第五章微机原理课后习题参考答案_2012
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习题五
一.思考题
⒈半导体存储器主要分为哪几类？简述它们的用途和区别。
答：
按照存取方式分，半导体存储器主要分为随机存取存储器RAM（包括静态RAM和动态RAM）和只读存储器ROM（包括掩膜只读存储器，可编程只读存储器，可擦除只读存储器和电可擦除只读存储器）。
RAM在程序执行过程中，能够通过指令随机地对其中每个存储单元进行读\写操作。一般来说，RAM中存储的信息在断电后会丢失，是一种易失性存储器；但目前也有一些RAM芯片，由于内部带有电池，断电后信息不会丢失，具有非易失性。RAM的用途主要是用来存放原始数据，中间结果或程序，与CPU或外部设备交换信息。
a、由电路结构的特点，可以保证存储的数据信息只要不断电，就不会丢失；不需要定时刷新，简化了外部电路。
b、相对动态RAM，存取速度更快。
c、内部电路结构复杂，集成度较低；制造价格成本较高。
d、双稳态触发电路总有一个处于导通状态，使得静态RAM的电功耗较大。
e、一般用作高速缓冲存储器（cache）。
DRAM的应用特点主要有：
⒉巳知一个DRAM芯片外部引脚信号中有4条数据线，7条地址线，计算其存储容量。7答：421284位。
M
3.某存储芯片上有1024个存储单元，每个存储单元可存放4位二进制数值，则该存储芯片的存储容量是多少字节。
答：512B。
4.某RAM芯片的存储容量为1024×8位，该芯片的外部引脚最少应有几条？其中几条地址线？几条数据线？若已知某RAM芯片引脚中有13条地址线，8条数据线，那么该芯片的存储容量是多少？（本题表述的不够清楚）
7CE OE
2764A12～A0D
7～D
0CE WE OE
1# 6264A12～A0D
7～D
0CE WE OE
Leabharlann Baidu2# 6264A
12～A
0D
7～D
0≥1
≥1MEMW
MEMRA12～A0D
7～D0第9题808CPU最小方式系统8KBROM、16KBRAM存储器电路连接图
假设工作在最小模式下。试计算确定各个存储芯片的地址空间。
⒍简述存储器芯片中存储单元数量、存储位数与所连接的总线数量的对应关系。
答：
存储单元数=2；（M为地址线数量）；
数据线数=存储单元的存储位数。
⒎简述CPU与Cache、主存、外（辅）存之间的关系。
答：
CPU可直接用指令对内存储器进行读/写访问。为了解决和协调容量、速度、价格之间的矛盾，在主存和CPU之间增加速度更高、但容量较小的高速缓冲存储器（cache）来提高CPU的存取速度。外存的容量最大，每单位存储容量的相对价格最低，但访问速度也是较慢的。
答：
用线选法控制片选端，至少需要1条片选地址线；若采用部分译码法控制片选端，至少需要1条片选地址线；采用全部译码法控制片选端，则需要全部的高位片选地（对于该题为7条）址线。
7.设某微型机的内存RAM区的容量为128KB，若用2164(64K*1位)芯片构成这样的存储器，需多少片2164？至少需多少根地址线？其中多少根用于片内寻址？多少根用于片选译码？
⒌简述线选、部分译码和全译码的应用特点。
答：
线选的应用特点是不需要地址译码设备，线路简单，适用于连接存储芯片数量较少的场合；部分译码方式由于一定有一些未参与实际译码的地址线，他们的取值具有“无关性”，既可以为1，也可以为0，因此采用部分译码法虽然可以简化译码电路，但每个存储单元必将对应多个地址，出现“地址重叠”的现象，一部分地址空间将被浪费。因此在系统存储容量要求不大的情况下，适合采用该译码方式；在全译码方式下，全部20位地址总线信号都参加译码，存储器芯片上的每一个单元在整个内存空间中具有唯一的一个地址，不会出现“地址重叠”的问题。
答：
9.选用8088CPU设计一个微处理器系统，要求存储器的容量为8KB的EPROM，采用2764芯片（8K×8位）；RAM的容量为16KB，采用6264芯片（8K×8位）。连接电路如下图所示。
MR
IO/M
RD
74LS138A19A18A17A16A15A14A13&G1G
2AG2BCB
AY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y
CPU的数据总线和存储器的数据线直接连接。当需要进行位扩充时，各芯片的数据线分别连接到数据总线的不同位线上，CPU需一次选中多片并从多片芯片上读\写一个字节的数据。当需要进行字扩充时，各存储芯片的数据线均连接到数据总线上，CPU只能选中其中的一个芯片，并从该片中读\写一个字节数据。
2)、存储器与CPU控制总线的连接
