即完成纠错。,28.设主存容量为256K字，Cache容量为2K字，块长为4。,（1）设计Cache地址格式，Cache中可装入多少块数据？,（2）在直接映射方式下，设计主存地址格式。,（3）在四路组相联映射方式下，设计主存地址格式。,（4）在全相联映射方式下，设计主存地址格式。,（5）若存储字长为32位，存储器按字节寻址，写出上述三种映射方式下主存的地址格式。,解：（1）Cache容量为2K字，块长为4，Cache共有2K/4=2,11,/2,2,=2,9,=512块，Cache字地址9位，字块内地址为2位，因此，Cache地址格式设计如下：,Cache字块地址（9位）,字块内地址（2位）,（2）主存容量为256K字=2,18,字，主存地址共18位，共分256K/4=2,16,块，主存字块标记为18-9-2=7位。直接映射方式下主存地址格式如下：,主存字块标记（7位）,Cache字块地址（9位）,字块内地址（2位）,主存字块标记（9位）,组地址（7位）,字块内地址（2位）,（3）根据四路组相联的条件，一组内共有4块，得Cache共分为512/4=128=2,7,组，主存字块标记为,18-7-2=9位，主存地址格式设计如下：,（4）在全相联映射方式下，主存字块标记为18-2=16位，其地址格式如下：,主存字块标记（16位）,字块内地址（2位）,（5）若存储字长为32位，存储器按字节寻址，则主存容量为256K*32/4=2,21,B，Cache容量为2K*32/4=2,14,B，块长为4*32/4=32B=2,5,B，字块内地址为5位，在直接映射方式下，主存字块标记为21-9-5=7位，主存地址格式为：,主存字块标记（7位）,Cache字块地址（9位）,字块内地址（5位）,主存字块标记（9位）,组地址（7位）,字块内地址（5位）,主存字块标记（16位）,字块内地址（5位）,在四路组相联映射方式下，主存字块标记为21-7-5=9位，主存地址格式为：,在全相联映射方式下，主存字块标记为21-5=16位，主存地址格式为：,32.设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映射（即Cache每组内共有4个字块）的Cache组织。,（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0，1，2，89号单元读出90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）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度约提高多少倍？,解：（1）根据每字块有8个字，每字32位（4字节），得出主存地址字段中字块内地址为3+2=5位。,根据Cache容量为16KB=2,14,B，字块大小为8*32/8=32=2,5,B，得Cache地址共14位，Cache共有2,14-5,=2,9,块。,根据四路组相联映射，Cache共分为2,9,/2,2,=2,7,组。,根据主存容量为4MB=2,22,B，得主存地址共22位，主存字块标记为22-7-5=10位，故主存地址格式为：,主存字块标记（10位）,组地址（7位）,字块内地址（5位）,（2）由于每个字块中有8个字，而且初态为空，因此CPU读第0号单元时，未命中，必须访问主存，同时将该字所在的主存块调入Cache第0组中的任一块内，接着CPU读第17号单元时均命中。同理，CPU读第8，16，88号时均未命中。可见，CPU在连续读90个字中共有12次未命中，而后8次循环读90个字全部命中，命中率为：,（3）设Cache的周期为t，则主存周期为6t，没有Cache的访问时间为6t*90*8，有Cache的访问时间为t（90*8-12）+6t*12，则有Cache和无Cache相比，速度提高的倍数为：,38.磁盘组有6片磁盘，最外两侧盘面可以记录，存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层密度为400位/cm，转速3600转/分，问：,（1）共有多少存储面可用？,（2）共有多少柱面？,（3）盘组总存储容量是多少？,（4）数据传输率是多少？,解：（1）共有：62=12个存储面可用。