计算机组成原理习题 第三章存储系统

计算机组成原理习题第三章存储系统第三章习题一、填空题：1. 广泛使用的A.______和B.______都是半导体随机读写存储器。

前者速度比后者C.______，集成度不如后者高。

2. CPU能直接访问A.______和B.______,但不能直接访问磁盘和光盘。

3. 广泛使用的 ______和 ______都是半导体随机读写存储器,前者比后者速度快, ___ ___不如后者高。

它们断电后都不能保存信息。

4. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。

5. Cache是一种A______存储器，是为了解决CPU和主存之间B______不匹配而采用的一项重要的硬件技术。

6. 虚拟存贮器通常由主存和A______两级存贮系统组成。

为了在一台特定的机器上执行程序，必须把B______映射到这台机器主存贮器的C______空间上，这个过程称为地址映射。

7. 半导体SRAM靠A______存贮信息，半导体DRAM则是靠B______存贮信息。

8. 主存储器的性能指标主要是存储容量，A.______和B.______。

9. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。

10. 存储器和CPU连接时，要完成A.______的连接；B.______的连接和C.______的连接，方能正常工作。

11. 广泛使用的A.______和B.______都是半导体随机读写存储器，它们共同的特点是C.______。

12. 对存储器的要求是A.______，B.______，C.______，为了解决这三个方面的矛盾。

计算机采用多级存储器体系结构。

13. 虚拟存贮器通常由主存和A______两级存贮系统组成。

为了在一台特定的机器上执行程序，必须把B______映射到这台机器主存贮器的C______空间上，这个过程称为地址映射。

第三章（P101）1．(1)M 4832*220= 字节 (2)片84*28*51232*1024==K K(3)1位地址作芯片选择2. (1)个内存条4264*264*222426==(2)328*264*22242=每个内存条内共有32个DRAM 芯片 (3)4*32 = 128个主存共需要128个DRAM 芯片，CPU 通过由高位地址选择各内存条。

3. (1)首先计算所需芯片数目：168*232*21416=片 芯片容量为16K ，所以芯片内部寻址需14位；四个芯片组成一组形成32个位线，共需4组，需2位地址进行组间寻址； 其中使用一片2：4译码器；所以所以采用位并联与地址串联相结合的方法来组成整个存储器，其组成逻辑图如图所示，(2)根据已知条件，CPU 在1us 内至少访存一次，而整个存储器的平均读/写周期为0.5us ，如果采用集中刷新，有64us 的死时间，肯定不行 如果采用分散刷新，则每1us 只能访存一次，也不行 所以采用异步式刷新方式。

假定16K*8位的DRAM 芯片用128*128矩阵存储元构成，刷新时只对128行进行异步方式刷新，则刷新间隔为2ms/128 = 15.5us ，可取刷新信号周期15us 。

刷新一遍所用时间＝15us ×128＝1.92ms4. (1)片328*12832*1024 K K ，共分8组，每组4片；地址线共20位，其中组间寻址需3位，组内17位； (2)(3)如果选择一个行地址进行刷新，刷新地址为A 0-A 8，因此这一行上的2048个存储元同时进行刷新，即在8ms 内进行512个周期（即512行）。

采用异步刷新方式，刷新信号周期为：8ms/512 = 15.5us 。

注：存储器由128K*8位的芯片构成，分8组，每组4片，组内芯片并行工作，需17条地址线进行寻址，其中X 行线为9根，Y 位线为8根，29=512行。

5. 用256K*16位的SRAM 芯片设计1024K*32的存储器，需进行字位同时扩展方式继续拧设计，所需芯片数目:片816*25632*1024 K K ，设计的存储器容量为1M ，字长为32，故需20位地址（A0~A19）；所用芯片存储容量为256K ，字长为16位，故片内寻址需18位（A0~A17）。

第一章计算机系统概论例1，冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是什么?解：冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是：按地址访问并顺序执行指令。

