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计算机组成原理答案(唐朔飞)

计算机组成原理答案(唐朔飞)

ouyangeastsea
2009-03-05 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《计算机组成原理答案(唐朔飞)pdf》,可适用于其他资料领域

习习题题与与题题解解(())主讲:赵青苹主讲:赵青苹王换招王换招目目录录第一篇第一篇概论概论第一章第一章计算机系统概论计算机系统概论第二篇第二篇计算机系统硬件结构计算机系统硬件结构第三章第三章系统总线系统总线第四章第四章存储器存储器第五章第五章输入输出系统输入输出系统计算机系统概论计算机系统概论第第一一章章什么是什么是计算机系统计算机系统、计算机、计算机硬件硬件和计算机和计算机软件软件?硬件和软件哪?硬件和软件哪个个更重要更重要??解:解:PP计算机系统计算机系统计算机硬件、计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑软件和数据通信设备的物理或逻辑的的综合体综合体。。计算机硬件计算机硬件计算机的计算机的物理物理实体实体。。计算机软件计算机软件计算机运行所计算机运行所需的需的程序程序及相关资料。及相关资料。硬件和软件在计算机系统中相硬件和软件在计算机系统中相互依存缺一不可因此互依存缺一不可因此同样重同样重要要。。冯冯··诺依曼计算机的特点诺依曼计算机的特点是什是什么?么?解:冯氏计算机的解:冯氏计算机的特点特点是:是:PP··由运算器、控制器、存储器、由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备输入设备、输出设备五大部件组成五大部件组成··指令和数据以指令和数据以同一形式同一形式(二进(二进制形式)存于存储器中制形式)存于存储器中··指令由操作码、地址码指令由操作码、地址码两大部两大部分分组成组成··指令在存储器中指令在存储器中顺序存放顺序存放通通常常自动顺序取出执行自动顺序取出执行··以以运算器为中心运算器为中心(原始冯氏(原始冯氏机)。机)。解释下列概念:解释下列概念:主机、主机、CPUCPU、、主存、存储单元、存主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。长、指令字长。解:解:PP主机主机是计算机硬件的是计算机硬件的主体主体部分部分由由CPUMMCPUMM((主存或内主存或内存)组成存)组成CPUCPU中央处理器(机)中央处理器(机)是计算机硬件的是计算机硬件的核心核心部件部件由运算由运算器器控制器控制器组成组成主存主存计算机中存放正在计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器为计运行的程序和数据的存储器为计算机的主要工作存储器可随机存算机的主要工作存储器可随机存取取存储单元存储单元可可存放一个机存放一个机器字器字并并具有特定存储地址具有特定存储地址的存储单的存储单位位存储元件存储元件存储一位二进存储一位二进制信息制信息的物理元件是存储器中最的物理元件是存储器中最小的存储单位又叫小的存储单位又叫存储基元存储基元或或存存储元储元不能单独存取不能单独存取存储字存储字一个存储单元所一个存储单元所存二进制代码的存二进制代码的逻辑单位逻辑单位存储字长存储字长一个存储单元一个存储单元所存所存二进制代码的位数二进制代码的位数存储容量存储容量存储器中可存存储器中可存二进制代码的二进制代码的总量总量机器字长机器字长CPUCPU能能同时处同时处理理的数据位数的数据位数指令字长指令字长一条指令的一条指令的二二进制代码进制代码位数位数解释下列解释下列英文缩写的中文含英文缩写的中文含义义::CPUCPU、、PCPC、、IRIR、、CUCU、、ALUALU、、