組成原理復(fù)習(xí)試題

3.14設(shè)總線的時(shí)鐘頻率為8MHz，一個(gè)總線周期等于一個(gè)時(shí)鐘周期。如果一個(gè)總線周期中并行傳送16位數(shù)據(jù)，試問(wèn)總線帶寬是多少？解：一秒有8M個(gè)時(shí)鐘周期，即總線周期。總線帶寬：8M*16b=128Mbps=16MBps3.15在一個(gè)32位的總線系統(tǒng)中，總線的時(shí)鐘頻率為66MHz，假設(shè)總線最短傳輸周期為4個(gè)時(shí)鐘周期，試計(jì)算總線的最大數(shù)據(jù)傳輸率。若想提高數(shù)據(jù)傳輸率，可以采取什么措施？解：一秒有66M個(gè)時(shí)鐘周期，又已知最短總線傳輸周期為4個(gè)時(shí)鐘周期，則一秒最多有66M/4個(gè)總線周期?？偩€寬度為32位，4個(gè)字節(jié)。最大數(shù)據(jù)傳輸率：（66M/4）*4B=66MBps=528Mbps若想提高數(shù)據(jù)傳輸率，可以：增加總線寬度、提高時(shí)鐘頻率3.16異步串行傳送系統(tǒng)中，字符格式為：1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)校驗(yàn)位、2個(gè)終值位。若要求每秒傳送120個(gè)字符，試求傳送的波特率。解：傳送一個(gè)字符需要1+8+1+2=12位。又已知一秒傳送120個(gè)字符，波特率：120*12=1440bps4.15設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用MREQ(低電平有效)作為訪存控制信號(hào)，R/W作讀/寫(xiě)命令信號(hào)(高電平為讀，低電平為寫(xiě))。現(xiàn)有存儲(chǔ)芯片：ROM（2K*8位，4K*4位，8K*8位），RAM（1K*4位，2K*8位，4K*8位）及74138譯碼器和其他門(mén)電路（門(mén)電路自定義）。試從上述規(guī)格中選用合適的芯片，畫(huà)出CPU和存儲(chǔ)芯片的連接圖。要求如下：(1)最小4K地址為系統(tǒng)程序區(qū)，4096~16383地址范圍為用戶程序區(qū)。(2)指出選用的存儲(chǔ)芯片類型及數(shù)量。(3)詳細(xì)畫(huà)出片選邏輯。解：（1）地址空間分配圖：

用戶程序區(qū)RAM12K*8系統(tǒng)程序區(qū)ROM4K*8選片：ROM：選擇4K×4位芯片2片，位并聯(lián)

RAM：選擇4K×8位芯片3片，字串聯(lián)(RAM1地址范圍為:1000H-1FFFH,RAM2地址范圍為2000H-2FFFH,RAM3地址范圍為:3000H-3FFFH)另一種方法：ROM選擇2片2K*8的芯片4.16CPU假設(shè)同上題，現(xiàn)有8片8K*8位的RAM芯片與CPU相連。用74138譯碼器畫(huà)出CPU與存儲(chǔ)芯片的連接圖。寫(xiě)出每片RAM的地址范圍。如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)不論往哪片RAM寫(xiě)入數(shù)據(jù)，以A000H為起始地址的芯片都有與其相同的數(shù)據(jù)，分析故障原因。根據(jù)(1)的連接圖，若出現(xiàn)地址線A13與CPU斷線，并搭接到高電平上，將會(huì)出現(xiàn)什么后果？（2）地址空間分配圖：RAM0:0000H-1FFFHRAM1:2000H-3FFFHRAM2:4000H-5FFFHRAM3:6000H-7FFFHRAM4:8000H-9FFFH

