計(jì)算機(jī)組成原理第二版課后習(xí)題答案解析

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第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論

1.什么足汁W機(jī)系統(tǒng)、計(jì)燈機(jī)《件和汁燈機(jī)軟件？硬件和軟件哪個(gè)

解：

計(jì)w扒系統(tǒng)：rtr計(jì)ft機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)絹成的綜合體，計(jì)算

機(jī)硬件:指計(jì)算機(jī)中的電f線略和物理裝押。

計(jì)算機(jī)軟件:計(jì)?機(jī)運(yùn)行所?的程印及相關(guān)資料。

硬件和軟件在uw機(jī)系統(tǒng)中川互依小缺一不口寸，因此何抒取要。

2.如何理解計(jì)W機(jī)的S次結(jié)構(gòu)？

答：訐燈機(jī)?件、系統(tǒng)軟件和放用軟件構(gòu)成了計(jì)訃機(jī)系統(tǒng)的?：個(gè)層次結(jié)

構(gòu)。

（1）碩件系統(tǒng)姑W內(nèi)層的，它足悟個(gè)計(jì)燈機(jī)系統(tǒng)的站礎(chǔ)和核心。

（2）系統(tǒng)軟件在硬件之外，為用戶捉供一個(gè)從木找作界而。

（3）應(yīng)用軟件在似外層，為用戶提供解決具休問題的成用系統(tǒng)_。

通常將硬件系統(tǒng)之外的K余戾稱力虛擬機(jī)。各《次之M關(guān)系密切，上

E足下E的擴(kuò)展，下S足上E的《礎(chǔ)，次的劃分不足絕對的。

3.說明A級宮、匯編研吉和機(jī)器扔含的2別及其K系。

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行：機(jī)器WrV妃計(jì)機(jī)硬件能夠W接識別的講A匯編語義足機(jī)器講S的

符y農(nóng)示，商級WrittrtiiinJff法的講么商級講&編4的秤?。ㄔ闯淌玻┨?/p>

于最島層，必須翻譯成匯編is言，再由匯編程序匯編成機(jī)器ffiS（R標(biāo)

程W）之后d能被執(zhí)行。

4.如何押解計(jì)燈機(jī)組成和計(jì)燈機(jī)體系結(jié)構(gòu)？

答：II?打機(jī)休系結(jié)構(gòu)S桁那性夠被程什6i所見到的什口丫機(jī)系統(tǒng)的屬

性，如指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)類甩、：7?址技術(shù)組成及I/O機(jī)理等。計(jì)^機(jī)

州成妃衍如何災(zāi)現(xiàn)計(jì)W機(jī)體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的K性，包介對科序員透明

的硬件細(xì)節(jié)，如組成汁W機(jī)系統(tǒng)的?$個(gè)功能部件的結(jié)構(gòu)和功能，及相

互在接方法等。

5.扔?諾依坡計(jì)W機(jī)的特點(diǎn)姥什么？

解:馮.諾依曼計(jì)猝機(jī)的特點(diǎn)是：P8

?ilw機(jī)山運(yùn)訂器、控制器、存儲器、輸入沒格、輸出沒備五

大部件組成；

?指令和數(shù)據(jù)以M同等地位存放r?存儲器內(nèi)，并4以按地址訪

問：

?指令和數(shù)裾均用二進(jìn)制衣示：

?指令山找作碼、地址碼兩大部分31成，役作碼用來衣示操作

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的性質(zhì)，地址碼用宋農(nóng)示役作數(shù)在#儲器中的位沁?指令在存儲

器中順卬存放，通常自動(dòng)順W取出執(zhí)行：?機(jī)器以運(yùn)算器為中心（原

始馮?諾依曼機(jī)〉。

6.同出il兌機(jī)硬件姐成框閣，說明ft部件的作用及il訂機(jī)系統(tǒng)的主

要技術(shù)指標(biāo)。

答:計(jì)算機(jī)硬ft組成框圖如卜’：

"1）裱口裱口

11CPU事「?直__-1_____

1|人設(shè)備||輸出tt*

主機(jī)：1外

各部件的作用如下：

控制器:整機(jī)的指揮中心，它使計(jì)1?機(jī)的各個(gè)部件自動(dòng)協(xié)調(diào)n

作。

:urn器：對數(shù)據(jù)彳占息進(jìn)行處現(xiàn)的部件，川來進(jìn)行燈術(shù)運(yùn)燈和邏輯

運(yùn)訃。

存儲器:存放程序和數(shù)據(jù)，是計(jì)燈機(jī)實(shí)現(xiàn)“存窟程序控制”的基

礎(chǔ)。

輸入設(shè)搭：將人們熟悉的估息形式轉(zhuǎn)換成汁兌機(jī)以接受并識別的

仿息形式的沒備。

輸出沒備：將il燈機(jī)處理的結(jié)果（二迸制仿息）轉(zhuǎn)換成人類成

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其它沒備可以接收和識別的仿息形式的沒備。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有：機(jī)器字松:指CPU?次能處理的

數(shù)據(jù)的位數(shù)。通常1jCPU的寄

存器的位數(shù)仃美，卞K：越K,數(shù)的農(nóng)示范鬧越大，粘度也越W。機(jī)

器字長也會(huì)影響il燈機(jī)的運(yùn)W速度。

數(shù)據(jù)通路寬度：數(shù)據(jù)總線一次能并行傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)。

