计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题详解(完整资料).doc

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12. 设数据总线上接有A、B、C、D四个寄存器,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D→A、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D→总线; T1时刻完成总线→A; T2时刻完成A→总线; T3时刻完成总线→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的时间关系如图(1)所示。

cp脉冲ABC

总线busT三态门TcpD图(1)

(2)三态门1受T0+T1控制,以确保T0时刻D→总线,以及T1时刻总线→接收门1→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→接收门2→B。T0、T1、T2、T3波形图如图(2)所示。

A接收门1三态门2CPT0T1T2+T3T1T2T3BUS三态门1T0+T1接收门2T3DB图(2)

13. 什么是总线的数据传输率,它与哪些因素有关?

答:总线数据传输率即总线带宽,指单位时间内总线上传输数据的位数,通常用每秒传输信息的字节数来衡量。它与总线宽度和总线频率有关,总线宽度越宽,频率越快,数据传输率越高。

14. 设总线的时钟频率为8MHZ,一个总线周期等于一个时钟周期。如果一个总线周期中并行传送16位数据,试问总线的带宽是多少?

解:由于:f=8MHz,T=1/f=1/8M秒,一个总线周期等于一个时钟周期

所以:总线带宽=16/(1/8M) = 128Mbps

15. 在一个32位的总线系统中,总线的时钟频率为66MHZ,假设总线最短传输周期为4个时钟周期,试计算总线的最大数据传输率。若想提高数据传输率,可采取什么措施? 解:总线传输周期=4*1/66M秒

总线的最大数据传输率=32/(4/66M)=528Mbps

若想提高数据传输率,可以提高总线时钟频率、增大总线宽度或者减少总线传输周期包含的时钟周期个数。

16. 在异步串行传送系统中,字符格式为:1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。若要求每秒传送120个字符,试求传送的波特率和比特率。 解:一帧包含:1+8+1+2=12位 故波特率为:(1+8+1+2)*120=1440bps 比特率为:8*120=960bps

存储器

1. 解释概念:主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory。

答:主存:主存储器,用于存放正在执行的程序和数据。CPU可以直接进行随机读写,访问速度较高。

辅存:辅助存储器,用于存放当前暂不执行的程序和数据,以及一些需要永久保存的信息。

Cache:高速缓冲存储器,介于CPU和主存之间,用于解决CPU和主存之间速度不匹配问题。

RAM:半导体随机存取存储器,主要用作计算机中的主存。 SRAM:静态半导体随机存取存储器。 DRAM:动态半导体随机存取存储器。

ROM:掩膜式半导体只读存储器。由芯片制造商在制造时写入内容,以后只能读出而不能写入。

PROM:可编程只读存储器,由用户根据需要确定写入内容,只能写入一次。

EPROM:紫外线擦写可编程只读存储器。需要修改内容时,现将其全部内容擦除,然后再编程。擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷泄露而实现。

EEPROM:电擦写可编程只读存储器。 CDROM:只读型光盘。

Flash Memory:闪速存储器。或称快擦型存储器。

2. 计算机中哪些部件可以用于存储信息?按速度、容量和价格/位排序说明。

答:计算机中寄存器、Cache、主存、硬盘可以用于存储信息。 按速度由高至低排序为:寄存器、Cache、主存、硬盘; 按容量由小至大排序为:寄存器、Cache、主存、硬盘; 按价格/位由高至低排序为:寄存器、Cache、主存、硬盘。

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Cache-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目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?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 ×32位 = 160M位/秒 = 20MB/秒 = 5M字/秒

注意:字长32位,不是16位。(注:1ns=10-9s)

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