⒏简述存储芯片的位扩充和字扩充的意义。
答：
位扩充指的是对存储单元的位数不足8位的芯片，通过多片“并联”的连接方式，扩充为8位的存储位数。字扩充是对存储器容量的扩充，或称对存储单元数量的扩充。
二.综合题
⒈已知一个SRAM芯片的容量为16K×4位，该芯片的地址线为多少条？数据线为多少条？
答：
芯片容量为213B=8KB，所以该芯片的地址线为14条，数据线为4条。
而ROM在微机系统运行过程中，只能对其进行读操作，不能随机地进行写操作。断电后ROM中的信息不会消失，具有非易失性。ROM通常用来存放相对固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形符号等。
根据制造工艺的不同，随机读写存储器RAM主要有双极型和MOS型两类。双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储器；MOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适用于内存储器。
⒉存储芯片结构由哪几部分组成？简述各部分的主要功能。
答：
存储芯片通常由存储体、地址寄存器、地址译码器、数据寄存器、读\写驱动电路及控制电路等部分组成。
存储体是存储器芯片的核心，它由多个基本存储单元组成，每个基本存储单元可存储一位二进制信息，具有0和1两种状态。每个存储单元有一个唯一的地址，供CPU访问。
地址寄存器用来存放CPU访问的存储单元地址，该地址经地址译码器译码后选中芯片内某个指定的存储单元。通常在微机中，访问地址由地址锁存器提供，存储单元地址由地址锁存器输出后，经地址总线送到存储器芯片内直接进行译码。
地址译码器的作用就是用来接收CPU送来的地址信号并对它进行存储芯片内部的“译码”，选择与此地址相对应的存储单元，以便对该单元进行读\写操作。
答：2764的存储地址为8E000H~8FFH;1#6264的存储地址为82000H~83FFFH；2#6264的存储地址为800H~81FFFH.
10.在第8题的基础上，若仍选用1片2764增加8KB的ROM，选用1片6264增加8KB的RAM。试画出电路连接示意图，并确定扩充芯片的地址空间。
答：2#2764地址空间为8C000H~8DFFFH，3#6264地址空间为84000H~85FFFH。应该是一个或门
a、集成度高、功耗小，制作成本低，适合制作大规模和超大规模集成电路，微机内存储器几乎都是由DRAM组成。
b、由于电容存在漏电现象，存储的数据不能长久保存，因此需要专门的动态刷新电路，定期给电容补充电荷，以避免存储数据的丢失或歧变。
⒋与存储器连接时，三总线应如何实现连接？
答：1)、存储器与CPU数据总线的连接
存储器与CPU控制总线的连接的控制信号主要有：
地址锁存允许信号、读\写对象选择信号、读写选通信号、准备就绪信号等。存储器的控制信号将与CPU上述的对应信号线连接。
3)、存储器与CPU地址总线的连接
存储器与CPU地址总线的连接涉及译码和寻址问题。通过全译码或部分译码，可以规划设计微机系统中存储器的地址空间分配，将整个地址空间合理地分配到ROM和RAM等不同类型的存储器上。将构成存储器的各个存储芯片的地址信号线与CPU地址总线中低位相连接；CPU地址总线的高位地址线连接译码器，产生并送出片选信号，连接到对应芯片的片选信号引脚；或将高位地址线直接连接到芯片的选引脚。
答：
该芯片外部引脚最少应有18条；其中10条地址线，8条数据线。
芯片的存储容量是8KB。
5.在部分译码电路中，若CPU的地址线A
15、A
14和A
13未参加译码，则存储单元的重复地址有多少个。
答：238个。
6.假设选用一片6264芯片（8K*8位）和一片2764芯片（8K*8位）构成内存储系统。采用线选法控制片选端，至少需要多少条片选地址线？若采用部分译码法控制片选端，至少需要多少条片选地址线？采用全部译码法控制片选端，则需要多少条的片选地址线？
答：
需16片2164；至少需17根地址线；其中16根用于片内寻址；1根用于片选译码。
8.设有一个存储器系统，由2个8KB的6264SRAM芯片构成。其中1#芯片的地址范围为0A6000H~0A7FFFH，2#芯片的地址范围为0AA000H~0ABFFFH，下图画出了74LS138译码器、存储器与8088CPU的连接图，但只画出了连线图的一部分，请将电路连接图补充完整。
读\写控制电路产生并提供片选和读\写控制逻辑信号，用来完成对被选中单元中各数据位的读\写操作。
数据寄存器用于暂时存放从存储单元读出的数据，或暂时存放从CPU送来的要写入存储器的数据。暂存的目的是为了协调CPU和存储器之间在速度上的差异。⒊简述SRAM和DRAM的应用特点。
