计算机组成原理试题库集及答案.pdf

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1、第 一 章 计 算 机 系 统 概 论 1.什 么 是 计 算 机 系 统、计 算 机 硬 件 和 计 算 机 软 件？硬 件 和 软 件 哪 个 更 重 要？解：P3计 算 机 系 统：由 计 算 机 硬 件 系 统 和 软 件 系 统 组 成 的 综 合 体。计 算 机 硬 件：指 计 算 机 中 的 电 子 线 路 和 物 理 装 置。计 算 机 软 件：计 算 机 运 行 所 需 的 程 序 及 相 关 资 料。硬 件 和 软 件 在 计 算 机 系 统 中 相 互 依 存，缺 一 不 可，因 此 同 样 重 要。5.冯 诺 依 曼 计 算 机 的 特 点 是 什 么？解：冯 诺 依

2、曼 计 算 机 的 特 点 是：P8计 算 机 由 运 算 器、控 制 器、存 储 器、输 入 设 备、输 出 设 备 五 大 部 件 组 成；指 令 和 数 据 以 同 同 等 地 位 存 放 于 存 储 器 内，并 可 以 按 地 址 访 问；指 令 和 数 据 均 用 二 进 制 表 示；指 令 由 操 作 码、地 址 码 两 大 部 分 组 成，操 作 码 用 来 表 示 操 作 的 性 质，地 址 码 用 来 表 示 操 作 数 在 存 储 器 中 的 位 置；指 令 在 存 储 器 中 顺 序 存 放，通 常 自 动 顺 序 取 出 执 行；机 器 以 运 算 器 为 中 心（原

3、始 冯 诺 依 曼 机）。7.解 释 下 列 概 念：主 机、CPU、主 存、存 储 单 元、存 储 元 件、存 储 基 元、存 储 元、存 储 字、存 储 字 长、存 储 容 量、机 器 字 长、指 令 字 长。解：P9-10主 机：是 计 算 机 硬 件 的 主 体 部 分，由 CPU和 主 存 储 器 MM合 成 为 主 机。CPU：中 央 处 理 器，是 计 算 机 硬 件 的 核 心 部 件，由 运 算 器 和 控 制 器 组 成；（早 期 的 运 算 器 和 控 制 器 不 在 同 一 芯 片 上，现 在 的 CPU内 除 含 有 运 算 器 和 控 制 器 外 还 集 成 了 C

4、ACHE）。主 存：计 算 机 中 存 放 正 在 运 行 的 程 序 和 数 据 的 存 储 器，为 计 算 机 的 主 要 工 作 存 储 器，可 随 机 存 取；由 存 储 体、各 种 逻 辑 部 件 及 控 制 电 路 组 成。存 储 单 元：可 存 放 一 个 机 器 字 并 具 有 特 定 存 储 地 址 的 存 储 单 位。存 储 元 件：存 储 一 位 二 进 制 信 息 的 物 理 元 件，是 存 储 器 中 最 小 的 存 储 单 位，又 叫 存 储 基 元 或 存 储 元，不 能 单 独 存 取。存 储 字：一 个 存 储 单 元 所 存 二 进 制 代 码 的 逻 辑

5、单 位。存 储 字 长：一 个 存 储 单 元 所 存 二 进 制 代 码 的 位 数。存 储 容 量：存 储 器 中 可 存 二 进 制 代 码 的 总 量；（通 常 主、辅 存 容 量 分 开 描 述）。机 器 字 长：指 CPU 一 次 能 处 理 的 二 进 制 数 据 的 位 数，通 常 与 CPU的 寄 存 器 位 数 有 关。指 令 字 长：一 条 指 令 的 二 进 制 代 码 位 数。8.解 释 下 列 英 文 缩 写 的 中 文 含 义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O,MIPS、CPI、FLOPS解：全 面 的 回 答 应 分 英

6、 文 全 称、中 文 名、功 能 三 部 分。CPU：Central Processing Unit,中 央 处 理 机（器），是 计 算 机 硬 件 的 核 心 部 件，主 要 由 运算 器 和 控 制 器 组 成。PC：Program Counter,程 序 计 数 器，其 功 能 是 存 放 当 前 欲 执 行 指 令 的 地 址，并 可 自 动 计 数 形 成 下 一 条 指 令 地 址。IR：Instruction Register,指 令 寄 存 器，其 功 能 是 存 放 当 前 正 在 执 行 的 指 令。CU：Control Unit,控 制 单 元(部 件)，为 控 制 器