ACCACC、、MQMQ、、XX、、MARMAR、、MDRMDR、、IOIO、、MIPSMIPS、、CPICPI、、FLOPSFLOPS解:解:CPUCPUCentralProcessingCentralProcessingUnitUnit中央处理机(器)中央处理机(器)见见题题PCPCProgramCounterProgramCounter程程序计数器序计数器存放当前欲执行指令的地存放当前欲执行指令的地址址并可并可自动计数形成下一条指令地自动计数形成下一条指令地址址的计数器的计数器IRIRInstructionRegisterInstructionRegister指令寄存器指令寄存器存放当前正在执行的指存放当前正在执行的指令令的寄存器的寄存器CUCUControlUnitControlUnit控制控制单元单元(部件)控制器中(部件)控制器中产生微操产生微操作命令序列作命令序列的部件为控制器的核的部件为控制器的核心部件心部件ALUALUArithmeticLogicArithmeticLogicUnitUnit算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元运算器运算器中中完成算术逻辑运算完成算术逻辑运算的逻辑部件的逻辑部件ACCACCAccumulatorAccumulator累加累加器器运算器中运算前存放操作数、运算器中运算前存放操作数、运算后运算后存放运算结果存放运算结果的寄存器的寄存器MQMQMultiplierMultiplierQuotientQuotientRegisterRegister乘商寄存器乘商寄存器乘法运算乘法运算时时存放乘数存放乘数、除法时、除法时存放商存放商的寄存的寄存器。器。XX此字母没有专指的缩写此字母没有专指的缩写含义可以用作任一部件名在此含义可以用作任一部件名在此表示表示操作数寄存器操作数寄存器即运算器中工即运算器中工作寄存器之一用来作寄存器之一用来存放操作数存放操作数MARMARMemoryAddressMemoryAddressRegisterRegister存储器地址寄存器存储器地址寄存器内内存中用来存中用来存放欲访问存储单元地址存放欲访问存储单元地址的寄存器的寄存器MDRMDRMemoryDataMemoryDataRegisterRegister存储器数据缓冲寄存存储器数据缓冲寄存器器主存中用来主存中用来存放存放从某单元从某单元读读出出、或、或写入写入某存储单元某存储单元数据的寄存数据的寄存器器IOIOInputOutputInputOutputequipmentequipment输入输入输出设备输出设备为为输入设备和输出设备的总称用于输入设备和输出设备的总称用于计算机计算机内部和外界信息的转换与传内部和外界信息的转换与传送送MIPSMIPSMillionMillionInstructionPerSecondInstructionPerSecond每秒每秒执行百万条指令数执行百万条指令数为计算机运算为计算机运算速度指标的一种速度指标的一种计量单位计量单位CPICPICyclePerCyclePerInstructionInstruction执行一条指令所需执行一条指令所需时钟周期数时钟周期数计算机运算速度指标计算机运算速度指标计量单位计量单位之一之一FLOPSFloatingPointOperationPerSecond每秒浮点运算次数计算机运算速度计量单位之一。指令和数据指令和数据都存于存储都存于存储器中器中,,计算机如何计算机如何区分区分它们?它们?解:计算机硬件主要解:计算机硬件主要通过不通过不同的时间段同的时间段来区分指令和数据来区分指令和数据即:即:取指周期取指周期(或取指微程序)(或取指微程序)取出的既为指令取出的既为指令执行周期执行周期(或(或相应微程序)取出的既为数据。相应微程序)取出的既为数据。