答：
SRAM具有鲜明的应用特点：
一.思考题
⒈半导体存储器主要分为哪几类？简述它们的用途和区别。
答：
按照存取方式分，半导体存储器主要分为随机存取存储器RAM（包括静态RAM和动态RAM）和只读存储器ROM（包括掩膜只读存储器，可编程只读存储器，可擦除只读存储器和电可擦除只读存储器）。
RAM在程序执行过程中，能够通过指令随机地对其中每个存储单元进行读\写操作。一般来说，RAM中存储的信息在断电后会丢失，是一种易失性存储器；但目前也有一些RAM芯片，由于内部带有电池，断电后信息不会丢失，具有非易失性。RAM的用途主要是用来存放原始数据，中间结果或程序，与CPU或外部设备交换信息。
a、由电路结构的特点，可以保证存储的数据信息只要不断电，就不会丢失；不需要定时刷新，简化了外部电路。
b、相对动态RAM，存取速度更快。
c、内部电路结构复杂，集成度较低；制造价格成本较高。
d、双稳态触发电路总有一个处于导通状态，使得静态RAM的电功耗较大。
e、一般用作高速缓冲存储器（cache）。
DRAM的应用特点主要有：
⒉巳知一个DRAM芯片外部引脚信号中有4条数据线，7条地址线，计算其存储容量。7答：421284位。
M
3.某存储芯片上有1024个存储单元，每个存储单元可存放4位二进制数值，则该存储芯片的存储容量是多少字节。
答：512B。
4.某RAM芯片的存储容量为1024×8位，该芯片的外部引脚最少应有几条？其中几条地址线？几条数据线？若已知某RAM芯片引脚中有13条地址线，8条数据线，那么该芯片的存储容量是多少？（本题表述的不够清楚）
7CE OE
2764A12～A0D
7～D
0CE WE OE
1# 6264A12～A0D
7～D
0CE WE OE
Leabharlann Baidu2# 6264A
12～A
0D
7～D
0≥1
≥1MEMW
MEMRA12～A0D
7～D0第9题808CPU最小方式系统8KBROM、16KBRAM存储器电路连接图
假设工作在最小模式下。试计算确定各个存储芯片的地址空间。
⒍简述存储器芯片中存储单元数量、存储位数与所连接的总线数量的对应关系。
答：
存储单元数=2；（M为地址线数量）；
数据线数=存储单元的存储位数。
⒎简述CPU与Cache、主存、外（辅）存之间的关系。
答：
CPU可直接用指令对内存储器进行读/写访问。为了解决和协调容量、速度、价格之间的矛盾，在主存和CPU之间增加速度更高、但容量较小的高速缓冲存储器（cache）来提高CPU的存取速度。外存的容量最大，每单位存储容量的相对价格最低，但访问速度也是较慢的。
答：
用线选法控制片选端，至少需要1条片选地址线；若采用部分译码法控制片选端，至少需要1条片选地址线；采用全部译码法控制片选端，则需要全部的高位片选地（对于该题为7条）址线。
7.设某微型机的内存RAM区的容量为128KB，若用2164(64K*1位)芯片构成这样的存储器，需多少片2164？至少需多少根地址线？其中多少根用于片内寻址？多少根用于片选译码？
⒌简述线选、部分译码和全译码的应用特点。
答：
线选的应用特点是不需要地址译码设备，线路简单，适用于连接存储芯片数量较少的场合；部分译码方式由于一定有一些未参与实际译码的地址线，他们的取值具有“无关性”，既可以为1，也可以为0，因此采用部分译码法虽然可以简化译码电路，但每个存储单元必将对应多个地址，出现“地址重叠”的现象，一部分地址空间将被浪费。因此在系统存储容量要求不大的情况下，适合采用该译码方式；在全译码方式下，全部20位地址总线信号都参加译码，存储器芯片上的每一个单元在整个内存空间中具有唯一的一个地址，不会出现“地址重叠”的问题。
答：
9.选用8088CPU设计一个微处理器系统，要求存储器的容量为8KB的EPROM，采用2764芯片（8K×8位）；RAM的容量为16KB，采用6264芯片（8K×8位）。连接电路如下图所示。
MR
IO/M
RD
74LS138A19A18A17A16A15A14A13&G1G
2AG2BCB
AY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y
CPU的数据总线和存储器的数据线直接连接。当需要进行位扩充时，各芯片的数据线分别连接到数据总线的不同位线上，CPU需一次选中多片并从多片芯片上读\写一个字节的数据。当需要进行字扩充时，各存储芯片的数据线均连接到数据总线上，CPU只能选中其中的一个芯片，并从该片中读\写一个字节数据。
2)、存储器与CPU控制总线的连接
⒏简述存储芯片的位扩充和字扩充的意义。
答：