7、 的 核 心 部 件，其 功 能 是 产 生 微 操 作 命 令 序 列。ALU：Arithmetic Logic Unit,算 术 逻 辑 运 算 单 元，为 运 算 器 的 核 心 部 件，其 功 能 是 进 行 算 术、逻 辑 运 算。ACC：Accumulator,累 加 器，是 运 算 器 中 既 能 存 放 运 算 前 的 操 作 数，又 能 存 放 运 算 结 果 的 寄 存 器。MQ：Multiplier-Quotient Register,乘 商 寄 存 器，乘 法 运 算 时 存 放 乘 数、除 法 时 存 放 商 的 寄 存 器。X：此 字 母 没 有 专 指 的 缩 写

8、 含 义，可 以 用 作 任 一 部 件 名，在 此 表 示 操 作 数 寄 存 器，即 运 算 器 中 工 作 寄 存 器 之 一，用 来 存 放 操 作 数；MAR：Memory Address Register,存 储 器 地 址 寄 存 器，在 主 存 中 用 来 存 放 欲 访 问 的 存 储 单 元 的 地 址。MDR：Memory Data Register,存 储 器 数 据 缓 冲 寄 存 器，在 主 存 中 用 来 存 放 从 某 单 元 读 出、或 要 写 入 某 存 储 单 元 的 数 据。I/O：Input/Output equipment,输 入/输 出 设 备，为

9、 输 入 设 备 和 输 出 设 备 的 总 称，用 于 计 算 机 内 部 和 外 界 信 息 的 转 换 与 传 送。MIPS：Million Instruction Per Second,每 秒 执 行 百 万 条 指 令 数，为 计 算 机 运 算 速 度 指 标 的 一 种 计 量 单 位。9.画 出 主 机 框 图，分 别 以 存 数 指 令“STA M”和 加 法 指 令“ADD M”(M均 为 主 存 地 址)为 例，在 图 中 按 序 标 出 完 成 该 指 令(包 括 取 指 令 阶 段)的 信 息 流 程(如 一)。假 设 主 存 容 量 为 256M*32位，在 指 令

10、 字 长、存 储 字 长、机 器 字 长 相 等 的 条 件 下，指 出 图 中 各 寄 存 器 的 位 数。解：主 机 框 图 如 P13图 1.11所 示。(1)STA M 指 令：PC-MAR,MAR-MM,MM-MDR,MDR-IR,OP(IR)-CU,Ad(IR)-MAR,ACC-MDR,MAR-MM,WR(2)ADD M 指 令：PC-MAR,MDRIR,OP(IR)-CU,Ad(IR)-MAR,RD,MM-MDR,MDR-X,ADD,ALU-ACC,ACCMDR,WR假 设 主 存 容 量 256M*32位，在 指 令 字 长、存 储 字 长、机 器 字 长 相 等 的 条 件

11、下，ACC、X、IR、MDR寄 存 器 均 为 32位，PC和 MAR寄 存 器 均 为 28位。10.指 令 和 数 据 都 存 于 存 储 器 中，计 算 机 如 何 区 分 它 们？解：计 算 机 区 分 指 令 和 数 据 有 以 下 2 种 方 法：通 过 不 同 的 时 间 段 来 区 分 指 令 和 数 据，即 在 取 指 令 阶 段(或 取 指 微 程 序)取 出 的 为 指 令,在 执 行 指 令 阶 段(或 相 应 微 程 序)取 出 的 即 为 数 据。通 过 地 址 来 源 区 分，由 PC提 供 存 储 单 元 地 址 的 取 出 的 是 指 令，由 指 令 地 址

12、码 部 分 提 供 存 储 单 元 地 址 的 取 出 的 是 操 作 数。第 2 章 计 算 机 的 发 展 及 应 用 1.通 常 计 算 机 的 更 新 换 代 以 什 么 为 依 据？答：P22主 要 以 组 成 计 算 机 基 本 电 路 的 元 器 件 为 依 据，如 电 子 管、晶 体 管、集 成 电 路 等。2.举 例 说 明 专 用 计 算 机 和 通 用 计 算 机 的 区 别。答：按 照 计 算 机 的 效 率、速 度、价 格 和 运 行 的 经 济 性 和 实 用 性 可 以 将 计 算 机 划 分 为 通 用 计 算 机 和 专 用 计 算 机。通 用 计 算 机 适