,（2）有效存储区域=（33-22）/2=5.5cm,（3）内层道周长=,22=,69.08cm,道容量=400位/cm69.08cm=3454B,面容量=3454B220道=759，880B,盘组总容量=759，880B 12面=9，118，560B,柱面数=40道/cm 5.5=220道,（4）转速=3600转/60秒=60转/秒,数据传输率=3454B 60转/秒=207，240 B/S,4.42 有一个(7，4)码，生成多项式x,3,+x+1，写出代码1001的循环冗余校验码,解：代码为：,由(7，4)得：,生成多项式为：,将代码左移3位后再被生成多项式模2处，即：,故CRC码为：,第5章 输入输出系统,32.设磁盘存储器转速为3000转/分，分8个扇区，每扇区存储1K字节，主存与磁盘存储器数据传送的宽度为16位（即每次传送16位）。假设一条指令最长执行时间是25,s,，是否可采用一条指令执行结束时响应DMA请求的方案，为什么？若不行，应采取什么方案？,29 结合DMA接口电路说明工作过程。看书,解：先算出磁盘传送速度，然后和指令执行速度进行比较得出结论。,道容量=1K 8 8 位=8KB=4K字,数传率=4K字3000转/分=4K字50转/秒=200K字/秒,一个字的传送时间=1/200K秒,5,s,（注：在此1K=1024，来自数据块单位缩写。）,因为5,s25,s,，所以不能采用一条指令执行结束响应DMA请求的方案，应采取每个CPU机器周期末查询及响应DMA请求的方案（通常安排CPU机器周期=MM存取周期）。,第6章 计算机的运算方法,9.当十六进制数9B和FF分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时，所对应的十进制数各为多少（设机器数采用一位符号位）？,解：真值和机器数的对应关系如下：,9BH,原码,补码,反码,移码,无符号数,对应十进制数,-27,-101,-100,+27,155,FFH,原码,补码,反码,移码,无符号数,对应十进制数,-128,-1,-0,+128,256,12.设浮点数格式为：阶码5位（含1位阶符），尾数11位（含1位数符）。写出51/128、-27/1024、7.375、-86.5所对应的机器数。要求如下：,（1）阶码和尾数均为原码。,（2）阶码和尾数均为补码。,（3）阶码为移码，尾数为补码。,解：据题意画出该浮点数的格式,阶符1位,阶码4位,数符1位,尾数10位,将十进制数转换为二进制：,x1=51/128=0.0110011B=2,-1,*0.110 011B,x2=-2,7,/1024=-0.0000011011B=2,-5,*(-0.11011B）,x3=7.375=111.011B=2,3,*0.111011B,x4=-86.5=-1010110.1B=2,7,*(-0.10101101B),则以上各数的浮点规格化数为：,（1）x1浮=1，0001；0.110 011 000 0,x2浮=1，0101；1.110 110 000 0,x3浮=0，0011；0.111 011 000 0,x4浮=0，0111；1.101 011 010 0,（2）x1浮=1，1111；0.110 011 000 0,x2浮=1，1011；1.001 010 000 0,x3浮=0，0011；0.111 011 000 0,x4浮=0，0111；1.010 100 110 0,（3）x1浮=0，1111；0.110 011 000 0,x2浮=0，1011；1.001 010 000 0,x3浮=1，0011；0.111 011 000 0,x4浮=1，0111；1.010 100 110 0,16设机器数字长为16位，写出下列各种情况下它能表示的数的范围。设机器数采用一位符号位，答案均用十进制表示。,（1）无符号数；,（2）原码表示的定点小数。,（3）补码表示的定点小数。,（4）补码表示的定点整数。,（5）原码表示的定点整数。,（6）浮点数的格式为：阶码6位（含1位阶符），尾数10位（含1位数符）。分别写出其正数和负数的表示范围。,（7）浮点数格式同（6），机器数采用补码规格化形式，分别写出其对应的正数和负数的真值范围。,解：（1）无符号整数：0 2,16,-1，即：0 65535；,无符号小数：0 1-2,-16,，即：0 0.99998；,（2）原码定点
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