RAM5:A000H-BFFFHRAM6:C000H-DFFFHRAM7:E000H-FFFFH(3)如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)不論往哪片RAM寫(xiě)入數(shù)據(jù)后，以A000H為起始地址的存儲(chǔ)芯片(RAM5)都有與其相同的數(shù)據(jù)，則根本的故障原因?yàn)椋涸摯鎯?chǔ)芯片的片選輸入端很可能總是處于低電平。假設(shè)芯片與譯碼器本身都是好的，可能的情況有：1）該片的CS端與WE端錯(cuò)連或短路；2）該片的CS端與CPU的MREQ端錯(cuò)連或短路；3）該片的CS端與地線錯(cuò)連或短路。4)74138的Y5端始終輸出低電平。(4)如果地址線A13與CPU斷線，并搭接到高電平上，將會(huì)出現(xiàn)A13恒為“1”的情況。此時(shí)存儲(chǔ)器只能尋址A13=1的地址空間(奇數(shù)片)，A13=0的另一半地址空間（偶數(shù)片）將永遠(yuǎn)訪問(wèn)不到。若對(duì)A13=0的地址空間（偶數(shù)片）進(jìn)行訪問(wèn)，只能錯(cuò)誤地訪問(wèn)到A13=1的對(duì)應(yīng)空間(奇數(shù)片)中去。RAM0,RAM2，RAM4，RAM6四片芯片始終無(wú)法輸出。4.28設(shè)主存容量256K字，Cache容量2K字，塊長(zhǎng)為4.(1)設(shè)計(jì)Cache地址格式，Cache中可裝入多少數(shù)據(jù)塊。(2)在直接映射方式下，設(shè)計(jì)主存地址格式。(3)在四路組相聯(lián)映射方式下，設(shè)計(jì)主存地址格式。(4)在全相聯(lián)映射方式下，設(shè)計(jì)主存地址格式。(5)若存儲(chǔ)字長(zhǎng)為32位，存儲(chǔ)器按照字節(jié)尋址，寫(xiě)出上述三種映射方式下主存的地址格式。解:（1）Cache2K字，每塊4字，可裝入211/22=29=512塊，則Cache的地址格式（2）直接映射主存256K字，共18位地址。主存的地址格式（3）四路組相聯(lián)映射。每組4塊，Cache共29/4=27組，主存地址格式（4）全相聯(lián)映射主存的地址格式4.29假設(shè)CPU執(zhí)行某段程序時(shí)，共訪問(wèn)Cache命中4800次，訪問(wèn)主存200次，已知Cache的存取周期是30ns，主存的存取周期是150ns，求Cache的命中率以及Cache-主存系統(tǒng)的平均訪問(wèn)時(shí)間和效率，試問(wèn)該系統(tǒng)的性能提高了多少？解：命中率：

平均訪問(wèn)時(shí)間：

效率：性能提高了倍4.30一個(gè)組相聯(lián)映射的Cache由64塊組成，每組包含4塊。主存包含4096塊，每塊由128個(gè)字組成，訪存地址為字地址。試問(wèn)主存和Cache的地址各為幾位？畫(huà)出主存的地址格式。解：一塊128個(gè)字，訪存地址為字地址，用7位表示塊內(nèi)地址。主存4096塊，共212*27=219字，地址19位。Cahce64塊，共26*27=213字，地址13位。Cahce64塊，每組4塊，共16組。直接映射794四路組相聯(lián)映射

974全相聯(lián)映射

164（5）若一字32位(4B)，訪存地址為字節(jié)，則主存地址20位.其它條件沒(méi)變，一塊4字，共16B，塊內(nèi)地址4位4.31設(shè)主存容量為1MB，采用直接映射方式的Cache容量為16KB,塊長(zhǎng)為4，每字32位。試問(wèn)主存地址為ABCDEH的存儲(chǔ)單元在Cache中的什么位置？解：一塊4個(gè)字，一字32位(4B)，則一塊16B，用4位表示塊內(nèi)地址。主存1MB，地址20位。主存共220/24=216塊。Cahce16KB，地址14位。Cache共214/24=210塊。直接映射方式下主存地址劃分如下：主存地址為ABCDEH寫(xiě)成二進(jìn)制為：10101011110011011110最后4位為塊內(nèi)地址，1110B=EH中間10位是其在Cache中的字塊地址，1111001101=3CDHABCDEH內(nèi)存單元在Cache中的3CDH塊，塊內(nèi)地址為EH。4.32設(shè)某機(jī)主存容量為4MB，Cache容量為16KB，每字塊有8個(gè)字，每字32位，設(shè)計(jì)一個(gè)四路組相聯(lián)映象（即Cache每組內(nèi)共有4個(gè)字塊）的Cache組織，要求：

