存储器习题及参考答案.doc

习题四参考答案习题四参考答案1． 某机主存储器有 16 位地址，字长为 8 位1）如果用 1k×4 位的 RAM 芯片构成该存储器，需要多少片芯片？（2）该存储器能存放多少字节的信息？（3）片选逻辑需要多少位地址？解：需要存储器总容量为：16K×8 位，故，（1）需要 1k×4 位的 RAM 芯片位 32 片2）该存储器存放 16K 字节的信息3）片选逻辑需要 4 位地址2. 用 8k×8 位的静态 RAM 芯片构成 64kB 的存储器，要求：（1）计算所需芯片数2）画出该存储器组成逻辑框图解：（1）所需芯片 8 片2）逻辑图为：A0A128K×8...CSD0 ... D7WEA0A128K×8...CSD0 ... D7WE...82A0A128K×8...CSD0 ... D7WE1.........A0A12WED0D7......C P U...A13A14A153. 用 64k×1 位的 DRAM 芯片构成 256k×8 位存储器，要求：（1）画出该存储器的逻辑框图2）计算所需芯片数3）采用分散刷新方式，如每单元刷新间隔不超过 2ms，则刷新信号周期是多少？如采用集中刷新方式，存储器刷新一遍最少用多少读/写周期？解：（1）A0A764K×1...CSCASRAS WE8片A0A764K×1...CSCASRAS WE8片A0A764K×1...CSCASRAS WE8片A0A764K×1...CSCASRAS WE8片DRAMCA0A15WED0D7C P UA16A17译 码 器（2）所需芯片为 32 片。

3）设读写周期为 0.5 微妙，则采用分散式刷新方式的刷新信号周期为 1 微妙因为64K×1 的存储矩阵是由四个 128×128 的矩阵构成，刷新时 4 个存储矩阵同时对 128 个元素操作，一次刷新就可完成 512 个元素，整个芯片只有 128 次刷新操作就可全部完成所以存储器刷新一遍最少用 128 个读/写周期4. 用 8k×8 位的 EPROM 芯片组成 32k×16 位的只读存储器，试问：（1）数据寄存器多少位？（2）地址寄存器多少位？（3）共需多少个 EPROM 芯片？（4）画出该只读存储器的逻辑框图？解：因为只读存储器的容量为：32k×16，所以：（1）数据寄存器 16 位2）地址寄存器 15 位3）共需 8 个 EPROM 芯片？（4）逻辑框图为：A0A128K×8...CSD0 ... D7OE2片A0A128K×8...CSD0 ...D15OE2片A0A128K×8...CSD0 ...D15OE2片A0A128K×8...CSD0 ...D15OE2片A0A12RDD0D15C P UA13A14译 码 器5. 某机器中，已经配有 0000H～3FFFH 的 ROM 区域，现在再用 8k×8 位的 RAM 芯片形成32k×8 位的存储区域，CPU 地址总线为 A0～A15，数据总线为 D0～D7，控制信号为R/W（读/写） 、MREQ（访存） ，要求：（1）画出地址译码方案。

2）将 ROM 与 RAM 同 CPU 连接解：依题意假设存储器 ROM 和 RAM 的信息分布为：ROM 的地址为：0000H-3FFFHRAM 由 8KB 的四个 RAM 芯片组成，其地址分别为：第一片：4000H-5FFFH，第二片：6000H-7FFFH 第三片：8000H-9FFFH 第四片：A000H-BFFFH由以上分析可得其连接图为：A0A12R/WD0D7C P UA13A14A15A0A1316K×8...CSD0 ... D7WE1A0A128K×8...CSD0 ... D7WE1A0A128K×8...CSD0 ... D7WE1A0A128K×8...CSD0 ... D7WE1A0A128K×8...CSD0 ... D7WE1译 码 器ROM（16KB）RAM（32KB）6. 对于单管动态存储电路，如果其电容 C=5pF，通过晶体管的漏电流为 2nA当电容 C 被充满电荷时，两端电压为 4.5V在此电压降到 3V 之前，必须被刷新，请算出最小的刷新周期解：因为：，其中，c=5pF,i=2nA,du=4.5-3=1.5Vdtduci 所以，dt=3.75ms。