13、 应 性 强，但 牺 牲 了 效 率、速 度 和 经 济 性，而 专 用 计 算 机 是 最 有 效、最 经 济 和 最 快 的 计 算 机，但 适 应 性 很 差。例 如 个 人 电 脑 和 计 算 器。3.什 么 是 摩 尔 定 律？该 定 律 是 否 永 远 生 效？为 什 么？答：P 2 3,否，P36第 3 章 系 统 总 线 L 什 么 是 总 线？总 线 传 输 有 何 特 点？为 了 减 轻 总 线 负 载，总 线 上 的 部 件 应 具 备 什 么 特 点？答：P41.总 线 是 多 个 部 件 共 享 的 传 输 部 件。总 线 传 输 的 特 点 是：某 时 刻 只 能

14、有 路 信 息 在 总 线 上 传 输，即 分 时 使 用。为 了 减 轻 总 线 负 载，总 线 上 的 部 件 应 通 过 三 态 驱 动 缓 冲 电 路 与 总 线 连 通。4.为 什 么 要 设 置 总 线 判 优 控 制？常 见 的 集 中 式 总 线 控 制 有 几 种？各 有 何 特 点？哪 种 方 式 响 应 时 间 最 快？哪 种 方 式 对 电 路 故 障 最 敏 感？答：总 线 判 优 控 制 解 决 多 个 部 件 同 时 申 请 总 线 时 的 使 用 权 分 配 问 题；常 见 的 集 中 式 总 线 控 制 有 三 种：链 式 查 询、计 数 器 定 时 查 询、

15、独 立 请 求；特 点：链 式 查 询 方 式 连 线 简 单，易 于 扩 充，对 电 路 故 障 最 敏 感；计 数 器 定 时 查 询 方 式 优 先 级 设 置 较 灵 活，对 故 障 不 敏 感，连 线 及 控 制 过 程 较 复 杂；独 立 请 求 方 式 速 度 最 快，但 硬 件 器 件 用 量 大，连 线 多，成 本 较 高。5.解 释 下 列 概 念：总 线 宽 度、总 线 带 宽、总 线 复 用、总 线 的 主 设 备（或 主 模 块）、总 线 的 从 设 备（或 从 模 块）、总 线 的 传 输 周 期 和 总 线 的 通 信 控 制。答：P46。总 线 宽 度：通 常

16、指 数 据 总 线 的 根 数；总 线 带 宽：总 线 的 数 据 传 输 率，指 单 位 时 间 内 总 线 上 传 输 数 据 的 位 数；总 线 复 用：指 同 一 条 信 号 线 可 以 分 时 传 输 不 同 的 信 号。总 线 的 主 设 备（主 模 块）：指 一 次 总 线 传 输 期 间，拥 有 总 线 控 制 权 的 设 备（模 块）；总 线 的 从 设 备（从 模 块）：指 一 次 总 线 传 输 期 间，配 合 主 设 备 完 成 数 据 传 输 的 设 备（模 块）,它 只 能 被 动 接 受 主 设 备 发 来 的 命 令；总 线 的 传 输 周 期：指 总 线 完

17、成 次 完 整 而 可 靠 的 传 输 所 需 时 间；总 线 的 通 信 控 制：指 总 线 传 送 过 程 中 双 方 的 时 间 配 合 方 式。6.试 比 较 同 步 通 信 和 异 步 通 信。答：同 步 通 信：指 由 统 时 钟 控 制 的 通 信，控 制 方 式 简 单，灵 活 性 差，当 系 统 中 各 部 件 工 作 速 度 差 异 较 大 时，总 线 工 作 效 率 明 显 下 降。适 合 于 速 度 差 别 不 大 的 场 合。异 步 通 信：指 没 有 统 一 时 钟 控 制 的 通 信，部 件 间 采 用 应 答 方 式 进 行 联 系，控 制 方 式 较 同 步

18、复 杂，灵 活 性 高，当 系 统 中 各 部 件 工 作 速 度 差 异 较 大 时;有 利 于 提 高 总 线 工 作 效 率。8.为 什 么 说 半 同 步 通 信 同 时 保 留 了 同 步 通 信 和 异 步 通 信 的 特 点？答:半 同 步 通 信 既 能 像 同 步 通 信 那 样 由 统 时 钟 控 制，又 能 像 异 步 通 信 那 样 允 许 传 输 时 间 不 一 致,因 此 工 作 效 率 介 于 两 者 之 间。10.为 什 么 要 设 置 总 线 标 准？你 知 道 目 前 流 行 的 总 线 标 准 有 哪 些？什 么 叫 plug and play?哪 些 总