存儲特卅：桁能存儲信息的似人容卅，通常以字節(jié)來衡卅。一?般

包介卞存替研和軸存苻帶。

運(yùn)燈速度：通常用MIPS（14秒百萬條指令）、MFIQPS（付秒百

萬次汴點(diǎn)運(yùn)燈）或CPI（執(zhí)行一條指令所沆的時(shí)鐘W期數(shù)）來衡W。

CPU執(zhí)行時(shí)間是指CPU對特定不旱序的執(zhí)行口寸間。

卞頻:機(jī)器內(nèi)部卞口寸鐘的運(yùn)行頻率，是衡卅機(jī)器速度的氓要參數(shù)。

吞吐指流入、處理和流出系統(tǒng)的佶&速半。它主要取決于主存的存

取周期。

響應(yīng)口寸問:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對特定事件的響應(yīng)口寸問，如實(shí)時(shí)響應(yīng)外部中斷

的時(shí)間等。

7.解釋卜’列概念：

卞機(jī)、CPU、主存、存儲單元'存儲元件、存/基元'存儲元、存儲

字、存字長、存儲容W、機(jī)器字長、指令字長。

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解:P9-10

主機(jī):是計(jì)SZ機(jī)硬件的主體部分，山CPU和主械器MM合成為主

機(jī)。

CPU：中央處理器，是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，由運(yùn)旅器和控制

器組成：（早期的運(yùn)算器和控制器不在同一芯片t.現(xiàn)黜CPU內(nèi)除含有運(yùn)

算器和控制器外還集成了CACHE）o

主存:計(jì)彳能機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的存儲器，為計(jì)《機(jī)的卞

要工作存儲器.可隨機(jī)存取:由存儲體、各種邏搟部件及控制電路組成。

存儲中元：可存放一個(gè)機(jī)器字井具介特定存儲地址的存儲中位。

存儲元件:存儲一位:進(jìn)制信息的物理元件，是存儲器中姑小的存

儲單位，乂叫存儲堪?；虼鎯υ?能單獨(dú)存取。存儲字：一個(gè)作儲

中?元所存二進(jìn)制代碼的邏女甘中.位。存儲字長：一個(gè)存儲中元所存儲

的二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。存儲容景:存儲器中可存二進(jìn)制代碼的總量：

（通常卞、輔存容土界分兀描述）。

機(jī)器字長：指CPU一次能處理的二迸制數(shù)裾的位數(shù)，通常與CPU

的寄存器位數(shù)初失。

指令字長:機(jī)器指令中:進(jìn)制代碼的總位數(shù)。

K.解釋下列炎文縮巧的中文含義：

CPU、PC'IR'CU'ALU、ACC、MQ、X'MAR、MDR、

I/O、MIPS、CPI

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、HOPS解:全面的問答應(yīng)分英文全稱、知文名、功蛆?：部分。

CPU：CentralProcessingUnit.中央處理機(jī)（器），是計(jì)算機(jī)硬件

的核心部件，t要巾記兌器和拎制器組成。

PC：ProgramCounter,程序計(jì)數(shù)器，其功能是存放當(dāng)前欲執(zhí)行指

令的地址，井可fi/Ail數(shù)形成下一條指令地址。

IR：InstructionRegister,指令寄存器，K功能是存放當(dāng)前TE八:執(zhí)行的

指令。

CU：ControlUn由控制單元（部件），為控制器的核心郁件，其

功能E產(chǎn)生微找作命令什列。

ALU：ArithmeticLogicUnit.算術(shù)邏輯運(yùn)杯單元，為運(yùn)算器的核心

部件，其功能妃進(jìn)行W術(shù)、邏講運(yùn)燈。

ACC：Accumulator,累加器，足運(yùn)訂器中既能存放運(yùn)燈前的找作

數(shù)，又能存放運(yùn)燈結(jié)果的奇介器。

MQ:Mu11iplier-QuotientRegister,乘商寄存器，乘法運(yùn)算口寸存放乘

數(shù)、除法時(shí)存放商的寄存器。

X：此字母沒存專招的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此

灰示視作數(shù)杏存器，即運(yùn)訃器中r.作布器之一，用來懷放椽作數(shù):

MAR：MemoryAddressRegister,存儲器地址寄存器,在主存中用

來存放欲訪問的存儲中?元的地址。

MDR：MemoryDataRegister,1?儲器數(shù)據(jù)緩沖布存器，在主

介中用來放從兄中.元澳出、或要3人見存儲中元的數(shù)據(jù)。

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I/O：I叩ut/()utputequipment,輸入/輸出設(shè)備，為輸入沒備和輸出

設(shè)備的總稱，JIJr計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送。

MIPS：MillionInstructionPerSecond,每秒執(zhí)行到力條指令數(shù)，為

ilW機(jī)運(yùn)燈速度指標(biāo)的一種UW中.位。

9.曲i出主機(jī)醐，分別以存數(shù)指令“STAM”和加法指令，ADDM”

(M均為主存地址)為例，在圖中按序標(biāo)出完成該指令(包括取指

令階段)的佶B流程(如一①)。假?zèng)]土介容W為256M*32位，在指令

字長、存儲字長、機(jī)器字長相等的條件下，桁出ffl中《■奇存器的位

數(shù)。

解:主機(jī)框圖如P13圖1.11所不°

(1)STAM指令:PC—MAR,MAR-*MM,MM-MDR,MDR-IR,

OP(IR)-CU,Ad(IR)

一MAR,ACC-MDR.MAR-MM,WR

(2)ADDM指令：PC-MAR,MAR-*MM.MM—MDR,MDR-IR.

