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1、. .计算机组成原理例题学院 成典勤第三章 系统总线例1假设总线的时钟频率为33MHz，且一个总线时针周期为一个总线传输周期。假设在一个总线传输周期可并行传送4个字节的数据，求该总线的带宽，并分析哪些因素影响总线的带宽。解：总线的带宽是指单位时间总线上可传输的数据位数，通常用每秒传送信息的字节数来衡量，单位可用MBps兆字节每秒表示。由时针频率f=33MHz，可得时钟周期T=1/f，根据题目假设的条件，一个总线传输周期为一个时钟周期，且在一个总线传输周期传输4个字节数据，故总线带宽为影响总线带宽的因素有：总线宽度、传输距离、总线发送和接收电路工作频率的限制以及数据传输形式等。例2在一个16位的
2、总线系统中，假设时针频率为100MHz，总线传输周期为5个时钟周期，每一个总线传输周期可传送一个字，试计算总线的数据传输率。解：根据时钟频率为100MHz，得一个时钟周期为数据传输率为第四章 存储器例3设CPU共有16根地址线和8根数据线，并用作为访存控制信号，作为读/写命令信号高电平读，低电平写。设计一个容量为32KB、地址围为0000H7FFFH且采用低位穿插编址的四体并行存储器。要求：1采用以下图所列芯片，详细画出CPU和存储芯片的连接图。2指出图中每个存储芯片的容量及地址围用十六进制表示。解：32KB四体构造的存储器可由4片位存储芯片组成，由于采用低位穿插编址，因此需用末两位地址、控制
3、片选信号，用13根地址线与存储芯片的地址线相连。满足地址围为0000H7FFFH的存储器与CPU的连接如以下图，图中各片存储芯片的地址围是： 第0片 0，4，7FFCH； 第1片 1，5，7FFDH； 第2片 2，6，7FFEH； 第3片 3，7，7FFFH；例4用一个位的闪存存储芯片组成一个位的半导体只读存储器。试答复：1该存储器的数据线数是多少.2该存储器的地址线数是多少.3共需几片这种存储芯片.4说明每根地址线的作用。解：1对于位的存储器，数据线为32位。2对于的的存储器，按字寻址的围是，按字节寻址的围是，故该存储器的地址线为24位34片位的闪存可组成位的存储器，位的存储器共需32片位的
4、闪存。4CPU的24根地址线中，最低2位地址为字节地址，这19根地址线与闪存的地址线相连，最高3位地址可通过3线-8线译码器形成片选信号。每一个片选信号同时选中4片闪存，以满足32位的数据线要求。例5定量分析n体低位穿插存储器连续读取n个字所需的时间。解：连续读取n个字所需的时间为，如以下图所示例6设有8个模块组成的八体存储器构造，每个模块的存取周期为400ns，存储字长为32位。数据总线宽度为32位，总线传输周期为50ns，试求顺序存储高位穿插和穿插存储低位穿插的存储器带宽。解：八体存储器连续读出8个字的信息量为顺序存储存储器连续读出8个字的时间是穿插存储存储器连续读出8个字的时间是高位穿插
5、存储器的带宽是低位穿插存储器的带宽是例7假设CPU执行某段程序时，共访问缓存命中3800次，访问主存200次，缓存存取周期为50ns，主存存取周期为250ns。求缓存-主存系统的效率和平均访问时间。解：1缓存的命中率为2由题可知，访问主存的时间是访问缓存时间的5倍250/50=5设访问缓存的时间为t，访问主存的时间为5t，缓存-主存系统的效率为e，那么3平均访问时间例8设某机主存容量为16MB，缓存的容量为16KB。每字块有8个字，每个字32位。设计一个四路组相联映射即缓存每组共有4个字块的缓存组织，要求：1画出主存地址字段中各段的位数。2设缓存初态为空，CPU依次从主存第0、1、2、99号单