另外也可另外也可通过地址来源区通过地址来源区分分从从PCPC指出的存储单元取出指出的存储单元取出的是指令由的是指令由指令地址码指令地址码部分提部分提供操作数地址。供操作数地址。返回返回目录目录系系统统总总线线第第三三章章什么是什么是总线总线?总线传输有何?总线传输有何特点特点?为了减轻总线负载总线上的?为了减轻总线负载总线上的部件部件应具备什么特点?应具备什么特点?解:总线是解:总线是多个部件共享多个部件共享的传的传输部件输部件总线传输的总线传输的特点特点是:某一时刻是:某一时刻只能有一路信息在总线上传输只能有一路信息在总线上传输即分即分时使用时使用为了减轻总线负载总线上的为了减轻总线负载总线上的部件应通过部件应通过三态驱动缓冲电路三态驱动缓冲电路与总线与总线连通。连通。为什么要设置为什么要设置总线判优控总线判优控制制?常见的集中式总线控制有?常见的集中式总线控制有几种几种??各有何各有何特点特点?哪种方式响应时间?哪种方式响应时间最最快快?哪种方式对电路故障?哪种方式对电路故障最敏感最敏感??解:总线判优控制解:总线判优控制解决多个部解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问件同时申请总线时的使用权分配问题题常见的集中式总线控制有常见的集中式总线控制有三三种种::链式查询、计数器查询、独立请求链式查询、计数器查询、独立请求特点:特点:链式查询方式连线简链式查询方式连线简单易于扩充单易于扩充对电路故障最敏感对电路故障最敏感计数器查询方式计数器查询方式优先级设置较灵活优先级设置较灵活对故障不敏感连线及控制过程较复对故障不敏感连线及控制过程较复杂独立请求方式杂独立请求方式判优速度最快判优速度最快但但硬件器件用量大连线多成本较硬件器件用量大连线多成本较高。高。解释下列概念解释下列概念:总线的主:总线的主设备(或主模块)、总线的从设备设备(或主模块)、总线的从设备(或从模块)、总线的传输周期和(或从模块)、总线的传输周期和总线的通信控制。总线的通信控制。解:解:总线的主设备总线的主设备(主模块)(主模块)指一次总线传输期间指一次总线传输期间拥有总线控拥有总线控制权制权的设备(模块)的设备(模块)总线的从设备总线的从设备(从模块)(从模块)指一次总线传输期间指一次总线传输期间配合配合主设备主设备完成传输的设备(模块)它只能完成传输的设备(模块)它只能被动接受被动接受主设备发来的命令主设备发来的命令总线的传输周期总线的传输周期总总线完成线完成一次完整而可靠的传一次完整而可靠的传输输所需时间所需时间总线的通信控制总线的通信控制指指总线传送过程中双方的总线传送过程中双方的时间时间配合方式配合方式。。试试比较同步通信和异步通比较同步通信和异步通信信。。解:解:同步通信同步通信由统一时钟控制由统一时钟控制的通信的通信控制方式简单灵活性控制方式简单灵活性差当系统中各部件工作速度差异差当系统中各部件工作速度差异较大时总线工作效率明显下降。较大时总线工作效率明显下降。适合于速度差别不大的场合适合于速度差别不大的场合异步通信异步通信不由统一时钟控不由统一时钟控制的通信制的通信部件间部件间采用应答方式采用应答方式进进行联系控制方式较同步复杂灵行联系控制方式较同步复杂灵活性高当系统中各部件工作速度活性高当系统中各部件工作速度差异较大时有利于提高总线工作差异较大时有利于提高总线工作效率。效率。为什么说为什么说半同步通信同半同步通信同时保留时保留了同步通信和异步通信的了同步通信和异步通信的特点?特点?解:解:半同步通信半同步通信既能像既能像同步通信同步通信那样那样由统一时钟控制由统一时钟控制又能像又能像异异步通信步通信那样那样允许传输时间不一允许传输时间不一致致因此因此工作效率介于两者之工作效率介于两者之间间。。为什么要设置为什么要设置总线标总线标准准?你知道目前?你知道目前流行的总线标准流行的总线标准有哪些?什么叫有哪些?什么叫plugandplugandplayplay??哪些总线有哪些总线有这一特点?