OP(IR)-CU,Ad(IK)

—MAR,RD,MM-MDR.MDR—X,ADI),ALU—ACC,ACC-MDR,WK假設(shè)主

存容*256M*32位，在指令字長、存儲字長、機(jī)器字長相等的條件

下，ACC、X、IRMDR寄存器均為32位,PC和MAR寄存器均為28

位。

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10.指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中，計(jì)?機(jī)如何區(qū)分它們？

解:w機(jī)區(qū)分桁令和數(shù)據(jù)介以下2種方

?通過小M的口寸問段來K分指令和數(shù)據(jù).即/I:取指令階段（或取指

微程序）取出的為指令，在執(zhí)行指令階段（或相應(yīng)微程序）取出的即為

數(shù)據(jù)。

?通過地址來源區(qū)分，ihPC5供存W中元地址的取出的足指令，

巾指令地址碼部分提供存儲單元地址的取出的是操作數(shù)。

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業(yè)技木資料格心披W

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第2章計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用

1.通常汁W機(jī)的史新?lián)Q代以什么力依W?

答：1》22

土要以組成HW機(jī)站木電路的元器件為依據(jù)，如電子行、品體

管、集成電路等。

2.平例說明專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)W機(jī)的區(qū)別。

答：按照HW機(jī)的效半、速度、價(jià)格和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性可以

將計(jì)算機(jī)劃分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。通川計(jì)算機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，

刪牲了效率、速度和經(jīng)濟(jì)性，而專川計(jì)猝機(jī)是最有效、最經(jīng)濟(jì)和最快

的計(jì)算機(jī)，但適應(yīng)性很差。例如個(gè)人電腦和計(jì)^器。

3.什么姑沖爾定律？該定律足否永遠(yuǎn)牛.效？為什么？？?：P23,

否,P36

（〉處技木資nw心m

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第3章系統(tǒng)總線

1.什么w總線？總線傳輸行何特點(diǎn)？為了減妗總線負(fù)哉.總線卜.的

部件松具&什么特點(diǎn)？

答：Ml.總線足一種能山多個(gè)部件分時(shí)兒9:的公凡仿息傳送線路?？偩€

傳輸?shù)奶攸c(diǎn)足：某一口寸刻只允許有一個(gè)部件h'd總線發(fā)送估息，們多

個(gè)部件i4以M口寸從總線卜.接收相M的估息。為了減輕總線負(fù)找，總

線上的部件應(yīng)通過?：態(tài)驅(qū)動(dòng)緩沖電路與總線連通。

2.總線如何分類？什么足系統(tǒng)總線？系統(tǒng)總線乂分力兒類，它們各

介何作用，是中向的，還是雙向的，它們與機(jī)器字長、存儲字長、存

儲中.元有何關(guān)系？

答:按照連接部件的不同，總線可以分為片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線和通信總

線。

系統(tǒng)總線是建接CPU、主存、！/()?-部件之問的倍息傳輸線。

系統(tǒng)總線按照傳輸佶息不同又分為地址線、數(shù)據(jù)線和控制線。地址線

足中?向的，其根數(shù)越衫，7址空間越大，即CPU能訪問的存儲單元

的個(gè)數(shù)越多:數(shù)據(jù)線是雙叫的，其根數(shù)與存儲字長相同，是機(jī)器7K的

W數(shù)倍。

3.常用的總線結(jié)構(gòu)女幾種?不同的總線結(jié)構(gòu)對計(jì)1?機(jī)的性能存什么

影響?平例說明。

(〉處技木資nw心m

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答:略。見P52-55。

4.為什么要設(shè)鉀總線判優(yōu)控制?常見的集中式總線控制有兒種?各fj彳可

特點(diǎn)？哪種方式響應(yīng)時(shí)間似快？哪種方式對電路故隙it敏感？

答:總線判優(yōu)控制解決多個(gè)部件同時(shí)申WT總線時(shí)的使用權(quán)分配問題；

常見的免中式總線投制有三種:鏈?zhǔn)叫釉?、?jì)數(shù)器定口寸查詢、獨(dú)

立W求：

特點(diǎn)：鏈?zhǔn)皆谄惴桨B線簡中.，W于擴(kuò)允，對電路故障W敏感：

計(jì)數(shù)器定口寸杏詢處式優(yōu)先級設(shè)W.較靈活，對故〈敏感，連線及控制過

程較M雜:獨(dú)立請求方式速度最快，們硬件器件lljft大，連線多，成木

較島。

5.解釋卜列概念：總線寬度、總線帶寬、總線《川、總線的t設(shè)格

（或卞校塊）、總線的從設(shè)備（或從校塊）、總線的傳輸周期和總線

的通信控制。

答:P46O

總線寬通常指數(shù)據(jù)總線的根數(shù)：

總線帶寬：總線的數(shù)據(jù)傳輸率.指單位口寸M內(nèi)總線卜.傳輸數(shù)W的

位數(shù)：

總線W用：衍同一條佶兮線可以分時(shí)傳輸不同的借兮。

總線的土沒備（土投塊）：指一次總線傳輸期問，擁介總線控制權(quán)

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的沒&（投塊）；

總線的從設(shè)備（從模塊〉：指一次總線傳輸期間,他合主設(shè)備兌成

數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)搭（校塊），它只能被動(dòng)接受卞設(shè)格發(fā)來的命令：

總線的傳輸W期：指總線冗成一次完悟而可識的傳輸所$時(shí)問；

總線的通信控制:指總線傳送過程中雙方的口寸W配合方式。

6.試比較同步通仿和好步通倍。

答：同步通仿:銜由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，控制方式簡單，靈活性羌，

當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較人口寸，總線工作效率明W卜降。適合

r?速皮差別小大的場合。

好步通佶：衍沒心統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通佶，部件問采用應(yīng)答方式進(jìn)行