6、元读出100个字主存一次读出一个字，并重复此次序读8次，问命中率是多少.3假设缓存的速度是主存速度的6倍，试问有缓存和无缓存相比，速度提高多少倍.解：1根据每个字块有8个字，每个字32位，得出主存地址字段中字块地址字段为5位。根据缓存容量为，字块大小为B，得缓存共有块，故c=9。根据四路组相联映射，得，那么。根据主存容量为，得出主存地址字段中主存字块标记位数为24-7-5=12主存地址字段各段格式如以下图：2由于每个字块中有8个字，而且初态缓存为空，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缓存第0组中的任一块，接着CPU读17号单元时，均命中。同理CPU读第8
7、、16、96号单元时均未命中。可见CPU在连续读100个字中共有13次未命中，而后7次循环读100个字全部命中，命中率为3根据题意，设主存存取周期为6t，缓存的存取周期为t，没有缓存的访问时间为，有缓存的访问时间为，那么有缓存和没有缓存相比，速度提高倍数为例9一个采用直接映射方式的16KB缓存，假设块长为8个32位的字，试问地址为FDA459H的主存单元在缓存中的什么位置指出块号和块地址，均用十进制表示.解：根据缓存容量为16KB，得出缓存的地址为14位。由于每字32位，块长为8个字，那么缓存的块地址为5位高3位为字地址，末2位为字节地址。 地址为FDA459H的主存单元，其二进制地址为111
8、1 1101 1010 0100 0101 1001，对应缓存第10 0100 010即十进制170块中的第6个字的第1字节。例10假设缓存的工作速度为主存的5倍，缓存的命中率为90%，试问采用缓存后，存储器的性能提高多少.解：设主存的存取周期为，那么缓存的存取周期为，故平均访存时间为采用缓存后，存储器性能为原来的倍，即提高了2.57倍。例11缓存-主存系统的效率为85%，平均访问时间为60ns，缓存比主存快4倍，求主存的存取周期和缓存的命中率。解：设缓存-主存系统的效率为平均访问时间为，缓存的取周期为，命中率为，主存的存取周期为。根据得由于缓存比主存快4倍，那么根据，其中，得例12设CPU共
9、有16根地址线，8根数据线，并用作为访存控制信号低电平有效，用作为读/写控制信号高电平读，低电平写。现有芯片及各种门电路门电路自定，如以下图所示。画出CPU与存储器的连接图，要求：1存储芯片地址空间分配：02047为系统程序区；20488191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：根据主存地址空间分配，02047为系统程序区，选用1片2K8位ROM芯片；20488191为用户程序区，选用2K8位RAM芯片，即存储芯片与CPU的连接如以下图。例13一个磁盘存储器共有6个盘片，假设最上、下两个面不可用，每面有204条磁道，每条磁道有12个扇段，每个扇段有512B，磁
10、盘机以7200r/min速度旋转，平均定位寻道时间为8ms。1计算该磁盘存储器的存储量。2计算该磁盘存储器的平均寻址时间。解：16个盘片共有10个记录面，磁盘存储器的总容量为 512B1220410=12533760B2磁盘存储器的平均寻址时间=平均寻道时间+平均等待时间平均等待时间=60s/(7200r/min) 0.54.165ms平均寻址时间=8ms+4.165ms=12.165ms例14一个磁盘组共有11片，假设最上、下两个面不用，每片有203道，数据传输率为983040Bps，磁盘组转速为3600r/min，假定每个记录块有1024B，且系统可挂16台这样的磁盘机，计算磁盘存储器的总容量并设计磁盘地址格式。解：由于数据传输速率=每一磁道的容量磁盘转速，且磁盘转速为3600r/min=60r/s，故每一磁道的容量=983040Bps/60r/s=16384B，扇段数=16384B/1024B=16。表示磁盘地址格式的参数包括：台数为16，记录面为20，磁道数为203，扇段数为16，故磁盘地址格式如以下图。优选