这一特点?解:解:总线标准的设置总线标准的设置主要解决不主要解决不同厂家各类模块化产品的同厂家各类模块化产品的兼容兼容问问题题目前流行的总线标准有:目前流行的总线标准有:ISAISA、、EISAEISA、、PCIPCI等等plugandplayplugandplay即插即即插即用用EISAEISA、、PCIPCI等具有此功能。等具有此功能。画一个具有画一个具有双向传输功能的总线双向传输功能的总线逻辑逻辑图。图。解:此题实际上是要求设计一个解:此题实际上是要求设计一个双向总线收双向总线收发器发器设计要素为设计要素为三态三态、、方向、使能方向、使能等控制功能等控制功能的实现可参考的实现可参考LSLS等总线缓冲器芯片内部等总线缓冲器芯片内部电路。电路。逻辑图逻辑图如下:如下:((nn位)位)GDIRABAnBn………………………………设数据总线上接有设数据总线上接有AA、、BB、、CC、、DD四个寄存器要求选用四个寄存器要求选用合适的合适的系列芯片系列芯片完成下列逻完成下列逻辑设计:辑设计:(())设计一个电路在同一时设计一个电路在同一时间实现间实现DD→→AA、、DD→→BB和和DD→→CC寄存寄存器间的传送器间的传送(())设计一个电路实现下列设计一个电路实现下列操作:操作:TT时刻完成时刻完成DD→→总线总线TT时刻完成时刻完成总线总线→→AATT时刻完成时刻完成AA→→总线总线TT时刻完成时刻完成总线总线→→BB。。解:解:(()采用)采用三态输出三态输出的的DD型寄存器型寄存器LSLS做做AA、、BB、、CC、、DD四个寄存器其四个寄存器其输出可直接挂总线输出可直接挂总线。。AA、、BB、、CC三个寄存三个寄存器的输入器的输入采用同一脉冲打入采用同一脉冲打入。注意。注意OEOE为为电平控制电平控制与打入脉冲间的时间配合关系与打入脉冲间的时间配合关系为:为:OEOE::CPCP::令:令:BUSBUS®®A=BUSA=BUS®®B=BUSB=BUS®®C=CPC=CPDD®®BUS=BUS=OEOE当当CPCP前沿到来时将前沿到来时将DD®®AA、、BB、、CC。。现以现以位总线为例设计此电路如下图示:位总线为例设计此电路如下图示:数据总线数据总线DDDDBUSBUS®®AAQQQQOEOEDDDDDDQQQQOEOEDDDDAAQQQQOEOEDDDDBBQQQQOEOEDDDDCCBUSBUS®®CCBUSBUS®®BBBUSBUS®®DDDD®®BUSBUSCC®®BUSBUSBB®®BUSBUSAA®®BUSBUS(()寄存器设置同()寄存器设置同()由于本)由于本题中发送、接收不在同一节拍因此总题中发送、接收不在同一节拍因此总线需设线需设锁存器缓冲锁存器缓冲锁存器采用锁存器采用LSLS((电平使能输入)。节拍、脉电平使能输入)。节拍、脉冲配合关系如下:冲配合关系如下:时钟:时钟:CLKCLK::节拍电平:节拍电平:TiTi::打入脉冲:打入脉冲:PiPi::图中脉冲图中脉冲包包在电平中为了在电平中为了留有留有较多的较多的传送时间脉冲设置在靠近电平传送时间脉冲设置在靠近电平后后沿处沿处。。节拍、脉冲分配逻辑如下:节拍、脉冲分配逻辑如下:二位二位格雷格雷码同码同步计步计数器数器GYGYYYYYAABYBYCLKCLKPPPPPPPPTTTTTTTTTTTTTTTT节拍、脉冲时序图如下:节拍、脉冲时序图如下:时钟:时钟:CLKCLK::输出:输出:TT::TT::TT::TT::输入:输入:PP::PP::PP::以以位总线为例电路设计如下:位总线为例电路设计如下:(图中(图中AA、、BB、、CC、、DD四个寄存器与数据总线的连接四个寄存器与数据总线的连接方法同上。)方法同上。)