组成原理习题答案唐朔飞

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,8K,8,位的动态,RAM,芯片，其内部结构排列成,256,256,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：,256,0.1s=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,（,2K,8,位，,4K,4,位，,8K,8,位），,RAM,（,1K,4,位，,2K,8,位，,4K,8,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,4K,4,位芯片,2,片，位并联,RAM,：选择,4K,8,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,10100011101,，若第,6,位,(B5),出错，即接收的码字为,10100111101,，则,P1=1C1,B7,B6,B4,B3,B1,=1110111=0,P2=1C2,B7,B5,B4,B2,B1,=1011101=1,P3=1C3,B6,B5,B4,=10011=1,P4=1C4,B3,B2,B1,=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)