计算机组成原理教程第二章习题选解2.1 说明存储器的存取时间与存取周期之间的联系 与区别。 解: (参见P62)存取时间TA是指存储器从接收到CPU发来的读 写有关信号开始，到读出/写入数据所需的时间。 而存取周期TW是指连续两次读写存储器所需的最 小时间间隔。存取时间和存取周期都是反映存储器存取速度 的指标，存取周期大于存取时间。在存储器进行 读写操作时，由于存储元件本身的性能，做完一 次存或取之后，不能马上进行另外的存或取，需 要一段稳定和恢复时间。存取周期就是存取时间 加上存储单元的恢复稳定时间。2.2 存储器的带宽有何物理意义?存储器总线宽度为 32位，存取周期为250nS,这个存储器带宽是多少? 解：存储器的带宽是指每秒钟访问的二进制位的数目 。其物理意义是一个以存储器为中心的机器可以获 取的信息传输速度。 若存储周期为250ns，则工作速度=1/ 250ns ,所以，存储器带宽=工作速度总线宽度 =1/250ns*32bit=1/250X10-9 32 bps =32X109 /250 bps=128X106 bps =128M bps2.3 ROM与RAM两者的差别是什么? 解：ROM、RAM都是主存储器的一部分，但它们有 很多差别：(1)RAM是随机存取存储器，ROM是只读存取存 储器；(2)RAM是易失性的，一旦掉电，则所有信息全 部丢失；ROM是非易失性的，其信息可以长期保 存，常用于存放一些固定用的数据和程序，比如 计算机的自检程序CMOS、BIOS、汉字库等。 2.4 指出下列存储器哪些是易失性的? 哪些是非易 失性的? 哪些是读出破坏性的? 哪些是非读出破 坏性的? 动态RAM，静态取RAM，ROM， Cache，磁盘，光盘。解: 动态RAM、静态RAM、Cache是易失性的， ROM、磁盘、光盘是非易失性的。动态RAM是读 出破坏性的，其余均为非读出破坏性的。2.5 术语：存储元、存储单元、存储体、存 储单元地址，有何联系和区别？ 存储元：存储一位二进制信息的基本单元电路。 存储单元：由若干存储元组成。一台机器的所有存 储单元长度相同，一般由8的整数倍个存储元构 成。 存储体：是存储单元的集合，它由许多存储单元组 成，用来存储大量的数据和程序。 存储器单元地址：计算机在存取数据时，以存储单 元为单位进行存取。为区别不同单元，给每个存 储单元赋予地址，每个存储单元都有一条唯一的 字线与存储单元地址编码对应。2.6 下面关于存储器的描述，请选则正确的叙述。 (1)CPU访问存储器的时间是由存储体的容量决定的 ， 存储容量越大，访问存储器所需的时间就越长； (2)因为动态存储器是破坏性读出，必须不断地刷新 ； (3)随机半导体存储器(RAM)中的任何一个单元都可 以访问； (4)固定存储器(ROM)中的任何一个单元不能随机访 问. (5)一般情况下，ROM和RAM在存储体中是统一编址 的. (6)由于半导体存储器加电后才能存储数据，断电后 数据就丢失了，因此，用EPROM做的存储器，加 电后必须重写原来的内容。解：(1)F。主存是随机存储器，CPU访问任何单元 的时间都是相同的，同容量的大小没有关系。 (2)F。刷新不仅仅是因为存储器是破坏性读出， 还在于动态存储器在存储数据时，存储器不做任 何操作时，电荷也会泄漏，为保证数据的正确性 ，必须使数据周期性地再生，即刷新。(3)T。(4)F。ROM只是把信息固定地存放在存储器中， 而访问存储器仍然是随机的。(5)T。在计算机设计中，往往把RAM和ROM的整 体作主存，因此，RAM和ROM一般是统一编址的 。(6)F。EPROM是只读存储器，与半导体随机存储 器制作工艺不同，不会因掉电丢失数据。2.7 某计算机系统字长为32位，主存以字节编址 ，试画出存储器中字地址和字节地址的分配情况 。解：存储器中字地址和字节地址的分配情况如下 图所示00 01 02字节编址00 02 04字编址01 03 052.8 设计一个用64K x 1位的芯片构成256K x 16位 的存储器，画出组织结构图。 解:(1)要用64K x l的芯片构造256K x l6位的存储器， 需要字、位同时扩展，共需芯片256/64 x 16/1=64 (片)；(2)主存容量为256KB=218B，即共需地址线 18根，可用其中A0A15 16根接到芯片组， 余下两根A16、A17 接到片选译码器。(3)组织结构图:A15 D.A1464K1A0DDDDDDD.16片A15 A14A0A15 D.A1464K1A0DDDDDDD.16片A15 A14A0地址总线D0D2D4D15D1D3D5数据总线A15 D.A1464K1A0DDDDDDD.16片A15 A14A0A15 D.A1464K1A0DDDDDDD.16片A15 A14A0片 选 译 码A16A172.9 2114是排列成64 x 64阵列的六管存储芯片， 试问组成4K x l6位的存储器，共需少片2114? 画 出逻辑框图。解：Intel 2114芯片一片的容量为1Kx4位，要组 成4KXl6位的存储器，需要2114芯片4K/l x l6/4=16（片）。片内地址需要10根地址线，用A0A9，片选需要 2位地址线，用A10A11。组织结构图： 1Kx4CS 地址总线D0D2D15D1D3D14数据总线A0 A1A91Kx4CS A0 A1A91Kx4CS A0 A1A91Kx4CS A0 A1A9片 选 译 码A11A102.10 在2.9题中，如果存储器以字节编址，CPU用 一根控制线指明所寻址的是字还是字节，试设计 这根控制线的连接方法。