19、 线 有 这 一 特 点？答：总 线 标 准 的 设 置 主 要 解 决 不 同 厂 家 各 类 模 块 化 产 品 的 兼 容 问 题；目 前 流 行 的 总 线 标 准 有：ISA、EISA,PCI等；plug and play：即 插 即 用,EISA,PCI等 具 有 此 功 能。11.画 一 个 具 有 双 向 传 输 功 能 的 总 线 逻 辑 图。答：在 总 线 的 两 端 分 别 配 置 三 态 门，就 可 以 使 总 线 具 有 双 向 传 输 功 能。aot-7-T-bo-T bnLF a至 b b至 a12.设 数 据 总 线 上 接 有 A、B、C、D 四 个 寄 存

20、器，要 求 选 用 合 适 的 74系 列 芯 片，完 成 下 列 逻 辑 设 计：（1）设 计 一 个 电 路，在 同 一 时 间 实 现 DfA、D-B 和 D-C 寄 存 器 间 的 传 送；（2）设 计 一 个 电 路，实 现 下 列 操 作：T0时 刻 完 成 1）一 总 线：T1时 刻 完 成 总 线 f A；T2时 刻 完 成 A f 总 线；T3时 刻 完 成 总 线 f B。解：（1）由 T 打 开 三 态 门 将 D 寄 存 器 中 的 内 容 送 至 总 线 bus,由 cp脉 冲 同 时 将 总 线 上 的 数 据 打 入 到 A、B、C 寄 存 器 中。T 和 cp的

21、 时 间 关 系 如 图（1）所 示。cp脉 冲 一 f图(2)三 态 门 1受 T0+T1控 制，以 确 保 TO时 刻 D f 总 线，以 及 T1时 刻 总 线 f 接 收 门 If A。三 态 门 2 受 T2+T3控 制,以 确 保 T2时 刻 A-总 线，以 及 T3时 刻 总 线 f 接 收 门 2-B,TO,T1、T2、T3波 形 图 如 图(2)所 示。if第 四 章 3.存 储 器 的 层 次 结 构 主 要 体 现 在 什 么 地 方？为 什 么 要 分 这 些 层 次？计 算 机 如 何 管 理 这 些 层 次？答：存 储 器 的 层 次 结 构 主 要 体 现 在 C

22、ache-主 存 和 主 存-辅 存 这 两 个 存 储 层 次 上。Cache-主 存 层 次 在 存 储 系 统 中 主 要 对 CPU访 存 起 加 速 作 用，即 从 整 体 运 行 的 效 果 分 析，CPU访 存 速 度 加 快，接 近 于 Cache的 速 度，而 寻 址 空 间 和 位 价 却 接 近 于 主 存。主 存-辅 存 层 次 在 存 储 系 统 中 主 要 起 扩 容 作 用，即 从 程 序 员 的 角 度 看，他 所 使 用 的 存 储 器 其 容 量 和 位 价 接 近 于 辅 存，而 速 度 接 近 于 主 存。综 合 上 述 两 个 存 储 层 次 的 作

23、用，从 整 个 存 储 系 统 来 看，就 达 到 了 速 度 快、容 量 大、位 价 低 的 优 化 效 果。主 存 与 CACHE之 间 的 信 息 调 度 功 能 全 部 由 硬 件 自 动 完 成。而 主 存 与 辅 存 层 次 的 调 度 H 前 广 泛采 用 虚 拟 存 储 技 术 实 现，即 将 主 存 与 辅 存 的 一 部 分 通 过 软 硬 结 合 的 技 术 组 成 虚 拟 存 储 器，程 序 员 可 使 用 这 个 比 主 存 实 际 空 间(物 理 地 址 空 间)大 得 多 的 虚 拟 地 址 空 间(逻 辑 地 址 空 间)编 程，当 程 序 运 行 时，再 由

24、软、硬 件 自 动 配 合 完 成 虚 拟 地 址 空 间 与 主 存 实 际 物 理 空 间 的 转 换。因 此，这 两 个 层 次 上 的 调 度 或 转 换 操 作 对 于 程 序 员 来 说 都 是 透 明 的。4.说 明 存 取 周 期 和 存 取 时 间 的 区 别。解：存 取 周 期 和 存 取 时 间 的 主 要 区 别 是：存 取 时 间 仅 为 完 成 一 次 操 作 的 时 间，而 存 取 周 期 不 仅 包 含 操 作 时 间，还 包 含 操 作 后 线 路 的 恢 复 时 间。即：存 取 周 期=存 取 时 间+恢 复 时 间 5.什 么 是 存 储 器 的 带 宽？