>=>=QQQQOEOEDDDDAAQQQQOEOEDDDDBBBUSBUS®®BBDD®®BUSBUSCC®®BUSBUSBB®®BUSBUSAA®®BUSBUSBUSBUS®®AAQQQQOEOEDDDDDDBUSBUS®®DDQQQQOEGOEGDDDDQQQQOEOEDDDDBUSBUS®®CCCC>=>=TTTTTTTT数据总线(数据总线(D~DD~D))令:令:AA®®BUS=BUS=TTDD®®BUS=BUS=TTBUSBUS®®A=PA=PBUSBUS®®B=PB=P返回目录返回目录存存储储器器第第四四章章说明存取周期和存取时间的说明存取周期和存取时间的区区别别。。解:存取周期和存取时间的主要解:存取周期和存取时间的主要区区别别是:是:存取时间仅为完成一次操作的时存取时间仅为完成一次操作的时间间而存取周期不仅包含操作时间还而存取周期不仅包含操作时间还包含操作后线路的包含操作后线路的恢复时间恢复时间。即:。即:存取周期存取周期==存取时间存取时间恢复时间恢复时间什么是存储器的什么是存储器的带宽带宽?若存储器?若存储器的数据总线宽度为的数据总线宽度为位存取周期为位存取周期为nsns则存储器的带宽是多少?则存储器的带宽是多少?解:存储器的带宽指解:存储器的带宽指单位时间内从单位时间内从存储器进出信息的最大数量存储器进出信息的最大数量。。存储器带宽存储器带宽==nsXnsX位位==MM位位秒秒==MBS=MMBS=M字字秒秒某机字长为某机字长为位其存储容量位其存储容量是是KBKB按字编址按字编址它的寻址范围是多它的寻址范围是多少?若主存少?若主存以字节编址以字节编址试画出主存字试画出主存字地址和字节地址的分配情况。地址和字节地址的分配情况。解:存储容量是解:存储容量是KBKB时时按字节按字节编址的寻址范围就是编址的寻址范围就是KBKB则:则:按字寻址范围按字寻址范围==KX=KKX=K字字按字节编址时的主存地址分配图如按字节编址时的主存地址分配图如下:下:…………………………………………字地址字地址HBHB字节地址字节地址LBLB…………一个容量为一个容量为KXKX位的存储位的存储器其器其地址线和数据线的总和地址线和数据线的总和是多少?是多少?当选用下列不同规格的存储芯片时各当选用下列不同规格的存储芯片时各需要多少片?需要多少片?KXKX位位KXKX位位KXKX位位KXKX位位KXKX位位KXKX位位解:解:地址线和数据线的总和地址线和数据线的总和====根根各需要的片数为:各需要的片数为:KXKX::KXKXKX=X=KX=X=片片KXKX::KXKXKX=X=KX=X=片片KXKX::KXKXKX=X=KX=X=片片KXKX::KXKXKX=KX=片片KXKX::KXKXKX=X=KX=X=片片KXKXKXKXKX=X=KX=X=什么叫什么叫刷新刷新??为什么为什么要刷新?说要刷新?说明刷新有明刷新有几种方法几种方法。。解:解:刷新刷新对对DRAMDRAM定期定期进行的进行的全部重写全部重写过程过程刷新原因刷新原因因因电容泄漏电容泄漏而引起的而引起的DRAMDRAM所存信息的衰减需要所存信息的衰减需要及时补充及时补充因此安排了定期刷新操作因此安排了定期刷新操作常用的刷新方法常用的刷新方法有三种有三种集中集中式式、、分散式、异步式分散式、异步式。。集中式:集中式:在最大刷新间隔时间内在最大刷新间隔时间内集中安排集中安排一段时间进行刷新一段时间进行刷新分散式:分散式:在每个读在每个读写周期之后写周期之后插入插入一个一个刷新周期无刷新周期无CPUCPU访存死时间访存死时间异步式:异步式:是集中式和分散式的是集中式和分散式的折折衷衷。。半导体存储器芯片的半导体存储器芯片的译码驱动译码驱动方式方式有几种?有几种?解:半导体存储器芯片的译码驱解:半导体存储器芯片的译码驱动方式有动方式有两种两种::线选法线选法和和重合法重合法。。线选法:线选法:地址译码信号只地址译码信号只选中同选中同一个字的所有位一个字的所有位结构简单费器材结构简单费器材重合法:重合法:地址地址分行分行、、列两部分译列两部分译码码行、列译码线的行、列译码线的交叉点交叉点即为所选单即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的元。