计算机组成原理(复习) (3)

解法2: 总线工作频率 = 66MHz/4 =16.5MHz 总线最大数据传输率=16.5MHz×4B =66MB/s
若想提高总线的数据传输率,可提高总线的时钟频率,或减少总线周期中的时钟个数,或增加总线宽度。

3.16 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 =1+8+1+2 =12位 波特率 =120帧/秒×12位=1440波特
比特率 = 1440波特×(8/12)=960bps或:比特率 = 120帧/秒×8 =960bps

第4章 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。

\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)

\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:如图

img

\7. 一个容量为16K×32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?

1K×4位,2K×8位,4K×4位,16K×1位,4K×8位,8K×8位

解:地址线和数据线的总和 = 14 + 32 = 46根;

选择不同的芯片时,各需要的片数为:

1K×4:(16K×32) / (1K×4) = 16×8 = 128片

2K×8:(16K×32) / (2K×8) = 8×4 = 32片

4K×4:(16K×32) / (4K×4) = 4×8 = 32片

16K×1:(16K×32)/ (16K×1) = 1×32 = 32片

4K×8:(16K×32)/ (4K×8) = 4×4 = 16片

8K×8:(16K×32) / (8K×8) = 2×4 = 8片

\9. 什么叫刷新?为什么要刷新?说明刷新有几种方法。

解:刷新:对DRAM定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,集中安排一段时间进行刷新,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;

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