25、若 存 储 器 的 数 据 总 线 宽 度 为 32位，存 取 周 期 为 200ns,则 存 储 器 的 带 宽 是 多 少？解：存 储 器 的 带 宽 指 单 位 时 间 内 从 存 储 器 进 出 信 息 的 最 大 数 量。存 储 器 带 宽=1/200ns X32位=160M位/秒=20MB/秒=5M字/秒 注 意：字 长 32位，不 是 16位。(注：lns=10s)6.某 机 字 长 为 32位，其 存 储 容 量 是 64KB,按 字 编 址 它 的 寻 址 范 围 是 多 少？若 主 存 以 字 节 编 址,试 画 出 主 存 字 地 址 和 字 节 地 址 的 分 配 情

26、况。解：存 储 容 量 是 64KB时，按 字 节 编 址 的 寻 址 范 围 就 是 64K,如 按 字 编 址，其 寻 址 范 围 为：64K/(32/8)=16K主 存 字 地 址 和 字 节 地 址 的 分 配 情 况：(略)。7.一 个 容 量 为 16Kx32位 的 存 储 器，其 地 址 线 和 数 据 线 的 总 和 是 多 少？当 选 用 下 列 不 同 规 格 的 存 储 芯 片 时，各 需 要 多 少 片？1KX4 位，2KX8 位，4KX4 位，16Kxi 位，4KX8 位，8KX8 位 解：地 址 线 和 数 据 线 的 总 和=14+32=46根；选 择 不 同 的

27、 芯 片 时，各 需 要 的 片 数 为：1KX4：(16KX32)/(1KX4)=16X8=128 片 2KX8：(16KX32)/(2KX8)=8X4=32 片 4KX4：(16KX32)/(4KX4)=4X8=32 片 16KX1：(16KX32)/(16KX 1)=1X32=32 片 4KX8：(16KX32)/(4KX8)=4X4=16 片 8KX8：(16KX32)/(8KX8)=2X4=8 片 8.试 比 较 静 态 RAM和 动 态 RAM。答：略。(参 看 课 件)9.什 么 叫 刷 新？为 什 么 要 刷 新？说 明 刷 新 有 儿 种 方 法。解：刷 新：对 DRAM定

28、期 进 行 的 全 部 重 写 过 程；刷 新 原 因：因 电 容 泄 漏 而 引 起 的 DRAM所 存 信 息 的 衰 减 需 要 及 时 补 充，因 此 安 排 了 定 期 刷 新 操 作；常 用 的 刷 新 方 法 有 三 种：集 中 式、分 散 式、异 步 式。集 中 式：在 最 大 刷 新 间 隔 时 间 内，集 中 安 排 段 时 间 进 行 刷 新，存 在 CPU访 存 死 时 间。分 散 式：在 每 个 读/写 周 期 之 后 插 入 一 个 刷 新 周 期，无 CPU访 存 死 时 间。异 步 式：是 集 中 式 和 分 散 式 的 折 衷。10.半 导 体 存 储 器 芯

29、 片 的 译 码 驱 动 方 式 有 几 种？解：半 导 体 存 储 器 芯 片 的 译 码 驱 动 方 式 有 两 种：线 选 法 和 重 合 法。线 选 法：地 址 译 码 信 号 只 选 中 同 一 个 字 的 所 有 位，结 构 简 单，费 器 材；重 合 法：地 址 分 行、列 两 部 分 译 码，行、列 译 码 线 的 交 叉 点 即 为 所 选 单 元。这 种 方 法 通 过 行、列 译 码 信 号 的 重 合 来 选 址，也 称 矩 阵 译 码。可 大 大 节 省 器 材 用 量，是 最 常 用 的 译 码 驱 动 方 式。11.一 个 8KX8位 的 动 态 RAM芯 片，其

30、 内 部 结 构 排 列 成 256X256形 式，存 取 周 期 为 0.1 u s。试 问 采 用 集 中 刷 新、分 散 刷 新 和 异 步 刷 新 三 种 方 式 的 刷 新 间 隔 各 为 多 少？解：采 用 分 散 刷 新 方 式 刷 新 间 隔 为:2ms,其 中 刷 新 死 时 间 为：256X0.lus=25.6us采 用 分 散 刷 新 方 式 刷 新 间 隔 为:256X（0.lus+XO.1M S）=51.2ns采 用 异 步 刷 新 方 式 刷 新 间 隔 为：2ms12.画 出 用 1024X4位 的 存 储 芯 片 组 成 一 个 容 量 为 64KX8位 的 存