这种方法通过行、列译码信号的重重合合来选址也称来选址也称矩阵译码矩阵译码。可大大节省。可大大节省器材用量是器材用量是最常用最常用的译码驱动方式。的译码驱动方式。画出用画出用XX位位的存储芯片组的存储芯片组成一个容量为成一个容量为KXKX位位的存储器逻辑框的存储器逻辑框图。要求将图。要求将KK分成分成个页面个页面每个页面每个页面分分组组指出共需多少片存储芯片。指出共需多少片存储芯片。解:设采用解:设采用SRAMSRAM芯片芯片总片数总片数==KXKX位位XX位位==X=X=片片题意分析题意分析:本题设计的存储器结构:本题设计的存储器结构上分为上分为总体总体、、页面、组三级页面、组三级因此画图因此画图时也应分三级画。首先应确定各级的容时也应分三级画。首先应确定各级的容量:量:页面容量页面容量==总容量总容量页面数页面数==KXKX位位==KXKX位位组容量组容量==页面容量页面容量组数组数==KXKX位位==KXKX位位组内片数组内片数==组容量组容量片容量片容量==KXKX位位KXKX位位==片片地址分配:地址分配:KXKXSRAMSRAMKXKXSRAMSRAMAA~~WEWECSiCSiDDDDDDDDDDDDDDDD页面号页面号组号组号组内地址组内地址组逻辑图如下:(位扩展)KXKX页面逻辑框图:(页面逻辑框图:(字扩展字扩展))KXKX(组(组))KXKX(组(组))KXKX(组(组))KXKX(组(组))………………………………组组译译码码器器:CSCSCSCSCSCSCSCSAA~~WEDWED~~AAAAAAAACEiCEiKXKX存储器逻辑框图:(存储器逻辑框图:(字扩展字扩展))KXKX((页面页面))KXKX((页面页面))KXKX((页面页面))KXKX((页面页面))页页面面译译码码器器::AAAACECECECECECECECEA~A~WED~WED~设有一个设有一个KXKX位位的的RAMRAM芯芯片试问该芯片共有多少个片试问该芯片共有多少个基本单元基本单元电电路(简称存储基元)?欲设计一种具有路(简称存储基元)?欲设计一种具有上述同样多存储基元的芯片要求对芯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片字长的选择应满足地址线和数据线的地址线和数据线的总和为最小总和为最小试确定这种芯片的地址线试确定这种芯片的地址线和数据线并说明有和数据线并说明有几种几种解答。解答。解:解:存储基元总数存储基元总数==KXKX位位==KK位位==位位思路思路:如要满足地址线和数据线总:如要满足地址线和数据线总和最小应尽量把存储元安排在和最小应尽量把存储元安排在字向字向因为地址位数和字数成因为地址位数和字数成的幂的幂的关系的关系可较好地可较好地压缩压缩线数。线数。设地址线根数为设地址线根数为aa数据线根数为数据线根数为bb则片容量为:则片容量为:aaXbXb==b=b=aa若若a=a=b=b=总和总和====a=a=b=b=总和总和====a=a=b=b=总和总和====a=a=b=b=总和总和====……………………由上可看出:由上可看出:片字数越少片字长片字数越少片字长越长引脚数越多。越长引脚数越多。片字数、片位数均片字数、片位数均按按的幂变化的幂变化。。结论:结论:如果满足地址线和数据线的如果满足地址线和数据线的总和为最小这种芯片的引脚分配方案总和为最小这种芯片的引脚分配方案有有两种两种:地址线:地址线==根根数据线数据线==根根或地址线或地址线==根根数据线数据线==根根。。某某位位微型机微型机地址码为地址码为位位若使用若使用KXKX位位的的RAMRAM芯片组成模块芯片组成模块板结构的存储器试问:板结构的存储器试问:(()该机所允许的)该机所允许的最大主存空最大主存空间间是多少?是多少?(()若每个模块板为)若每个模块板为KXKX位位共需共需几个几个模块板?