聯(lián)系，控制方式較同步a雜，靈活性島，2系統(tǒng)中各部件r.作速度斧異

較人時(shí)，有利r捉商總線工作效率。

7.調(diào)說明濘步通仿中w求與M答介哪幾種互鎖又系？答：見1*61-

62,W3.86。

8.為什么說半M步通估同口寸保衍了同步通估和異步通估的特點(diǎn)？

答：T?向少通佶既能像同步通佶那樣山統(tǒng)一時(shí)鐘控制，又能像釬步

通佶那樣允昨傳輸時(shí)問不一致，岡此?作效半介于兩芥之問。

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9.分離人通訊介何特點(diǎn)，土要用于什么系統(tǒng)？

行：分離式通訊的特點(diǎn)w:⑴科校塊欲占川總線使川權(quán)都必須提IH中

請：(2)在得到總線使川權(quán)J5,主模塊在先定的口寸間內(nèi)向?qū)α?傳送仿息，

采用同步方戰(zhàn)傳送，不再等待對方的M答⑶“役塊在淮&數(shù)據(jù)的過程中

都不自用總線，使總線時(shí)接受其它模塊的請求：⑷總線被占川口寸都/上做

打效工作，或者通過它發(fā)送命令，或者通過它傳送數(shù)據(jù)，不存在空W等

待口寸間.充分利川了總線的占用，從而實(shí)現(xiàn)了總線在多個(gè)主、從役塊間

進(jìn)行(ft息交叉取竹并行傳送。

分離式通訊t要用P大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

10.為什么要沒，W總線標(biāo)袱？你知道R前流行的總線標(biāo)MMj哪些？什

么叫plugandplay?哪些總線存這一特點(diǎn)？

??:總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)Wt要解決小同)’家外類校塊化產(chǎn)品的兼矜問題：

目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)介：ISA、EISA、PCI等：

plugandplay：即插即用，EISA'PCI等具有此功能。

11.砒一個(gè)H.有雙叫傳輸功能的總線邏拊閣。

答在總線的兩端分別配W了態(tài)N,就可以使總線J4介雙向傳輸功能。

(?處技木資心搭〃

ao-?~~—------------------r-ba

4=----------9—J

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a個(gè):bb今a

12.沒數(shù)據(jù)總線上接俞A、IkC、I)四個(gè)奇存器，要求選用合適的

74系列芯片，完成下列邏?設(shè)計(jì):

(1)設(shè)計(jì)一個(gè)屯路，在向一口寸M實(shí)現(xiàn)D—A'D—B和D-*C寄存器

M的傳送：

(2)沒il?一個(gè)電路，實(shí)現(xiàn)下列操作：

TO時(shí)刻完成I)-總線：

T1口寸刻完成總線.八:

T2口寸刻完成A一總線：

T3時(shí)刻完成總線一B。

解：(1)山T打開三態(tài)門將D奇存器中的內(nèi)容送至總線hus,山cp脈沖

同口寸將總線上的數(shù)據(jù)打入到A、B、C寄存器中。T和cp的時(shí)M關(guān)系如

圖⑴所示。

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cp脈

圖

（2）三態(tài)門1受TO+T1控制,以確保TO時(shí)刻D—總線，以及

T1時(shí)刻總線-接收門卜A。三態(tài)門2受T2+T3控制，以確保T2時(shí)

亥UA一總線，以及T3口寸刻總線一接收門2-B。TO、Tl、T2、T3波

形圖如圖（2）所示?

nnTLnriTLj

nun

TI勺接收fjl|

I三谷n卜W?TIU收門2

閣(2)

13.什么是總線的數(shù)據(jù)傳輸率，它誡日寺W索卉關(guān)?

答：總線數(shù)據(jù)代輸率即總線帶寬，指單位口寸問內(nèi)總線卜.傳輸數(shù)據(jù)的

位數(shù)，通常用付秒傳輸倍息的卞節(jié)數(shù)來衡W。它與總線寬度和總線

頻?！┯?，總線寬度越寬，頻牛越快，數(shù)據(jù)傳輸牛越A。

14.沒總線的時(shí)鐘頻牛為8MIIZ,一個(gè)總線MJ期等于一個(gè)時(shí)鐘周期。

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如!I!一個(gè)總線周期中并行傳送16位數(shù)據(jù)，試問總線的帶寬站多少？解:

由于:f=8MHz,T=l/f=l/8M秒，一個(gè)總線周期等于一個(gè)口寸鐘周

期

所以:總線帶寬=16/(1/?M)=12?Mbps

15.作一個(gè)32位的總線系統(tǒng)中，總線的時(shí)鐘頻率為66MH乙假設(shè)總線

故短傳輸爆期為4個(gè)時(shí)鐘蝴期，試U燈總線的姒大數(shù)據(jù)傳輸半。矜想

捉W數(shù)據(jù)傳輸牛.，可采取什么措施？

解：總線傳輸周期=4*I/66M秒

總線的最大數(shù)據(jù)傳輸率=32/(4/66M)=528Mbps

矜想捉A數(shù)據(jù)傳輸半.，可以捉A總線時(shí)鐘頻半、增大總線寬度或

芥減少總線傳輸W期乜含的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)。

16.在異步申行傳送系統(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)終止位。矜雙求站秒傳送120個(gè)字符，試求傳送的波

