计算机组成原理第三章第四章答案

第3章 习题解答

3-1 解释下列名词：

存储元，存储单元，存储体，存储容量，存取周期。

答：基本存储元是用来存储一位二进制信息0或1。

存储单元需要n 个存储元才能组成一个存储单元。

存储体是存储单元的集合。

存储容量就是存储器可以容纳的二进制信息的数量，常以字节（Byte ）为单位。

存储周期时间 是指存储器完成一次的存取操作所需的时间，即存储器进行两次连续、独立的操作（或读写）之间所需的时间，用TM 表示。

3-3 存储器的功能是什么？

答：存储器是计算机中信息的存放地，是CPU 与外界进行数据交流的窗口，是计算机中的核心组成部分。

3-6 为什么动态RAM 需要刷新？常用的刷新方式有哪几种？

答： 动态RAM 存在电容，电容放电需要刷新，常用的刷新有集中式刷新，分散式刷新，异步刷新三种

3-8 八体交叉主存系统，每体并行读出两个字，每字长两字节，主存周期为T ，求存储器最大频宽。

答： 频宽为单位时间读出的二进制位数 W=Q/T

Q 为读出信息的总量 Q=2×2×8B=32B

W=32B/T

3-9 设主存容量为4MB ，如果分别采用字为32位或16位编址，则需要地址码至少多少位？如果系统允许字节编址，则需要地址码至少多少位？

答： 4MB=4×220B=222B

32位编址 222B /22B=220 需要地址码为20位

16位编址 222B /2B=221 需要地址码为21位

允许字节编址 需要地址码为22位

3-11 设有一个具有14位地址和8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4K ×4位RAM 芯片组成，需要多少片？

（3）需要多少位地址作芯片选择？

答：(1) 14位 214B=24KB =16KB (2) 8244

8416=⨯=⨯K K 片 (3) 14位->12位 高2位地址作芯片选择。

3-12 有一个4K ×16位的存储器，由1K ×4位的DRAM 芯片构成（芯片内部结构是64×64），问：

（1）总共需要多少DRAM 芯片？

（2）设计此存储体组成框图。

（3）采用异步刷新方式，如单元刷新间隔不超过2ms ，则刷新信号周期是多少？

（4）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？

答：(1) 16444

1614=⨯=⨯K K 片 (2) 字向4片，位向4片组成4行×4列的矩阵,地址线A0-A9直接接1k ×4芯片的地址，A10和A11经译码器译出4根地址分别接向每一行的1k ×4芯片的片选信号，第一列1k ×4的4位数据线接总芯片的D0-D3,第二列1k ×4的4位数据线接总芯片的D4-D7，第三列1k ×4的4位数据线接总芯片的D8-D11, 第四列1k ×4的4位数据线接总芯片的D12-D15，

(3) 2ms/64=31.25üS 取31üS

(4) 64周期

3-14 某高速缓冲存储器与主存采用组相联映像方式，Cache 存储器容量为32字块，分为8组，主存容量为4096字块，每块64字。

（1）主存地址有多少位？

（2）主存地址字段如何划分？各字段各需要多少位？

解：(1) Cache 32字块为25 8组23

主存 4096×64=212×26==218 18位地址

主存地址字段如何划分为

B 1B 7B 6B 7B 3B 6B 4B 7B 5B 7B 2

设Cache 容量为3个字块，且开始时Cache 为空，求用FIFO 和LRU 算法时各自的命中率。

解： LRU 不中 中 FIFO 不中 中

B1 B1 1 B1 1 0

B7 B1 B7 1 B1 B7 1 1` 0

B6 B1 B7 B6 1 B1 B7 B6 1 2 1 0

B7 B1 B7 B6 1 B1 B7 B6 1 3 0 1

B3 B3 B7 B6 1 B7 B6 B3 1 0 1 2

B6 B1 B7 B6 1 B7 B6 B3 1 1 2 0

B4 B3 B4 B6 1 B6 B3 B4 1 2 0 1

B7 B7 B4 B6 1 B3 B4 B7 1 0 1 2

B5 B7 B4 B5 1 B4 B7 B5 1 1 2 0

B7 B7 B4 B6 1 B4 B7 B5 1 0 3 1

B2 B7 B2 B6 1 B7 B5 B2 1 1 0 2

LRU 为3/11 FIFO 为3/11

第4章 习题与解答

4-1什么是指令？什么是指令系统？如何评价一个指令系统的性能优劣？

答：指令就是要计算机执行某种操作的命令，因又称为机器指令。

一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。

从完备性，高效性、规整性和兼容性几个方面进行评价。

4-2 什么叫做寻址方式？寻址方式有哪几类？操作数基本寻址方式有哪几种？

每种寻址方式有效地址的数学形式如何表达？

答：所谓寻址方式，就是寻找该操作数或指令的有效地址的方式。寻址方式有2类, 寻找该操作数或指令的有效地址

答：操作数基本寻址方式有

(1）隐含寻址，指令中隐含着操作数的地址;

(2) 立即寻址指令的地址字段指出的不是操作数的地址，而是操作数本身;

(3) 寄存器寻址操作数放在CPU的通用寄存器中;

(4) 直接寻址 EA=(A)

(5) 间接寻址 EA=((A))

(6) 相对寻址方式 EA=(PC)+D

(7) 变址和基址寻址方式

(8) 复合寻址方式

(9) 块寻址方式

(10) 段寻址方式

4-3 某指令系统指令长16位，每个操作数据的地址码长6位，指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。若双操作数指令有K条，无操作数指令有L 条，问单操作数指令最多可能有多少条？

答：由于指令的总长度为16位, 操作数地址为6位,则

对于双操作数指令操作码长为 16-2×6=4位,

对于单操作数指令操作码长为 16-6=10位,

对于无操作数指令操作码长为 16位,

由于操作码可变，这样二地址指令操作码每减少一条，就可多构成26种一地址指令操作码，一地址指令操作码每减少一条，就可多构成26种零地址指令操作码，因二地址指令操作码有k条，则一地址指令最多有(24-k)×26条。设一地址指令有X条, 则零地址指令最多有((24-k)×26-X)×26条，己知无操作数指令有L条,

则有 X=(24-k)×26-L/26,如果L/26 不是整数,则取> L/26的最小整数。

4-4 在操作数的寻址方式中，①________寻址方式是指相对于当前PC所指向的存储单元偏移一个给定量的寻址方式。②_________寻址方式是指指令直接给出操作数。③_________寻址方式是指指令直接给出操作数的地址。④_________寻址方式是指操作数放在通用寄存器中。⑤_________寻址方式是指操作数的地址放在通用寄存器中。操作数的地址为某一寄存器的内容与指令中位移之和，则可以是⑥_________寻址方式、⑦_________寻址方式、⑧_________寻址方式。