模块板?(()每个模块板内共有)每个模块板内共有几片几片RAMRAM芯片?芯片?(()共有)共有多少片多少片RAMRAM??(())CPUCPU如何如何选择选择各模块板?各模块板?解:解:(())==KK则该机所允许的则该机所允许的最大主存空间是最大主存空间是KXKX位位(或(或KBKB))(())模块板总数模块板总数==KXKXKXKX==块块(()板内片数)板内片数==KXKX位位KXKX位位==X=X=片片(()总片数)总片数==片片X=X=片片(())CPUCPU通过通过最高最高位地址译码位地址译码选选板板次高次高位地址译码位地址译码选片。地址格式选片。地址格式分配如下:分配如下:板地址板地址片地址片地址片内地址片内地址设设CPUCPU共有共有根地址线根地址线根数根数据线据线并用并用MREQMREQ((低电平有效)作访低电平有效)作访存控制信号存控制信号RRWW作读写命令信号(高作读写命令信号(高电平为读低电评为写)。现有下列存电平为读低电评为写)。现有下列存储芯片:储芯片:ROMROM((KXKX位位KXKX位位KXKX位)位)RAMRAM((KXKX位位KXKX位位KXKX位)位)及及译码器和其他译码器和其他门电路门电路(门电路自(门电路自定)。试从上述规格中选用合适芯片定)。试从上述规格中选用合适芯片画出画出CPUCPU和存储芯片的连接图。要求:和存储芯片的连接图。要求:(())最小最小KK地址地址为为系统系统程序区程序区~~地址范围为地址范围为用户用户程序区程序区(()指出)指出选用选用的存储芯片类型及数的存储芯片类型及数量量(()详细)详细画出画出片选逻辑。片选逻辑。解:解:(())地址空间分配图地址空间分配图::KK((ROMROM))KK((SRAMSRAM))KK((SRAMSRAM))KK((SRAMSRAM))…………~~~~~~~~…………YYYYYYYY………………A=A=A=A=(())选片选片::ROMROM::KXKX位:位:片片RAMRAM::KXKX位:位:片片(())CPUCPU和存储器连接逻辑图和存储器连接逻辑图及及片选逻辑片选逻辑::KXKXROMROM((::))KXKXROMROMKXKXRAMRAMKXKXRAMRAMKXKXRAMRAMCSCSCSCSCSCSCSCSMREQMREQAAAAAAAACBAYGAGAGBGBGGVVCPUCPUA~A~RRWWD~D~D~D~YYYCPUCPU假设同上题现有假设同上题现有片片KXKX位位的的RAMRAM芯片与芯片与CPUCPU相连试回相连试回答:答:(()用)用译码器画出译码器画出CPUCPU与与存储芯片的存储芯片的连接图连接图(()写出每片)写出每片RAMRAM的的地址范围地址范围(()如果运行时发现不论往哪片)如果运行时发现不论往哪片RAMRAM写入数据后以写入数据后以AHAH为起始地址为起始地址的存储芯片都有与其的存储芯片都有与其相同相同的数据分析的数据分析故障原因故障原因。。(()根据()根据()的连接图若出现)的连接图若出现地址线地址线AA与与CPUCPU断线断线并并搭接搭接到到高电高电平平上将出现什么上将出现什么后果后果??解:解:(())CPUCPU与存储器芯片连接逻辑图:与存储器芯片连接逻辑图:CPUCPUKXKXSRAMSRAM((::))RWD~A~KXKXSRAMSRAMKXKXSRAMSRAMKXKXSRAMSRAM……GAGAGBGBAABBCCMREQAAACSCSCSCSCSCS…………CSCSVVGG(()地址空间分配图:)地址空间分配图:KXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMKXRAMYYYYYYYYYYYYYYYY~~~~~~~~~~~~~~~~(()如果运行时发现不论往哪片)如果运行时发现不论往哪片RAMRAM写入数据后以写入数据后以AHAH为起始地为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据则址的存储芯片都有与其相同的数据则根本的根本的故障原因故障原因为:该存储芯片的为:该存储芯片的片选片选输入端输入端很可能很可能总是处于低电平总是处于低电平。