特韋和比特半。

解:一幀包含：1+8+1+2=12位

故波特率為：(1+8+1+2)*120=1440bps

比特半為：B*12()=960bps

業(yè)技木資心怎

(〉處技木資nw心m

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存儲器

1.解釋概念:主存、輔存、

Cache、KAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROMs

EEPROM、CDROM、Fl

ashMemorye

答:主存:卞存儲器，用廠存放正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。CPU可以

w接進(jìn)行隨機(jī)讀4,訪問速度較尚。

輔什：輔助//儲器，用于介放2前朽不執(zhí)行的程什和數(shù)據(jù)，以及

一些;Z}?!永久保存的信息。

Cache：?3速緩沖存儲器，介PCPU和t存之M,川f解決CPU

和t存之間速度不匹配問題。

RAM：休隨機(jī)存取存器，主要用作UW機(jī)中的土存。

SRAM：?態(tài)半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲器，

DRAM:動(dòng)態(tài)半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲器。

ROM：掩膠式半導(dǎo)體只讀存儲器。巾芯片制造商/K制造口寸4入內(nèi)

容，以后只能迪出而不能寫入。

PROM：可編程只讀存儲器，由用戶根據(jù)滿要確定寫入內(nèi)容，只

一次。

EPROM：紫外線擦編W只讀存儲器。滿要修改內(nèi)界口寸.現(xiàn)將

K個(gè)部內(nèi)矜擦除，然K；冉編W。榛除依識紫外線使浮動(dòng)?xùn)艠O卜?的川

荷泄蔣而實(shí)現(xiàn)。

EKPROM：電擦'弓可編程只泌存儲器。

WORD文h卜技N編料

CDROM：只讀型光撻。

FlashMemory：閃速存儲器，或稱快擦型存儲器。

2.計(jì)ft機(jī)中哪些部件＜以川r?存儲信息？按速度、替例和價(jià)格/位

排序說明。

答:計(jì)做機(jī)中奇#器、Cache、主存、硬盤可以用于存儲仿息。按速度由

高至低持序?yàn)?寄存器、Cache'卞存、硬盤：按容量由小節(jié)大tt:

序?yàn)?寄存器、Cache、主存、硬盤：按價(jià)格/位山。至低排什為：訪

存器、Cache.土存、硬盤。

3.存儲器的層次結(jié)構(gòu)t要體現(xiàn)作什么地//?力什么要分這叫居次？計(jì)

釬機(jī)如何管理這些臣次？

答：存fifi器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在Cache-士Yr和土1?-輔存這兩個(gè)存

儲E?次上。

Cache-卞存尼次作存儲系統(tǒng)Lpt要對CPU訪存起加速作川，即從糧

體運(yùn)行的效果分析，CPU訪存速度加快，接近J-Cache的速度，而3?

址空間和位價(jià)卻接近于士丫r。

土存-輔?次在存儲系統(tǒng)中土要起擴(kuò)容作用，即從程什（4的角度

看，他所使用的存儲器其容冊和位價(jià)接近f?輔存，ifu速度接近F

汾合上述兩個(gè)敘）3次的作用，從鍍個(gè)存儲系統(tǒng)來石，就達(dá)到了速

度快、容W大、位價(jià)低的優(yōu)化效果。

V業(yè)技木廉料精心整M

（〉處技木資nw心m

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主存與CACIII-之問的倍息調(diào)度功能全部山硬件ft動(dòng)完成.。而土介

與輔什層次的調(diào)度F1前廣泛采用虛擬存儲技術(shù)實(shí)現(xiàn)，即將土存與鋪存

的一部分通過軟硬結(jié)合的技術(shù)組成啪擬存儲器.W序員Hj使川這個(gè)比t

存劣h寧W（物押.地址空叫）人得多的虛擬地址空M（邏食耳地址空

間）編程，2程序運(yùn)行時(shí)，再由軟、硬件自動(dòng)配合完成虛擬地址空問與

土介實(shí)際物理空間的轉(zhuǎn)換。因此，這兩個(gè)S次上的調(diào)度或鈴換操作對

rw序員來說都站透明的。

4.說明存取周期和存取時(shí)間的區(qū)別。

解：存取Ml期和存取時(shí)間的主要區(qū)別是：存取時(shí)問儀為完成一次找作

的時(shí)W,而存取周期小僅包介操作口寸問.還包介操作C線路的恢復(fù)口寸

間。即：

#取周期:存取時(shí)問+恢fi口寸間

5.什么處存儲器的帶寬？號存儲器的數(shù)據(jù)總線寬度為32位，存取

周期為200ns,則存儲器的帶寬是多少？

解：器的帶寬指中.位時(shí)間內(nèi)從存儲器進(jìn)出仿息的W大數(shù)W:。

存儲器帶寬=1/200nsX32位=160M位/秒=20MB/秒=5M寧/秒

注意：字長32位.不是16位。（注：lns=l（Ts）

6.沾機(jī)字長為32位，其存儲容W:足61KB,按字編址它的7址范111

技木資nw心格n

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足多少？矜土存以字節(jié)編址，試一出土存字地址和字節(jié)地址的分配W況。

解：存儲荷笊妃64KB時(shí)，按寧竹編址的4址范網(wǎng)就姑64K,

如按字編址，其尋址范圍為：64K/(32/8)=16K

土存字地址和字節(jié)地址的分配M況：&I1H

7.一個(gè)容W為16KX32位的懷儲器.其地址線和數(shù)據(jù)線的總和足多少?