31、 储 器 逻 辑 框 图。要 求 将 64K分 成 4 个 页 面，每 个 页 面 分 16组，指 出 共 需 多 少 片 存 储 芯 片。解:设 采 用 SRAM芯 片,则：总 片 数=（64KX8 位）/（1024X4 位）=64X2=128 片 题 意 分 析：本 题 设 计 的 存 储 器 结 构 上 分 为 总 体、页 面、组 三 级，因 此 画 图 时 也 应 分 三 级 画。首 先 应 确 定 各 级 的 容 量：页 面 容 量=总 容 量/页 面 数=64KX8/4=16Kx8 位，4 片 16Kx8 字 串 联 成 64Kx8位 组 容 量=页 面 容 量/组 数=16KX8

32、位/16=1KX8位，16片 1KX8位 字 串 联 成 16Kx8位 组 内 片 数=组 容 量/片 容 量=1KX8位/1KX4位=2 片，两 片 1KX4位 芯 片 位 并 联 成 1KX8 位 存 储 器 逻 辑 框 图：（略）。13.设 有 一 个 64Kx8 位 的 RAM芯 片，试 问 该 芯 片 共 有 多 少 个 基 本 单 元 电 路（简 称 存 储 基 元）？欲 设 计 一 种 具 有 上 述 同 样 多 存 储 基 元 的 芯 片，要 求 对 芯 片 字 长 的 选 择 应 满 足 地 址 线 和 数 据 线 的 总 和 为 最 小，试 确 定 这 种 芯 片 的 地

33、址 线 和 数 据 线，并 说 明 有 几 种 解 答。解：存 储 基 元 总 数=64Kx8 位=512K位=2归 位；思 路：如 要 满 足 地 址 线 和 数 据 线 总 和 最 小，应 尽 量 把 存 储 元 安 排 在 字 向，因 为 地 址 位 数 和 字 数 成 2 的 新 的 关 系，可 较 好 地 压 缩 线 数。解：设 地 址 线 根 数 为 a,数 据 线 根 数 为 b,则 片 容 量 为：2Xb=2。b=2必；若 a=19,b=1,总 和=19+1=20；a=18,b=2,总 和=18+2=20；a=17,b=4,总 和=17+4=21；a=16,b=8,总 和=16

34、+8=24；由 上 可 看 出：片 字 数 越 少，片 字 长 越 长，引 脚 数 越 多。片 字 数 减 1、片 位 数 均 按 2 的 骞 变 化。结 论：如 果 满 足 地 址 线 和 数 据 线 的 总 和 为 最 小，这 种 芯 片 的 引 脚 分 配 方 案 有 两 种：地 址 线=19根，数 据 线=1根；或 地 址 线=18根，数 据 线=2 根。14.某 8 位 微 型 机 地 址 码 为 18位,若 使 用 4KX4位 的 RAM芯 片 组 成 模 块 板 结 构 的 存 储 器，试 问：（1）该 机 所 允 许 的 最 大 主 存 空 间 是 多 少？（2）若 每 个 模

35、 块 板 为 32Kx8 位，共 需 儿 个 模 块 板？（3）每 个 模 块 板 内 共 有 几 片 RAM芯 片？（4）共 有 多 少 片 RAM?（5）CPU如 何 选 择 各 模 块 板？解：（1）该 机 所 允 许 的 最 大 主 存 空 间 是：2惊 X 8 位=256Kx8 位=256KB（2）模 块 板 总 数=256KX8/32KX8=8 块（3）板 内 片 数=32Kx8 位/4KX4位=8X2=16片（4）总 片 数=16片 X8=128片（5）CPU通 过 最 高 3位 地 址 译 码 输 出 选 择 模 板，次 高 3 位 地 址 译 码 输 出 选 择 芯 片。地

36、址 格 式 分 配 如 下：模 板 号（3位）芯 片 号（3位）片 内 地 址（12位）15.设 CPU共 有 16根 地 址 线，8 根 数 据 线，并 用 M R E Q（低 电 平 有 效）作 访 存 控 制 信 号，R/W作 读 写 命 令 信 号（高 电 平 为 读，低 电 平 为 写）。现 有 下 列 存 储 芯 片：ROM（2KX8位，4KX4位，8K义 8 位）,RAM（1KX4位,2K义 8 位，4KX8位）,及 74138译 码 器 和 其 他 门 电 路（门 电 路 自 定）。试 从 上 述 规 格 中 选 用 合 适 芯 片，画 出 CPU和 存 储 芯 片 的 连 接

37、 图。要 求：（1）最 小 4K地 址 为 系 统 程 序 区，409616383地 址 范 围 为 用 户 程 序 区；（2）指 出 选 用 的 存 储 芯 片 类 型 及 数 量；（3）详 细 画 出 片 选 逻 辑。解：（1）地 址 空 间 分 配 图：系 统 程 序 区（ROM 共 4KB）：OOOOH-OFFFH用 户 程 序 区（RAM 共 12KB）：1000H-FFFFH（2）选 片：ROM：选 择 4KX 4 位 芯 片 2 片，位 并 联 RAM：选 择 4KX8位 芯 片 3 片,字 串 联（RAM1地 址 范 围 为:1OOOH-1FFFH,RAM2地 址 范 围 为

