硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理-作業(yè)1

1、1.某CPU有16根地址線(A15A0), 8根數(shù)據(jù)線(D7D0),MREQMREQ為訪存的控制電平、低電平有效。R R/W W 作為讀寫控制信號(hào)，R R/ W W=1，讀允許；R R/W W=0,寫允許?，F(xiàn)有芯片如下：RAM : 1KX4, 4K 8;ROM : 2KX8;3-8譯碼器及少量邏輯門。(1)假設(shè)用戶工作區(qū)地址范圍為8800H8BFFH，合理選擇芯片，畫出存儲(chǔ)器與3-8譯碼器及CPU的連接。(2)假設(shè)將存儲(chǔ)器的片選信號(hào)錯(cuò)連在Y5端，試問(wèn)它的地址范圍是多少？(3)考慮到系統(tǒng)程序的安裝，除了用戶工作區(qū)外，裝載系統(tǒng)的程序安裝在8000H87FFH地址空間。選擇適當(dāng)芯片，畫出存儲(chǔ)器與3-

2、8譯碼器及CPU連接。解答：(1)選擇芯片及片數(shù)：8800H8BFFH = 3FFH，那么選RAM , 1KX4, 2片選片邏輯：將地址范圍寫成二進(jìn)制形式：A15A14A13A12A11A10A9 A01 0 00 1 0r00000000001J 1K1 0 00 1 0XX 丫5： 9400H 97FFH 假設(shè)8000H 87FFH ROM 2K (A10 A。)8800H 8BFFH RAM 1K (A9 A0)，那么片選邏輯為:A15A14A13A12A11A10A9 .A01 00 0 0000000000002K1 00 0 01XX1 00 0 1010000000000.1K1

3、 00 0 10XX2.假設(shè)第1題中工作區(qū)使用的是DRAM (1KX4)存儲(chǔ)芯片，芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)為64冷4。(1)采用異步刷新，假設(shè)最大的刷新周期為2ms,那么刷新的時(shí)間間隔是多少？(2)假設(shè)采用集中式刷新，假設(shè)T為讀寫周期(單位Ms),存儲(chǔ)器刷新一遍最少用多少個(gè)讀寫周期？ 死區(qū)占多少？(3)假設(shè)存儲(chǔ)器讀寫周期T=500ns, CPU在IPs內(nèi)訪問(wèn)一次，假設(shè)采用分散式刷新，兩次刷新的最 大時(shí)間間隔是多少？全部刷新一遍所需實(shí)際時(shí)間是多少？(4)正常讀寫時(shí)間是多少？解答：2ms / 64三31.25 Ms取刷新信號(hào)周期為31 Ms存儲(chǔ)器刷新一遍最少用64T;死區(qū)率：64T / (2 1000) M0

4、0%兩次刷新最大時(shí)間間隔為：1s 64 = 64s全部刷新一遍所需時(shí)間為：1 Ms 64 = 64Hs正常讀寫時(shí)間為：500ns 84 = 32 Ms3.假設(shè)一個(gè)存儲(chǔ)單元排列成8KX8K的SDRAM。(1)假設(shè)訪問(wèn)一行需要4個(gè)時(shí)鐘周期，那么它刷新所有行需要多少個(gè)時(shí)鐘周期？(2)在133MHz的時(shí)鐘頻率下，在一般的SDRAM中，典型的刷新周期是64ms。假設(shè)采用集中式 刷新，試計(jì)算它的刷新開銷。解答：(1)刷新所有行需要：8192 4=32768個(gè)時(shí)鐘周期(2)在133MHz時(shí)鐘頻率下，刷新所有行需要的時(shí)間是：32768 / (133 106) = 246 10-6s=0.246ms采用集中式刷

5、新，每64ms間隔內(nèi)刷新過(guò)程占用0.246ms刷新開銷：0.246ms / 64ms 100%涕.38%4.某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有16位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線，不采用單獨(dú)I/O。它有8K字節(jié)的EEPROM(8K 8芯片構(gòu)成)，起始地址為0000H ;有8KX8的RAM ,起始地址為2000H ;還有一個(gè)雙向I/O端口，地址為8000H。試畫出該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖，要包括所有的使能邏輯和裝載邏輯。CPU相對(duì)簡(jiǎn)單只含地址線、數(shù)據(jù)線、CPU讀、CPU寫。I/O設(shè)備5.某計(jì)算機(jī)地址總線16根A15A0，雙向數(shù)據(jù)總線8根D7D0,控制總線與主存有關(guān)的有存儲(chǔ)器請(qǐng)求 MREQMREQ允許訪存.低電平有效，讀寫控制 R R

6、/ W W 高電平讀，低電平寫。主存地址 分配如下：08191為系統(tǒng)程序區(qū)；819232767為用戶工作區(qū)；最后2K地址為系統(tǒng)工作區(qū)。上述地址空間為十進(jìn)制表示，存儲(chǔ)器按字節(jié)編址，現(xiàn)有存儲(chǔ)器芯片如下：ROM: 4K X 8, 8KX 8RAM : 16KX1, 2KX8, 4KX8, 8KX8從上述芯片中選擇適當(dāng)芯片，設(shè)計(jì)該計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器。1說(shuō)明選擇哪些芯片，各需多少片？2采用全譯碼方式畫出主存儲(chǔ)器邏輯框圖。解答：6.某CPU有20根地址線A19A0, 16根數(shù)據(jù)總線D15DO。由兩片帶片選SEWj 512KX8位的RAM芯片，組成符合以下要求的存儲(chǔ)器。1其中1片為低電平工作，讀/寫為偶地址字節(jié)，另一片為高電平工作，讀/寫為寄地址字節(jié)，使一次讀寫中CPU的16根數(shù)據(jù)線只有8條工作。2使系統(tǒng)不但可一次讀取1個(gè)奇字節(jié)高8位或偶字節(jié)低8位.還能讀寫一個(gè)對(duì)準(zhǔn)字16位。分別畫出主存邏輯框目。解答:MREQCPUD7DoR/W7 7 3 3 2 2 1 1 0 0-Y-Y-Y-Y-Y-Y-Y-Y-Y-YM M譯碼器CBACBAA12A11_TOE*1AuAoROM8K8D7DoCSA12A11A1oAoCSRA