冯·诺依曼机工作原理为：例2，Cache是一种A. ______存储器，是为了解决CPU和主存之间B. ______不匹配而采用的一项重要硬件技术。

现发展为多级cache体系，C. ______分设体系。

解：A. 高速缓冲B. 速度C. 指令cache与数据cache例3，完整的计算机应包括那些部分？解：完整的计算机应包括配套的硬件设备和软件系统。

例4，计算机系统的层次结构是怎样的？解：计算机系统的层次结构如图：第二章 运算方法和运算器例 1.设机器字长32位，定点表示，尾数31位，数符1位，问：(1)定点原码整数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？ (2)定点原码小数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？ 解：（1最大正数：数值 = （231 – 1）10最大负数： 数值 = -（231 – 1）10 （2）定点原码小数表示： 最大正数值 = （1 – 231 ）10最大负数值 = -（1–231 ）10例2.已知 x = - 0.01111 ，y = +0.11001， 求 [ x ]补 ，[ -x ]补 ，[ y ]补 ，[ -y ]补，x + y = ？ ，x – y = ？解：[ x ]原 = 1.01111 [ x ]补 = 1.10001 所以 ：[ -x ]补 = 0.01111[ y ]原 = 0.11001 [ y ]补 = 0.11001 所以 ：[ -y ]补 = 1.00111 [ x ]补 11.10001 [ x ]补 11.10001 + [ y ]补 00.11001 + [ -y ]补 11.00111 [ x + y ]补 00.01010 [ x - y ]补 10.11000所以： x + y = +0.01010 因为符号位相异，结果发生溢出例3.设有两个浮点数 N 1 = 2j1 × S 1 , N 2 = 2j2 × S 2 ,其中阶码2位，阶符1位，尾数四位，数符一位。

第3章习题参考答案1、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问(1) 该存储器能存储多少字节的信息？(2) 如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片？(3) 需要多少位地址作芯片选择？解：(1) 该存储器能存储：字节4M 832220=⨯(2) 需要片8823228512322192020=⨯⨯=⨯⨯K (3) 用512K ⨯8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。

所以只需一位最高位地址进行芯片选择。

2、已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位的DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问；(1) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条?(2) 每个内存条内共有多少DRAM 芯片?(3) 主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条?解：(1) 共需内存条条4641664226=⨯⨯M (2) 每个内存条内共有个芯片32846416=⨯⨯M M (3) 主存共需多少个RAM 芯片， 共有4个内存条，1288464648464226=⨯⨯=⨯⨯M M M 故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。

3、用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，要求：(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。

(2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。

试问采用哪种刷新方式比较合理?两次刷新的最大时间间隔是多少?对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少?解：(1) 用16K ×8位的DRAM 芯片构成64K ×32位存储器，需要用个芯片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位16448163264=⨯=⨯⨯K K数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D0~D 7、D 8~D 15、D 16~D 23和D 24~D 31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A 0~A 13)作为模块内各个芯片的内部单元地址——分成行、列地址两次由A 0~A 6引脚输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A 14、A 15通过2：4译码器实现4组中选择一组。

第三章存储系统一、单选题1. 计算机中表示地址时使用（A）A. 无符号数B. 原码C. 反码D. 补码2. 运算器虽有许多部件组成，但核心部分是（B）A．数据总线 B．算术逻辑单元 C．多路开关 D．通用寄存器3、断电后，下列说法中，正确的是( A )。

A．ROM中的数据仍然存在B．DRAM中的数据仍然存在C．SRAM中的数据仍然存在D．CD-ROM中的数据会丢失4、一个8位的微型机系统以16位来表示地址，则该计算机系统有( D )个地址空间。

A．128 B．256 C．1024 D．655365、磁盘存贮器的记录方式一般采用( C )。

A．归零制B．不归零制C．调频制 D.调相制6、相联存贮器是按( B )进行寻址的存贮器。

A．地址指定方式B．内容指定方式C．堆栈存取方式D．地址指定方式与堆栈存取方式结合7、访问存储器时，读出的信息或将写入的信息要经过(A )。

A．数据寄存器B．指令寄存器C．累加器D．地址寄存器8、指令系统中采用不同寻址方式，其目的是( C )。

A．可以直接访问外存B．实现存储程序和程序控制C．缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性D．提供扩展操作码的可能，并降低指令译码难度9. 主存储器和CPU之间增设高速缓冲器的目的是（A）A. 解决CPU和主存之间的速度匹配问题B. 扩大主存储的容量C. 扩大CPU中通用寄存器的数量D. 扩大CPU中通用寄存器的数量和主存储器的容量10. 某计算机的字长为16位，它的存储容量为64KB，若按字寻址，其寻址范围是( B )A. 0～32KBB. 0～32K-1C. 0～64KBD. 0～64K-111、存储周期（ C ）存储时间。