2選用下列不向規(guī)格的存W芯片時(shí)，要多少片？

1KX4位，2KX8位.4KX4位，16KX1位，似8位，8KX8位解：地址

線和數(shù)據(jù)線的總和=14+32=46根：

選擇不同的芯片時(shí)，要的片數(shù)為：

1KX4：(16KX32)/(1KX1)=16X8=128M

2KX8：(16KX32)/(2KX8)=8X4=32)[

4KX4:(16KX32)/(4KX4)=4X8=32片

16KX1：(16KX32)/(16KX1)=1X32=32

4KX?：(16KX32)/(4KX8)=4X4=16片

技木資nw心格n

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業(yè)技木資心符

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KKX8：(16KX32)/(8KX8)=2X4=8片

8.試比較酢態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM。

答：略。(參看課件)

9.什么叫刷新？為什么要刷新?說明刷新有幾種方法。解：刷新：對

DRAM定期進(jìn)行的個(gè)部而:寫過W:

刷新原因：W電容冊JWIfiPJI起的DRAM所存倍息的衰減需要及時(shí)補(bǔ)

允，因此安排了定期刷新伙作：

常用的刷新方法有，種：巢中式、分散式、昇步式。集中式:在最大

刷新間M口寸間內(nèi)，集中瓣一段口寸間進(jìn)行刷新，存在CPU訪存死時(shí)間。

分?jǐn)∈剑涸谀競€(gè)渙/巧胸期之后M人一個(gè)刷新瑁期，無CPUW存死

時(shí)間。

異步式：足您中式和分?jǐn)∈降恼壑浴?/p>

10.W體存儲器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方父介幾種？

解：W休作器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方穴介兩種：線選和氓介法。

線選法：地址譯碼信號只選中向一個(gè)字的所有位，結(jié)構(gòu)簡單，費(fèi)

器材：

艱合法：地址分行、列兩部分譯碼，行、列譯碼線的交叉點(diǎn)即為

所選中.元。這種方法通過行、列譯碼佶蜉的取合來選址，也稱矩陣

1￥碼?？纱蟠蠊?jié)器W用W,足lii常用的譯碼驅(qū)動(dòng)方艾。

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11.一個(gè)8KX8位的動(dòng)態(tài)RAM芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列成256X256形式.，

存取周期力01us。試問采川策中刷新、分?jǐn)∷⑿潞彤惒剿⑿?/p>

?:種方人的刷新問隔《■為多少？

解.?采用分?jǐn)∷⑿路紸刷新問隔為：2ms淇中刷新死時(shí)問為：

256X0.1Ms=25.6ps

采川分散刷新方式刷新間隔為：256x（O.lns+XO.Ins）=51.2MS

采用異步刷新方式刷新間隔為:2ms

12.川出川1024X4位的存儲芯片組成一個(gè)容S為64KX8位的存儲器邏

鉛框陽。境求將64K分成4個(gè)頁而，好個(gè)頁而分16組，指出幾號兄多少片

存儲芯片。

解:設(shè)采川SRAM芯片，則:

總片數(shù)=（64KX8位）/（1024X4位）=64X2=128片題怠分析：本

題沒U?的存器結(jié)構(gòu)上分為總體、頁而、31A級，因此」相時(shí)也應(yīng)分

（級同。符先應(yīng)確定冷級的容

貞曲特卅二總荷卅/貞面數(shù)=64KX8/4=16KX8位，4片16Kx8寧中聯(lián)成

64KX8位

組容W=頁而容W/氾數(shù)=16KX8位/16=1KX8位，16片1KX8位字

本耿成16Kx8位

姐內(nèi)片數(shù)二組容W/片容W=1KX8位/1KX4位=2片，兩片1KX4位芯

WORD文h卜彳爰川編料

片位并聯(lián)成1KX8位

存儲器邏榭梢圖：（略）。

13.沒介一個(gè)64Kx8位的IMM芯片，試問該芯片KW多少個(gè)柚木中.元電

路（簡稱存儲基元）？欲設(shè)計(jì)一種具有上述問樣多存儲基元的芯片，要

求對芯片卞K的選擇應(yīng)滿足地址線和數(shù)據(jù)線的總和為W小，試確定這種

芯片的地址線和數(shù)妝:線，并說明介兒種解？？。解.?存儲沾元總數(shù)

=6110<8位=5121<位=219位：

思路：&H熨滿足地址線和數(shù)據(jù)線總和W小，庖盡W把//儲元安排

在7叫，W為地址位數(shù)和7?數(shù)成2的秘的關(guān)系，》J較好地川縮線數(shù)。

沒地址線根數(shù)為a,數(shù)據(jù)線根數(shù)為h,則片容W為：2?Xh=2W；b=

若a=19,b=1,總和=19+1=20；

a=18,b=2,^0=18+2=20：

a=17,b=4,總和=17+4=21；

a=16,b=8,總和=16+8=24；

由上可看出:芯片字?jǐn)?shù)越少，芯片字長越長,引腳數(shù)越多。芯片字

數(shù)減1、芯片位數(shù)均按2的邳交化。

結(jié)論：如果滿記地址線和數(shù)據(jù)線的總和為W小，這種芯片的引

令業(yè)技木資tiw心格n

WORD文h卜彳爰川編料

腳分配方案介兩種：地址線=19根，數(shù)據(jù)線=1根；或地址線

18根，數(shù)據(jù)線=2根。

14.某8位微型機(jī)地址碼為18位,若使川4KX4位的RAM芯片組成

+?塊板結(jié)構(gòu)的存fi?｛器，試問：

（1）該機(jī)所允許的M大主存空問足多少？

（2）若每個(gè)校塊板為32Kx8位，共謠兒個(gè)校塊板？

（3）每個(gè)模塊板內(nèi)共有幾片RAM芯片？

⑷共宵多少片RAM?

