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1、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
2、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
3、地址分配如下：,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：2k=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
4、(B5)出错，即接收的码字为10100111101，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
5、，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=211/22=29=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：,（2）主存容量为256K字=218字，主存地址共18位，共分256K/4=216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：,（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=27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
6、址格式如下：,（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=221B，Cache容量为2K*32/4=214B，块长为4*32/4=32B=25B，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：,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
7、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=214B，字块大小为8*32/8=32=25B，得Cache地址共14位，Cache共有214-5=29块。根据四路组相联映射，Cache共分为29/22=27组。 根据主存容量为4MB=222B，得主存地址共22位，主存字块标
8、记为22-7-5=10位，故主存地址格式为：,（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
9、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
10、= 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x3+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25s，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
11、：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 5s （注：在此1K=1024，来自数据块单位缩写。）因为5 s25s，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
12、对应关系如下：,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,将十进制数转换为二进制：,x1= 51/128= 0.0110011B= 2-1 * 0.110 011B x2= -27/1024= -0.0000011011B = 2-5*(-0.11011B）,x3=7.375=111.011B=23*0.111011B x4=-86.5=-1010110.1B=27*
13、(-0.10101101B),则以上各数的浮点规格化数为： （1）x1浮=1，0001；0.110 011 000 0x2浮=1，0101；1.110 110 000 0x3浮=0，0011；0.111 011 000 0x4浮=0，0111；1.101 011 010 0,（2）x1浮=1，1111；0.110 011 000 0x2浮=1，1011；1.001 010 000 0x3浮=0，0011；0.111 011 000 0x4浮=0，0111；1.010 100 110 0 （3）x1浮=0，1111；0.110 011 000 0x2浮=0，1011；1.001 010 000
14、0 x3浮=1，0011；0.111 011 000 0x4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：0 216 - 1，即：0 65535；无符
15、号小数：0 1 - 2-16 ，即：0 0.99998； （2）原码定点小数：-1 + 2-151 - 2-15 ，即：-0.999970.99997 （3）补码定点小数：- 11 - 2-15 ，即：-10.99997 （4）补码定点整数：-215215 - 1 ，即：-3276832767 （5）原码定点整数：-215 + 1215 - 1，即：-3276732767 （6）据题意画出该浮点数格式，当阶码和尾数均采用原码，非规格化数表示时：,最大负数= 1，11 111；1.000 000 001 ，即 -2-92-31 最小负数= 0，11 111；1.111 111 111，即 -（1
16、-2-9）231 则负数表示范围为：-（1-2-9）231 -2-92-31 最大正数= 0，11 111；0.111 111 111，即 （1-2-9）231 最小正数= 1，11 111；0.000 000 001，即 2-92-31 则正数表示范围为：2-92-31 （1-2-9）231,（7）当机器数采用补码规格化形式时，若不考虑隐藏位，则 最大负数=1，00 000；1.011 111 111，即 -2-12-32 最小负数=0，11 111；1.000 000 000，即 -1231 则负数表示范围为：-1231 -2-12-32 最大正数=0，11 111；0.111 111 111，即 （1-2-9）231 最小正数=1，00 000；0.100 000 000，即 2-12-32 则正数表示范围为：2-12-32 （1-2-9）231,