A、大于B、小于C、略大于D、略小于12、CPU与主存之间以（B ）信号表示一次访存操作结束。

A、BusyB、ReadyC、WriteD、Read13、静态存储器的功耗和集成度比动态存储器要（ A ）。

A、大、小B、大、大C、小、小D、小、大14、在三层次存储系统中不包括（ C ）。

第3章习题参考答案1、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问 (1) 该存储器能存储多少字节的信息？(2) 如果存储器由512KX8位SRAM 芯片组成，需要多少片？ (3) 需要多少位地址作芯片选择？ 解：(1) 该存储器能存储：220 x —= 4M 字节8(3)用512Kx8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字 长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。

所以只需一位最高位地址 进行芯片选择。

2、已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4MX8位 的DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用存条结构形式，问； (1) 若每个存条为16MX64位，共需几个存条？ (2) 每个存条共有多少DRAM 芯片？(3) 主存共需多少DRAM 芯片？ CPU 如何选择各存条？ 解：226x64(1) 共需4条存条16M x64(2) 每个存条共有16；V/- 64 =32个芯片4Mx8⑶ 主存共需多少=128个RAM 芯片，共有4个存条，故CPU 4M x 8 4M x 8 选择存条用最高两位地址临和他5通过2： 4译码器实现；其余的24根地址线用 于存条部单元的选择。

3、用16KX8位的DRAM 芯片构成64KX32位存储器，要求： (1)画出该存储器的组成逻辑框图。

⑵ 设存储器读/写周期为0.5uS, CPL •在luS 至少要访问一次。

试问采用哪种 刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍 所需的实际刷新时间是多少？ 解：(1)用16KX8位的DRAM 芯片构成64KX32位存储器，需要用64/Cx32 = 4x4 = 16 16K x8 个芯片，其中每4片为一组构成16KX32位一一进行字长位数扩展(一组的4个芯片 只有数据信号线不互连——分别接D 。

〜DM 叭D®〜仏和加〜皿其余同名引脚220 x 32 需要冷22O X 322I9X 8=8片互连)，需要低14位地址(A°〜AQ 作为模块各个芯片的部单元地址一一分成行、列 地址两次由A 。

第三章一．填空题1.在多级存储体系中，cache的主要功能是，虚拟存储器的主要功能是。

2.SRAM靠存储信息，DRAM靠存储信息。

存储器需要定时刷新。

3.动态半导体存储器的刷新一般有、和。

4.一个512KB的存储器，其地址线和数据线的总和是。

5.若RAM芯片里有1024个单元，用单译码方式，地址译码器有条输出线；用双译码方式，地址译码器有条输出线。

6.高速缓冲存储器中保存的信息是主存信息的。

7.主存、快速缓冲存储器、通用寄存器、磁盘、磁带都可用来存储信息，按存取时间由快至慢排列，其顺序是。

8. 、和组成三级存储系统，分级的目的是。

9.动态半导体存储器的刷新一般有和两种方式，之所以刷新是因为。

10.用1K×1位的存储芯片组成容量为64K×8位的存储器，共需片，若将这些芯片分装在几块板上，设每块板的容量为4K×8 位，则该存储器所需的地址码总位数是，其中位用于选板，位用于选片，位用于存储芯片的片内地址。

11.最基本的数字磁记录方式、、、、、和六种。

12.缓存是设在和之间的一种存储器，其速度匹配，其容量与有关。

13.Cache是一种存储器，用来解决CPU与主存之间不匹配的问题。

现代的Cache可分为和两级，并将和分开设置。

14.计算机系统中常用到的存储器有：（1）SRAM，（2）DRAM，（3）Flash，（4）EPROM，（5）硬盘存储器，(6)软盘存储器。

其中非易失的存储器有：具有在线能力的有；可以单字节修改的有：可以快速读出的存储器包括。

15.反映存储器性能的三个指标是、、和，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用体系结构。

16.存储器的带宽是指，如果存储周期为T M，存储字长为n位则存储器带宽位，常用的单位是或。

为了加大存储器的带宽可采用、和。

17.一个四路组相联的Cache共有64块，主存共有8192块，每块32个字。

则主存地址中的主存字块标记为位，组地址为位，字块内地址为位。

计算机组成原理答案第一章计算机系统概论1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。

解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。

两者主要区别见P1 表1.1。

2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。

通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。

分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。

通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。

4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。

存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。

主要组成部分有：（控制器、运算器）（CPU的两部分组成）、存储器、输入设备、输出设备（I/O设备）。

5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。

单元地址：简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。

数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。

指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。

6．什么是指令？什么是程序？解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。

程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。

7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。