（5）CPU如何選擇各模塊板？

解：（1）該機(jī)所允許的最大主存空問是：2】8X8位=256KX8/=256KB

⑵模塊板總數(shù)=256KX8/32KX8=H塊

（3）板內(nèi)片數(shù)=32KX8位/4KX4位=8X2=16片

（4）總片數(shù)16片X8=128片

（5）CPU通過最高3位地址譯碼輸出選擇模板，次高3位地址

i予碼輸出選擇芯片。地址格A分配如下：

芯片一（3位）I片內(nèi)地W<12位〉

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

W存控制仿兮，R/W作淡寫命令信兮Gi電平為濃，低電〒?為寫）0現(xiàn)

有下列存儲芯片：ROM（2KX8位，4KX4位，8KX8位）,

令業(yè)技木資tiw心格n

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RAM(1KX4位，2KXH位，4KX8位)，及74138譯碼器和其他門電路(門

電路自定)。試從上述規(guī)格中選用合適芯片，同出CPU和存儲芯片的連接

閣。耍求：

(1)最小4K地址為系統(tǒng)程序區(qū)，4096、6383地址范圍為川戶程序

區(qū)。

(2)銜出選用的存儲芯片類型及數(shù)誠。

(3)詐細(xì)iffli出片選邏輯。

解:(1)地址空間分fid圖：

系統(tǒng)程序區(qū)(ROM共4KB):OOOOII-OFFril

用戶程序區(qū)(RAM共12KB):1000H-3FFFH

⑵選片：ROM：選擇4KX4位芯片2片，位并聯(lián)

RAM：選擇4KX8位芯片3片，字申聯(lián)(RAM1地址范ffi

為：100011-11-mi,RAM2地址范ffl為2000H-2FFFH,RAM3地址范圍

為：3000H-3FFI-H)

(3)ft芯片二進(jìn)制地址分配如卜'

A1A1A1A1A1A1AAAAAAAAAA

5432109876543210

R0M1

0000000000000000

,20000011111111111

0001000000000000

RAM1

0001111111111111

令業(yè)技木供料翰心蛇w

WORD文h卜伐H編料

RAM2

0010000000000000

分業(yè)技木資心容〃

WORD文h卜伐H編料

m（3）

16.CPU假設(shè)同卜.題，現(xiàn)有8片8KX8位的RAM芯片CPU相連，

試M答：

（1）用74138譯碼器同出CPU與行fiS芯片的連接陽；

（2）寫出每片RAM的地址范圍：

（3）如果運(yùn)行口寸發(fā)現(xiàn)不論汴哪片RAM寫入數(shù)據(jù)后，以AOOOH為

起始地址的存儲芯片都介與Jt相向的數(shù)據(jù)，分析故障盼因。

（4）根據(jù)（1）的連接圖，器出現(xiàn)地址線A13與CPU斷線，并搭接

到高電平上,將出現(xiàn)什么后果？

解：（1）CPUU存儲器芯門?連接邏WI禮

分業(yè)技木資心容〃

WORD文h卜伐H編料

?5乂

（2）地址空間分配圖:

RAMO：0000H——1FFFH

RAMI：200011——3I-ITII

RAM2：400011——5I-ITII

RAM3:6000H——7FFFH

RAM4：8000H——FFFH

RAM5:AOOOH——BI-1TII

RAM6：C000II——DI-FKII

RAM7：E000II——FFFFH

（3）如果運(yùn)行口寸發(fā)現(xiàn)不論往哪片RAM寫入數(shù)據(jù)后*以AOOOH為

起始地址的存儲芯片（KAM5）都俞與其相同的數(shù)據(jù)，則根木的故障原

因?yàn)椋涸摯鎯π酒钠x輸入端很可能總足處于低電T。假?zèng)]芯片

U譯M器本身都W好的，町能的悄況打：

1）該片的5端端錯(cuò)連或姒路：

2）該片的5端與CPU的MRPQffiina或短路；

分業(yè)技木資心容〃

WORD文h卜伐H編料

3）該片的氏端與地線錯(cuò)連或短路。

分業(yè)技木資心容〃

WORD義H卜彳爰編輯

（4）如果地址線A13與CPU斷線，并搭接到商電平上，將會(huì)出

現(xiàn)A13恒為“1”的情況。此時(shí)存儲器只能尋址A13=l的地址空間（命數(shù)

片），A13=0的另一半地址空M（倜數(shù)片〉將永遠(yuǎn)訪問不到。若對

A13=0的地址空間（偶數(shù)片）進(jìn)行訪問，只能錯(cuò)誤地訪問到A13=l的對

應(yīng)空間（奇數(shù)片）中去。

17.寫出1100、1101、1110、1111對應(yīng)的漢明碼。

解:有效倍息均為n=4位，假設(shè)有效信息川b4b3b2bl表示校驗(yàn)位位數(shù)