位扩充指的是对存储单元的位数不足8位的芯片，通过多片“并联”的连接方式，扩充为8位的存储位数。字扩充是对存储器容量的扩充，或称对存储单元数量的扩充。
二.综合题
⒈已知一个SRAM芯片的容量为16K×4位，该芯片的地址线为多少条？数据线为多少条？
答：
芯片容量为213B=8KB，所以该芯片的地址线为14条，数据线为4条。
而ROM在微机系统运行过程中，只能对其进行读操作，不能随机地进行写操作。断电后ROM中的信息不会消失，具有非易失性。ROM通常用来存放相对固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形符号等。
根据制造工艺的不同，随机读写存储器RAM主要有双极型和MOS型两类。双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储器；MOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适用于内存储器。
⒉存储芯片结构由哪几部分组成？简述各部分的主要功能。
答：
存储芯片通常由存储体、地址寄存器、地址译码器、数据寄存器、读\写驱动电路及控制电路等部分组成。
存储体是存储器芯片的核心，它由多个基本存储单元组成，每个基本存储单元可存储一位二进制信息，具有0和1两种状态。每个存储单元有一个唯一的地址，供CPU访问。
地址寄存器用来存放CPU访问的存储单元地址，该地址经地址译码器译码后选中芯片内某个指定的存储单元。通常在微机中，访问地址由地址锁存器提供，存储单元地址由地址锁存器输出后，经地址总线送到存储器芯片内直接进行译码。
地址译码器的作用就是用来接收CPU送来的地址信号并对它进行存储芯片内部的“译码”，选择与此地址相对应的存储单元，以便对该单元进行读\写操作。
答：2764的存储地址为8E000H~8FFH;1#6264的存储地址为82000H~83FFFH；2#6264的存储地址为800H~81FFFH.
10.在第8题的基础上，若仍选用1片2764增加8KB的ROM，选用1片6264增加8KB的RAM。试画出电路连接示意图，并确定扩充芯片的地址空间。
答：2#2764地址空间为8C000H~8DFFFH，3#6264地址空间为84000H~85FFFH。应该是一个或门
a、集成度高、功耗小，制作成本低，适合制作大规模和超大规模集成电路，微机内存储器几乎都是由DRAM组成。
b、由于电容存在漏电现象，存储的数据不能长久保存，因此需要专门的动态刷新电路，定期给电容补充电荷，以避免存储数据的丢失或歧变。
⒋与存储器连接时，三总线应如何实现连接？
答：1)、存储器与CPU数据总线的连接
存储器与CPU控制总线的连接的控制信号主要有：
地址锁存允许信号、读\写对象选择信号、读写选通信号、准备就绪信号等。存储器的控制信号将与CPU上述的对应信号线连接。
3)、存储器与CPU地址总线的连接
存储器与CPU地址总线的连接涉及译码和寻址问题。通过全译码或部分译码，可以规划设计微机系统中存储器的地址空间分配，将整个地址空间合理地分配到ROM和RAM等不同类型的存储器上。将构成存储器的各个存储芯片的地址信号线与CPU地址总线中低位相连接；CPU地址总线的高位地址线连接译码器，产生并送出片选信号，连接到对应芯片的片选信号引脚；或将高位地址线直接连接到芯片的选引脚。
答：
该芯片外部引脚最少应有18条；其中10条地址线，8条数据线。
芯片的存储容量是8KB。
5.在部分译码电路中，若CPU的地址线A
15、A
14和A
13未参加译码，则存储单元的重复地址有多少个。
答：238个。
6.假设选用一片6264芯片（8K*8位）和一片2764芯片（8K*8位）构成内存储系统。采用线选法控制片选端，至少需要多少条片选地址线？若采用部分译码法控制片选端，至少需要多少条片选地址线？采用全部译码法控制片选端，则需要多少条的片选地址线？
答：
需16片2164；至少需17根地址线；其中16根用于片内寻址；1根用于片选译码。
8.设有一个存储器系统，由2个8KB的6264SRAM芯片构成。其中1#芯片的地址范围为0A6000H~0A7FFFH，2#芯片的地址范围为0AA000H~0ABFFFH，下图画出了74LS138译码器、存储器与8088CPU的连接图，但只画出了连线图的一部分，请将电路连接图补充完整。
读\写控制电路产生并提供片选和读\写控制逻辑信号，用来完成对被选中单元中各数据位的读\写操作。
数据寄存器用于暂时存放从存储单元读出的数据，或暂时存放从CPU送来的要写入存储器的数据。暂存的目的是为了协调CPU和存储器之间在速度上的差异。⒊简述SRAM和DRAM的应用特点。
答：
SRAM具有鲜明的应用特点：