即最小的刷新周期为 3.75ms7. 某计算机主存 8MB，分成 4096 页，CACHE 为 64KB，和主存分成同样大小的页，地址映映采用直接映像方式1）CACHE 有多少页？（2）CACHE 的页内地址为多少位？（3）CACHE 的页面地址为多少位？（4）设 CACHE 中主存标记如图 3.1 所示,当 CPU 送出的地址为 6807FFH 时，能否在 CACHE 中访问到该单元？若送出的地址为 2D07FFH 时，能否在 CACHE 中访问该单元？若送出的地址为 751057H 时，能否在 CACHE 中访问到该单元？若送出的地址为 000000H 时，能否在 CACHE 中访问到该单元？解：（1）主存每一页的大小为：8M/4096=2KBCACHE 的页数为：64KB/2KB=32（页） 2）因为 CACHE 的一页大小为 2KB，所以 CACHE 的页内地址为 11 位3）CACHE 的页内地址为 5 位4）因为主存共有 8MB 容量，所以主存地址共有 23 位格式为：标记（7 位）页号（5 位）页内地址（11 位）当 CPU 送出的地址为：6807FFH 时，转为二进制格式：1101000，00000 11111111111以中间五位为页号查表，得到标记为 1101000，与地址中的标记进行比较，相同，所以命中。

同样的道理，可知地址为 2D07FFH，7F1057 时，也是命中地址为 0000000H 没命中8. 一个组相联高速缓存由 64 页（每页 256 字）组成，分为 8 组，主存有 4096 页1）主存地址有多少位？（2）主存地址的标志段、组字段和字字段各有多少位？解：（1）因为主存共有 4096 页，每页有 256 字，故主存共有 4096*256 字=220字，所以，主存地址有 20 位2）标记页面1101000页面 00101101111111112000000031111001n-21000110n-1标志段（9 位）组字段（3 位）字字段（8）9. 某计算机有 64KB 的主存和 4KB 的 CACHE，CACHE 分组如下：每组 4 页，每页 64 字存储系统按组相联方式工作1）主存地址的标志段、组字段和字字段各有多少位？（2）若 CACHE 原来是空的，CPU 依次从 0 号地址单元顺序访问到 4344 号单元，然后重复按此序列访问存储器 15 次，页替换采用 LRU 算法若访问 CACHE 的时间为 20ns，访问主存的时间为 200ns，试估计 CPU 访存的平均时间。

解：主存的地址格式为：标志段组字段字字段因为某计算机有 64KB 的主存，所以主存地址的总位数为 16 位依题意得 CACHE 的组数为：4K/（64*4）=16（组） ，故 CACHE 的组字段位数为 4 位，也就是主存的组字段位数组字段位数主存的一页大小和 CACHE 的一页大小一样，故主存的字字段位数字字段位数位为 6 位由主存的地址格式可知，主存的标志字段位数主存的标志字段位数为 16-4-6=4 位所以：主存的地址格式及各字段包含的位数为：标志段（6 位）组字段（4 位）字字段（6 位）（2）CPU 平均访问时间的计算公式为：ta=htc+(1-h)tm其中 tc表示命中时的 CACHE 访问时间，tm表示未命中时的贮存访问时间，1-h 表示未命中率CACHE 共有 16 组，每组 4 页，每页 64 字主存分为 16 区，每区 16 块，每块 64 字主存地址 0-4344 转为二进制的地址（16 位）为：000000 0000 000000--000100 0011 111000即访问主存地址从 0 0 区区 0 0 组组 0 0 字字一直到 4 4 区区 3 3 组组 5656 字字。

采用 LRU 替换算法：第一次把 0-4344 个字装入 CACHE 后，CACHE 的情况为：（0,1,...F 表示组数，10 表示主存的一区 0 块，其它依次类推）0 123456789ABCDEF404142434445464748494A4B4C4D4E4F101112131415161718191A1B1C1D1E1F202122232425262728292A2B2C2D2E2F303132333435363738393A3B3C3D3E3F第一次未命中次数为：4345 次第二次再按地址 0-4344 访问 CACHE 访问时，未命中的次数为：20 次第三次一直到第 5 次，未命中的次数均为：20 次故总的未命中次数为：4345+20*14未命中率为：（4345+20*15）/(4345*16)=0.067 h=0.933ta=htc+(1-h)tm=32ns所以 CPU 访存的平均时间为 32ns10.设数据为 10010，请用磁表面存储器的 5 种方式写出它们的记录方式。