第4章习题解答.ppt
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第4章习题解答.ppt
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第4章习题解答,第1讲(P150)4.3、4.6、4.7、4.12第2讲(P150)4.11、4.13、4.14、4.15第3讲(P150)4.17、4.18、4.22、4.24、4.41、4.42第4讲(P151)4.25、4.28、4.32第5讲(P152)4.39,作业1,补充题1:
若某系统采用页式虚拟存储管理,页表放在主存中,如果一次内存访问使用50ns,访问一次主存需要多少时间?
如果增加TLB,忽略查找TLB表项占用的时间,并且75%的页表访问命中TLB,内存的有效访问时间是多少?
补充题2:
主存容量为4MB,虚存容量为1GB,则虚地址和物理地址各为多少位?
如果页面大小为4KB,则页表长度是多少?
作业2,3.存储器的层次结构主要体现在哪?
为什么要分这些层次?
计算机如何管理这些层次?
缓存-主存,主存-辅存这两个层次;缓存-主存解决速度问题;主存-辅存解决容量问题;主存与CACHE之间的信息流动由硬件自动完成;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,程序员可使用比主存实际物理地址空间大得多的虚拟地址空间编程,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。
这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说是透明的。
6.某机字长为32位,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。
字长32位32/8=4B4字节容量为64KB时按字节编址,其寻址范围就是64K;按字编址,其寻址范围为:
64KB/4B=16K,字节地址,字地址,7.一个容量为16K32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?
1K4位,2K8位,4K4位,16K1位,4K8位,8K8位。
地址线16K=21414根数据线32位32根总和14+32=46根选择不同的芯片时,各需要的片数为:
1K4:
(16K32)/(1K4)=168=128片2K8:
(16K32)/(2K8)=84=32片4K4位:
32;16K1:
32片;4K8:
16片;8K8:
=8片,11.一个8K8位的动态RAM芯片,其内部结构排列成256256形式,存取周期为0.1s。
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?
采用集中刷新方式刷新间隔为:
2ms,其中刷新死时间为:
2560.1s=25.6s;采用分散刷新方式刷新间隔为:
256(0.1s+0.1s)=51.2s,无死时间;采用异步刷新方式刷新间隔为:
2ms,死时间0.1s;,12.画出用10244位的存储芯片组成一个容量为64K8位的存储器逻辑框图。
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。
总片数=(64K8位)/(1K4位)=642=128确定各级的容量:
页面容量=总容量/页面数=64K8/4=16K8位组容量=页面容量/组数=16K8位/16=1K8位组内片数=组容量/片容量=1K8位/1K4位=2,13.设有一个64K8位的RAM芯片,试问该芯片共有多少个基本单元电路?
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址线和数据线,并说明有几种解答。
存储基元总数=64K8位=512K位=219位;设地址线根数为a,数据线根数为b,片容量为:
2ab=219;b=19a;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;,14.某8位微型机地址码为18位,若使用4K4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)若每个模块板为32K8位,共需几个模块板?
(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?
最大主存空间是:
2188位=256K8位=256KB模块板总数=256K8/32K8=8块板内片数=32K8位/4K4位=82=16片总片数=16片8=128片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,低12位为片内地址。
15.设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用(低电平有效)作访存控制信号,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(2K8位,4K4位,8K8位),RAM(1K4位,2K8位,4K8位),及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。
从上述规格中选用合适芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。
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。
地址空间分配系统程序区(ROM共4KB):
0000H-0FFFH用户程序区(RAM共12KB):
1000H-3FFFH确定芯片的数量及类型ROM:
选择4K4位芯片2片,位并联RAM:
选择4K8位芯片3片,字串联RAM1地址范围为:
1000H-1FFFHRAM2地址范围为:
2000H-2FFFHRAM3地址范围为:
3000H-3FFFH分配地址线A0A11对应片内地址A12A14片选信号A15对应G2A,G2B,ROM,1,RAM,1,RAM,2,RAM,3,74138,ROM,2,A,B,C,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,17.写出1100、1101、1110、1111对应的汉明码,前两位按偶校验,后两位奇校验。
有效信息均为n=4位,假设有效信息用b4b3b2b1表示校验位位数k=3位,(2k=n+k+1),为c1、c2、c4汉明码共4+3=7位,即:
c1c2b4c4b3b2b1偶校验c1=357=b4b3b1c2=367=b4b2b1c4=567=b3b2b1当有效信息为1100时,c1c2c4=011,汉明码为0111100。
当有效信息为1101时,c1c2c4=100,汉明码为1010101。
奇校验c1=357=b4b3b1c2=367=b4b2b1c4=567=b3b2b1当有效信息为1110时,c1c2c4=111,汉明码为1111110。
当有效信息为1111时,c1c2c4=000,汉明码为0010111。
18.已知收到的汉明码(按配偶原则配置)为1100100、1100111、1100000、1100001,检查上述代码是否出错?