38、2000H-2FFFH,RAM3 地 址 范 围 为：3000H-3FFFH）（3）各 芯 片 二 进 制 地 址 分 配 如 下:A15 A14 A13 A12 All A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 Al AOROM1,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1RAMI 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1RAM2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1

39、 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1RAM3 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1CPU和 存 储 器 连 接 逻 辑 图 及 片 选 逻 辑 如 卜 图（3）所 示:图 16.CPU假 设 同 上 题，现 有 8 片 8KX 8 位 的 RAM芯 片 与 CPU相 连，试 回 答：(1)用 74138译 码 器 画 出 CPU与 存 储 芯 片 的 连 接 图；(2)写 出 每 片 RAM的 地 址 范 围；(3)如 果 运 行 时 发 现 不 论 往 哪 片 RAM写 入 数 据 后，以 AOO

40、OH为 起 始 地 址 的 存 储 芯 片 都 有 与 其 相 同 的 数 据，分 析 故 障 原 因。(4)根 据(1)的 连 接 图，若 出 现 地 址 线 A13与 CPU断 线，并 搭 接 到 高 电 平 上，将 出 现 什 么 后 果？解：(1)CPU与 存 储 器 芯 片 连 接 逻 辑 图：+5V(2)地 址 空 间 分 配 图：RAMO:OOOOH-1FFFHRAMl:2000H-3FFFHRAM2:4000H-5FFFHRAM3:6000H-7FFFHRAM4:8000H-9FFFHRAM5:A000H-BFFFHRAM6:C000H-DFFFHRAM7:E000H-FFFF

41、H（3）如 果 运 行 时 发 现 不 论 往 哪 片 RAM写 入 数 据 后，以 AOOOH为 起 始 地 址 的 存 储 芯 片（RAM5）都 有 与 其 相 同 的 数 据，则 根 本 的 故 障 原 因 为：该 存 储 芯 片 的 片 选 输 入 端 很 可 能 总 是 处 于 低 电 平。假 设 芯 片 与 译 码 器 本 身 都 是 好 的，可 能 的 情 况 有：1）该 片 的 Y S 端 与 T E 端 错 连 或 短 路；2）该 片 的-CS端 与 CPU的-MREQ端 错 连 或 短 路；3）该 片 的-CS端 与 地 线 错 连 或 短 路。（4）如 果 地 址 线 A

42、13与 CPU断 线，并 搭 接 到 高 电 平 上，将 会 出 现 A13恒 为“1”的 情 况。此 时 存 储 器 只 能 寻 址 A13=l的 地 址 空 间（奇 数 片），A13=0的 另 一 半 地 址 空 间（偶 数 片）将 永 远 访 问 不 到。若 对 A13=0的 地 址 空 间（偶 数 片）进 行 访 问，只 能 错 误 地 访 问 到 A13=l的 对 应 空 间（奇 数 片）中 去。17.解:写 出 1100、1101.1110,1111对 应 的 汉 明 码.有 效 信 息 均 为 n=4位，假 设 有 效 信 息 用 b4b3b2bl表 示 校 验 位 位 数 k=

43、3位，（2=n+k+l）设 校 验 位 分 别 为 cl、c2、c 3,则 汉 明 码 共 4+3=7位,即：clc2b4c3b3b2bl校 验 位 在 汉 明 码 中 分 别 处 于 第 1、2、4 位 cl=b4 b3 blc2=b4 b2 blc3=b3 b2 abi当 有 效 信 息 为 1100时,c3c2cl=011,汉 明 码 为 HlOlOOo当 有 效 信 息 为 1101时，c3c2cl=100,汉 明 码 为 0011101。当 有 效 信 息 为 1110时，c3c2cl=101,汉 明 码 为 lOllllOo当 有 效 信 息 为 I I 时,c3c2cl=010,

44、汉 明 码 为 0110111。18.已 知 收 到 的 汉 明 码（按 配 偶 原 则 配 置）为 1100100,110011k 1100000,1100001,检 查 上 述 代 码 是 否 出 错？第 几 位 出 错？解：假 设 接 收 到 的 汉 明 码 为：cl c2 b4 c3 b3 b2 bJ纠 错 过 程 如 下:Pl=cr b4P2=c2 b4,P3=c3 b3b36 b2b2如 果 收 到 的 汉 明 码 为 效 信 息 为：1100如 果 收 到 的 汉 明 码 为 效 信 息 为：0110如 果 收 到 的 汉 明 码 为 效 信 息 为：0010如 果 收 到 的