（1）畫(huà)出主存地址字段中各段的位數(shù)；

（2）設(shè)Cache的初態(tài)為空，CPU依次從主存第0、1、2……89號(hào)單元讀出90個(gè)字（主存一次讀出一個(gè)字），并重復(fù)按此次序讀8次，問(wèn)命中率是多少？

（3）若Cache的速度是主存的6倍，試問(wèn)有Cache和無(wú)Cache相比，速度提高多少倍？

解：（1）一塊8個(gè)字，一字32位（4B），則一塊32B，用5位表示塊內(nèi)地址。主存4MB，地址22位。主存共222/25=217塊。Cache16KB，地址14位。Cache共214/25=29塊。四路組相連，一組4塊，所以Cache共29/4=27組。所以主存地址劃分如下：（2）由于每塊有8個(gè)字，而且Cache初始狀態(tài)為空，因此CPU讀第0號(hào)單元時(shí)，未命中，必須訪問(wèn)主存，同時(shí)將該字所在的主存塊調(diào)入Cache的第0組中的任意一塊，接著CPU讀1~7號(hào)內(nèi)存單元時(shí)均命中。同理，CPU讀第8、16、24、32、40、48、56、64、72、80、88號(hào)單元時(shí)均未命中?？梢?jiàn)CPU在連續(xù)讀90個(gè)字中，共有12次未命中。而后7次循環(huán)讀90個(gè)字全部命中，命中率為：（3）設(shè)Cache的訪問(wèn)周期為t，則主存的訪問(wèn)周期為6t，則有Cache和無(wú)Cache相比，速度提高的倍數(shù)為：4.38磁盤(pán)組有6片磁盤(pán)，最外兩側(cè)盤(pán)面可以記錄，存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑22cm，外徑33cm，道密度為40道/cm，內(nèi)層密度400位/cm，轉(zhuǎn)速3600轉(zhuǎn)/分。（1）共有存儲(chǔ)面可用？（2）共有多少柱面？（3）盤(pán)組總存儲(chǔ)容量是多少？（4）數(shù)據(jù)傳輸率是多少？12個(gè)存儲(chǔ)面可用（2）柱面?zhèn)€數(shù)：((33-22)/2)*40=220（3）盤(pán)組總?cè)萘浚害?22cm*400b/cm*220*12=72948480b=9118560B=8.7MB（4）數(shù)據(jù)傳輸率：每道容量：π*22*400=27632b=3.8KB每分鐘60轉(zhuǎn)，一轉(zhuǎn)讀取一個(gè)磁道信息，所以數(shù)據(jù)傳輸率為：解：（1）每道容量*60=27632*60=1657920bps4.39某磁盤(pán)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，共有4個(gè)記錄盤(pán)面，每毫米5道，每道記錄信息12288字節(jié)，最小磁道直徑230mm，共有275道，求：（1）磁盤(pán)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。（2）最高位密度（最小磁道的位密度）和最低位密度。（3）磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率。（4）平均等待時(shí)間。容量：解:(1)12288B*275*4=13516800B=13200KB=12.89MB(2)最高位密度：12288*8b/(π*230mm)=136b/mm

最低位密度：(3)數(shù)據(jù)傳輸率：50rps*12288B=614400Bps=4915200bps(4)平均等待時(shí)間：4.41設(shè)有效信息為110，試用生成多項(xiàng)式G(x)=11011將其變成CRC碼。4.42有一個(gè)（7,4）碼，生成多項(xiàng)式G(x)=x3+x+1，寫(xiě)出代碼1001的CRC碼。解：有效信息M(x)=1001=x3+1(n=4)G(x)=

x3+x+1=1011由k+1=4，得k=3將有效信息左移3位后再被G(x)模2除，即M(x)*x