第几位出错?
汉明码格式为:
c1c2b4c4b3b2b1P1=1357=c1b4b3b1P2=2367=c2b4b2b1P4=4567=c4b3b2b1如果收到的汉明码为1100100p1p2p4=011,第6位(b2)出错,有效信息为:
0110如果收到的汉明码为1100111p1p2p4=111,第7位(b1)出错,有效信息为:
0110如果收到的汉明码为1100000p1p2p4=110,第3位(b4)出错,有效信息为:
1000如果收到的汉明码为1100001p1p2p4=001,第4位(c4)出错,数据没错,有效信息为:
0001,22.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,而使访存速度提高到8倍,可采取什么措施?
画图说明。
采取八体交叉存取技术。
24.一个4体低位交叉的存储器,假设存取周期为T,CPU每隔1/4存取周期启动一个存储体,试问依次访问64个字需多少个存取周期?
64/4+(4-1)/4=16.751+(64-1)/4=16.75,25.什么是“程序访问的局部性”?
存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理?
程序的局部性原理,即程序在一定的时间段内通常只访问较小的地址空间,包含两种局部性:
时间:
最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问空间:
CPU很可能访问最近被访问过的地址单元附近的地址单元。
存储系统中Cache主存层次采用了程序访问的局部性原理。
28.设主存容量为256K字,Cache容量为2K字,块长为4.1)设计Cache地址格式,Cache中可装入多少块数据?
2)在直接映射方式下,设计主存地址格式。
3)在四路组相联方式下,设计主存地址格式。
4)在全相联映射方式下,设计主存地址格式。
5)若存储字长为32位,存储器按字节寻址,写出上述三种映射方式下主存的地址格式。
按字寻址主存容量256K字=218字地址线18位Cache容量2K字=211字地址线11位块长为4主存块数256K/4=64K地址线16位Cache块数2K/4=512地址线9位Cache块数为512块,格式直接映射下主存地址格式,在四路组相联方式下组内块数为4地址线2位组数512/4=128地址线7位全相联,5)若存储字长为32位,存储器按字节寻址,写出上述三种映射方式下主存的地址格式。
块容量432/8=16B地址4位直接映射下主存地址格式在四路组相联全相联,39.某磁盘存储器转速3000转/分,共有4个记录盘面,每毫米5道,每道记录信息12288字节,最小磁道直径为230mm,共有275道,求:
1)磁盘存储器的存储容量nks=427512288=13,516,800B2)最高位密度(最小磁道的位密度)和最低位密度。
3)磁盘数据传输率。
4)平均等待时间。
41.设有效信息为110,试用生成多项式G(x)=11011将其编成循环冗余校验码。
解:
有效信息110=M(x)=x2+x1由生成多项式11011=G(x)=x4+x3+x+1得校验码位数k=5-1=4将有效信息左移4位后再被G(x)模2除,得M(x)x4=1100000=x6+x5M(x)x4/G(x)=1100000/11011=所以M(x)X4+R(x)=1100000+1100=1101100为CRC码,100+1100/11011,42.有一个(7,4)码,生成多项式G(x)=x3+x+1,写出代码1001的循环冗余校验码。
解:
有效信息1001=M(x)=x3+1由生成多项式G(x)=x3+x+1得校验码位数k=4-1=3将有效信息左移3位后再被G(x)模2除,得M(x)x3=1001000=x6+x3M(x)x3/G(x)=1001000/1011=所以M(x)X3+R(x)=1001000+110=1001110为CRC码,1010+110/1011,补充题1:
若某系统采用页式虚拟存储管理,页表放在主存中,如果一次内存访问使用50ns,访问一次主存需要多少时间?
如果增加TLB,忽略查找TLB表项占用的时间,并且75%的页表访问命中TLB,内存的有效访问时间是多少?
解:
1)若页表放在主存内,要实现一次页面访问需要访问2次主存,第一次访问页表确定所存取页面的物理地址,第二次才是根据地址取页面数据,所以访问一次主存需要50*2=100ns2)0.75*50+0.25*100=62.5ns,补充题2:
主存容量为4MB,虚存容量为1GB,则虚地址和物理地址各为多少位?
如果页面大小为4KB,则页表长度是多少?
解:
1)虚存容量1GB对应地址为30位;主存容量4MB对应地址为22位;2)1GB/4KB=256K,
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