k=3位，（2k>=n+k+D

沒校驗(yàn)位分別為c］、c2、C3,則漢明碼Jt4+3=7位，即：

Clc2b4c3h3b2h1

校驗(yàn)位在漢明碼中分別處F第1、2、4位

cl=b4?b3?bl

c2=b4?b2?bl

c3=b3?b2?bl

當(dāng)有效佶息為1100口寸，c3c2cl=110,漢明碼為0111100.當(dāng)有效信息為

1101時(shí)，c3c2c1=001.漢明碼為1010101。當(dāng)有效仿息為1110時(shí)，

c3c2cl=000,漢明碼為001011（）。當(dāng)有效信息為1111口寸，c3c2c1=川,

漢明碼為IIIHIIo

18.已知收到的漢明碼（按配偶原則配Ji!）為

1100100>110011K1100000'1100001,檢查上述代碼是否出錯(cuò)？

WORD義H卜彼編輯

業(yè)技木資心符

WORD文h卜伐H編料

第幾位出錯(cuò)？

解：假設(shè)接收到的漢明碼為:ci（2w?：rb：rH2*i）r

糾錯(cuò)過程如卜：

in=cr?b4'?bV

P2=c2'?b4'?b2r@br

P3=c3'?b3'?b2'?br

如果收到的漢明碼為1100100,W'lp3p2pl=011,說明代WYf錯(cuò)，

第3位（bd）出錯(cuò)，有效彳占息為：1100

如果收到的漢明碼為1100111,則P3P2Pl=111,說明代碼々錯(cuò)，

第7位（bl1）出錯(cuò)，有效信息為:0110

如果收到的漢明碼為1100000,W'lp3p2pl=110,說明代碼有錯(cuò)，

弟6位（b2，）出錯(cuò)，療效彳占息為：0010

如果收到的漢明碼為1100001，則p3P2Pl=001,說明代碼病錯(cuò)，

第1位（cP）出錯(cuò)，有效佶息為：0001

19.已經(jīng)接收到F列漢明碼,分別寫出它們所對應(yīng)的欲傳送代碼。

⑴11（）（）（）（）（）（按偶性配置〉

（2）1100010（按偶性配置〉

（3）1101001（按偶性

（4）0011001（按奇性配抨）

（5）IOOOOOO（按奇性配置〉

（6）1110001（按奇性配W）

分業(yè)技木資nrt心格pe

。1000￥評褂明袞斜城初’掛卜3；輅紛，OOO=idZdSd0=1

@o?l=Cd0=1?0?0?1=A(1

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WORD文h卜俊川編料

(二)假?zèng)]接收到的漢明碼為C「C2，M，C3，B：V似’BP,按奇性配

置則：

P1=cr十B4'十B3'十B1'十1

用"?B4'?B2'?BI"?1

P3=C3'?B3*?Bl'?1

(4)如接收到的漢明碼為()。11001,

PI=0?1?0?1?1=1

P2=()?1?0?1?1=1

P3=l?0?1?1=1

r3P2PI=lll,第7位出錯(cuò)，可糾IE為()011000,故欲傳送的仿息為1000。

(5)如接收到的漢明碼為1000000,

Pl=l?0?0?0?1=0

P2=0?1?0?0?1=0

P3=()?()?0?1=1

P3P2Pl=100,第4位出錯(cuò)，可糾正為1001000.故欲傳送的倍息

為0000。

(6)如接收到的漢明碼為1110001,

P1=l?1?0?1?1=0

P2=l@1?0@1@1=0

P3=0?0?1?1=0

分業(yè)技木供nM心蓍力

WORD文h卜伐H編料

P3P2Pl=000,傳送無錯(cuò)，故欲傳送的信息為1001°

20.欲傳送的二迸制代碼為1001101,用命校驗(yàn)來確定其對應(yīng)的漢

明碼，若在第6位出錯(cuò)，說明糾錯(cuò)過程。

解：欲傳送的：進(jìn)制代W力1001101,有效估息位數(shù)力n=7位，則漢明

校驗(yàn)的校驗(yàn)位為k位，則：2k>=n+k+l,k=4,進(jìn)行奇校驗(yàn)沒校驗(yàn)位為

C1C2c3c4,漢明碼為C1C2B7C3B6B5B4C4B3B2B1,

01=1?B7?B6@B1?B3@B1=1?I?0@I?1?1=1

02=1?B7十B5?B4?B2@B1=1?1?0?l?0@1=0

C3=l?B6?B5?B4=1?0?0?1=0

C4=l?B3?B2?BI=I?1?0?1=1

故傳送的漢明碼為10100011101,號笫6位(B5)出錯(cuò).即接收的W卞

為10100111101,則

pi=i?cr?B7f?B6'?B4'?B3*?B1"=lelel?0?l?l?

1=0

P2=I?C2'?B7'?135'十BY?lil'=1?0?1?1?1?0?

P3=1@C3T?B5'@B4T=1?0?0?1?1=1

P4=1?C4T?B3'?B2'?Br=1十1十1十0?1=0

P4P3P2Pl=0110說明第6位出錯(cuò)，對第6位取反即完成糾錯(cuò)。

21.為什么在漢明碼糾錯(cuò)過程中，新的檢測位P4P2Pl的狀態(tài)即指出

分業(yè)技木供nM心格n

WORD文h卜伐H編料

了編碼中錯(cuò)誤的信息位?

答：漢明碼M于分31命偶校驗(yàn)，MP2P1=()()。.說明接收方生成的校

驗(yàn)位和收到的校驗(yàn)位相向，否則不問說明出錯(cuò)。山于分31時(shí)校驗(yàn)位只

參加.組奇偶校驗(yàn)，有效信息參加S少兩組奇偶校驗(yàn)，若果校驗(yàn)位出W.

P4P2P1的某一-位將為1,剛好對應(yīng)位94、2、1:苫果有效信息出錯(cuò)，

將引起P4P2P1中至少兩位為1,如B1出錯(cuò)，將使P4P1均為1,

P2=0.P4P2PI=1O1.

22.KM71cl6位，常規(guī)的存儲空問為64K7彳手想+改川芫他商速的存儲

芯片，而使訪存速度提到8倍，可采取什么措施?同W說明。

解:若想不改用高速存儲芯片，而使訪存速度提高到8倍，可采取八體

交義存取技術(shù)，8體交義訪問口寸序如卜閣：

M'--"——-I1—1

Z|r：

J"

uh-

:4

AIMv~1

LJ：

?參??攀?

H----------承體訪ffw明--

23.設(shè)CPU共有16根地址線,8根數(shù)據(jù)線，并川M/巧作為訪問存儲器或

I/O的控制俏號(島電平為訪存，低電平為訪I/O),W(低電平有效)

分業(yè)技木供nM心格n