45、汉 明 码 为 b r b rbl1100100,1100111,1100000,1100001,则 p3p2pl=011,则 p3p2pl=lll,则 p3p2pl=110,则 p3p2p1=001,说 明 代 码 有 错,说 明 代 码 有 错,说 明 代 码 有 错,说 明 代 码 有 错,第 3 位 第 7 位 第 6 位 第 1 位(b4(bl(b2(cl)出 错,出 错,出 错,出 错,有 有 有 有效 信 息 为：00012 2.某 机 字 长 16位，常 规 的 存 储 空 间 为 64K字，若 想 不 改 用 其 他 高 速 的 存 储 芯 片，而 使 访 存 速 度 提 高

46、 到 8 倍，可 采 取 什 么 措 施？画 图 说 明。解：若 想 不 改 用 高 速 存 储 芯 片，而 使 访 存 速 度 提 高 到 8 倍，可 采 取 八 体 交 叉 存 取 技 术，8 体 交 叉 访 问 时 序 如 下 图：启 动 存 储 体 0启 动 存 储 体 1启 动 存 储 体 2启 动 存 储 体 3启 动 存 储 体 4启 动 存 储 体 5启 动 存 储 体 6启 动 存 储 体 71 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1!-1-_ 1 1 1 11 1 1 11 1 1 1I l l i1 1 1 11 1 1 1-1 _1 _1-1

47、 _1 1 1 11 1 1 1-1 _1 _1-1 _ 1 1 1 1!_ _-单 体 访 存 周 期 A；118.什 么 是“程 序 访 问 的 局 部 性”？存 储 系 统 中 哪 级 采 用 了 程 序 访 问 的 局 部 性 原 理？解：程 序 运 行 的 局 部 性 原 理 指：在 一 小 段 时 间 内，最 近 被 访 问 过 的 程 序 和 数 据 很 可 能 再 次 被 访 问；在 空 间 上，这 些 被 访 问 的 程 序 和 数 据 往 往 集 中 在 小 片 存 储 区；在 访 问 顺 序 上，指 令 顺 序 执 行 比 转 移 执 行 的 可 能 性 大（大 约 5:

48、1）。存 储 系 统 中 Cache一 主 存 层 次 采 用 了 程 序 访 问 的 局 部 性 原 理。25.Cache做 在 CPU芯 片 内 有 什 么 好 处？将 指 令 Cache和 数 据 Cache分 开 又 有 什 么 好 处？答：Cache做 在 CPU芯 片 内 主 要 有 下 面 几 个 好 处：1）可 提 高 外 部 总 线 的 利 用 率。因 为 Cache在 CPU芯 片 内，CPU访 问 Cache时 不 必 占 用 外 部 总 线。2）Cache不 占 用 外 部 总 线 就 意 味 着 外 部 总 线 可 更 多 地 支 持 I/O 设 备 与 主 存 的

49、信 息 传 输，增 强 了 系 统 的 整 体 效 率。3）可 提 高 存 取 速 度。因 为 Cache与 CPU之 间 的 数 据 通 路 大 大 缩 短，故 存 取 速 度 得 以 提 高。将 指 令 Cache和 数 据 Cache分 开 有 如 下 好 处：1）可 支 持 超 前 控 制 和 流 水 线 控 制，有 利 于 这 类 控 制 方 式 卜 指 令 预 取 操 作 的 完 成。2）指 令 Cache可 用 R O M实 现，以 提 高 指 令 存 取 的 可 靠 性。3）数 据 Cache对 不 同 数 据 类 型 的 支 持 更 为 灵 活，既 可 支 持 整 数（例 3

50、2位），也 可 支 持 浮 点 数 据（如 6 4位）。补 充：Cache结 构 改 进 的 第 三 个 措 施 是 分 级 实 现，如 二 级 缓 存 结 构，即 在 片 内 Cache（L1）和 主 存 之 间 再 设 一 个 片 外 Cache（L2）,片 外 缓 存 既 可 以 弥 补 片 内 缓 存 容 量 不 够 大 的 缺 点，又 可 在 主 存与 片 内 缓 存 间 起 到 平 滑 速 度 差 的 作 用，加 速 片 内 缓 存 的 调 入 调 出 速 度。30.一 个 组 相 连 映 射 的 CACHE由 64块 组 成，每 组 内 包 含 4 块。主 存 包 含 4096块