解：若以字节编址，则存储容量增加了1倍，因 此需要增加一根地址线A12。另外每一芯片上除了 有片选端CS外，还须有一个字/字节选择端WB。 接线示意图：1Kx4CS WB 地址总线D0D2D15D1D3D14数据总线A0 A1A91Kx4CS WB A0 A1A91Kx4CS WB A0 A1A91Kx4CS WB A0 A1A9片 选 译 码A11A10WB2.11 设某机采用1Kx4位的动态RAM芯片（片内是 64x64结构)组成的16Kx8位的存储器。请回答：(1)设计该存储器共需几片RAM芯片?(2)画出存储体组成框图?解：(1) 存储器共需16/1 x 8/432片(2) 存储器组成框图（略）。2.12 已知某8位机的主存采用半导体存储器，其地 址码为18位，若使用4Kx4位的静态RAM芯片组成 该机所允许的最大主存空间，并选用模板块结构 ，问：(1)若每个模板块为32KX8位，共需几个模板块?(2)每个模板内共有多少片RAM芯片? (3)主存共需多少RAM芯片? CPU如何选择各模板 ? 解：该机的地址码为18b，字长8b，故该机的主存 容量为218X8b28 X 210 X 8 b 256KB，(1)若每个模板块为32K X 8b，则需要256K / 32K8(块)。(2)每个模板块需要32/4X8/48X2=16片。(3)主存共需16X8=128片。CPU可用3位地址码 选择8个模板块。2.13 某计算机的存储容量是64KB，若按字节寻址 ，则寻址的范围为 (1) ，需要地址线 (2) 根，数 据线 (3) 根；若字长为32位,按字编址,寻址的范围 (4)。(1)A64K B32K C16K D8K (2)A64 B16 C8 D6(3)A32 B16 C 8 D4 (4)A64K B32K C16K D8K 解：(1)A。计算机的存储容量为64KB，按字节寻址 ，其范围就是主存的容量。 (2)B。64KB需要216个状态来表示，即需16根地址线 . (3)C。按字节寻址，每个数据的长度为8位，因此需 要8根数据线。 (4)C。字长32位，按字寻址，每个数据的长度为32 位=4B，主存的总容量为64KB，则共有单元个数 为64K/416K。2.14 某存储器容量4K，其中ROM 2KB，选用EPROM 2Kx8/片，RAM 2KB，选用芯片RAM 1Kx8/片；地 址线A11A0。写出全部片选信号的逻辑式。 解：根据要求ROM的容量为2KB，故只需1片EPROM 而RAM的容量为2KB， RAM芯片容量为1KB，故需 2片。对于ROM片内地址为11位，用地址线的 A10 A0 这11根地址线，RAM片地址为10位，用 地址线的A9A0这10根地址线。主存中有3片芯片 ，至少需要2位地址信号加以区别，按其总容量需 要12根地址线，可以考虑用1根地址线A11作为区 别。EPROM和RAM的片选信号，对于2片RAM芯片可利 用A10来区别其片选信号。设EPROM的片选信号为 CS0，两片RAM的片选信号为CS1, CS2，由此可得 到如下的逻辑式：CS0 =A10 CS1 =A10 A11，CS2 =A10 A11地址总线数据总线控制总线CPUA11 A10 A09D07 RDA09, 10ROM 2K8位D07A091K8位D07A091K8位D07CS0RR/WR/WCS1CS22.15 请画出八体交叉主存系统中的编址方式。解：在多体交叉主存系统中可以采用两种编址方 式低位交叉和高位交叉。低位交叉编址: M0 0 8 . . 8n-8M1 1 9 . . 8n-7M2 2 10 . . 8n-6M3 3 11 . . 8n-5M4 4 12 . . 8n-4M5 5 13 . . 8n-3M6 6 14 . . 8n-2M7 7 15 . . 8n-1M0 0 2 . . n-1M1 n n+1 . . 2n-1M2 2n 2n+1 . . 3n-1M3 3n 3n+1 . . 4n-1M4 4n 4n+1 . . 5n-1M5 5n 5n+1 . . 6n-1M6 6n 6n+1 . . 7n-1M7 7n 7n+1 . . 8n-1高位交叉编址:2.16 在八体交叉主存系统中，若每体并行读出两 个字，每字长两个字节，主存周期为T，求该存 储器的最大带宽。解：存储器带宽是指单位时间内能读出的二进制 位数。若每体能并行读出2个字，八体交叉存储 器在1个周期内最多可读出16个字，每个字长为2 个字节，即16bit，则此存储器的带宽 16X16bit/T256bit/T。2.17 欲将10011101写入磁表面存储器中： (1) 分别画出归零制、不归零制和调频制的写入电 流波形。 (2)改进不归零制(NRZl)的记录原则是见“1”就翻。 即当记录“1”时写电流要改变方向；记录“0”时不 改变方向。画出它的电流波。 (3)改进调频制(MFM)与调频制方式区别在于：FM 在信息元交界处写电流总要改变一次方向；而 MFM仅当连续记录两个“0”时，信息交界处翻转 一次；其他情况不翻转。画出MFM的写电流波形 。 解：各种不同方式写入电流的波形图如图所 示。1001101归零制不归零制调相制调频制改进不 归零制1001101改进调 频制2.18 对活动头磁盘来讲，磁盘地址是由 、 和 组成的，每个区存储一个 。沿 盘半径方向的磁道数称为 ，而磁道单 位长度上记录的二进制代码的位数称为 ，两 者总称为 。 解：记录面号(磁头号)、磁道号(柱面号)、扇区号 、记录块、道密度、位密度、存储密度。2.19 某磁盘组有4个盘片，5个记录面。每