可能的。可能的情况有:情况有:)该片的)该片的CSCS端与端与WEWE端端错连错连或或短短路路)该片的)该片的CSCS端与端与CPUCPU的的MREQMREQ端端错错连连或或短路短路)该片的)该片的CSCS端与端与地线地线错连错连或或短路短路在此假设芯片与译码器本身都在此假设芯片与译码器本身都是好的。是好的。(()如果地址线)如果地址线AA与与CPUCPU断线断线并并搭接到高电平搭接到高电平上上将会出现将会出现AA恒为“恒为“””的情况。的情况。此时存储器只能寻址此时存储器只能寻址A=A=的地的地址空间址空间A=A=的另一半地址空的另一半地址空间将永远访问不到间将永远访问不到。若对。若对A=A=的地址空间进行访问只能错误的地址空间进行访问只能错误地访问到地访问到A=A=的对应空间中的对应空间中去。去。某机字长某机字长位位常规的存储空间为常规的存储空间为KK字字若想不改用其他高速的存储芯片而使访存速度提高若想不改用其他高速的存储芯片而使访存速度提高到到倍倍可采取什么措施?画图说明。可采取什么措施?画图说明。解:若想不改用高速存储芯片而使访存速度提解:若想不改用高速存储芯片而使访存速度提高到高到倍可采取倍可采取多体交叉存取技术多体交叉存取技术图示如下:图示如下:…………MMKK…………MMKK…………MMKK…………MMKK…………MMKK…………MMKK…………MMKK…………MMKK存储管理存储管理存储总线存储总线体交叉访问时序:体交叉访问时序:启动启动MM::启动启动MM::启动启动MM::启动启动MM::启动启动MM::启动启动MM::启动启动MM::启动启动MM::tt单体存取周期单体存取周期由图可知:每隔由图可知:每隔个存取周期就可在存储总线上获得一个数据。个存取周期就可在存储总线上获得一个数据。返回返回目录目录画出画出RZRZ、、NRZNRZ、、NRZNRZ、、PEPE、、FMFM写入数字串写入数字串的的写入电流波形图写入电流波形图。。解:解:RZRZ::NRZNRZ::NRZNRZ::PEPE::FMFM::ttttt以写入以写入为例比较调频制和改进为例比较调频制和改进调频制的写电流波形图。调频制的写电流波形图。解:写电流波形图如下:解:写电流波形图如下:FM:FM:MFM:MFM:MFM:MFM:tt频率提高一倍后的频率提高一倍后的MFMMFM制。制。t比较:比较:))FMFM和和MFMMFM写电流在写电流在位周期中位周期中心处心处的变化规则的变化规则相同相同))MFMMFM制除连续一串“制除连续一串“”时”时两两个个周期交界处周期交界处电流电流仍变化仍变化外外基本取基本取消了位周期起始处的电流变化消了位周期起始处的电流变化))FMFM制记录一位二进制代码制记录一位二进制代码最最多两次多两次磁翻转磁翻转MFMMFM制记录一位二进制记录一位二进制代码制代码最多一次最多一次磁翻转因此磁翻转因此MFMMFM制制的记录密度可的记录密度可提高一倍提高一倍。上图中示出。上图中示出了在了在MFMMFM制时制时位周期时间缩短一倍位周期时间缩短一倍的的情况。由图可知当情况。由图可知当MFMMFM制记录密度制记录密度提高一倍提高一倍时其写电流频率与时其写电流频率与FMFM制的制的写电流频率写电流频率相当相当)由于)由于MFMMFM制并不是每个制并不是每个位周期都有电流变化故自同步脉位周期都有电流变化故自同步脉冲的分离需依据冲的分离需依据相邻两个位周期的相邻两个位周期的读出信息读出信息产生自同步技术比产生自同步技术比FMFM制制复杂复杂得多。得多。画出画出调相制调相制记录记录的驱动的驱动电流电流、记录、记录磁通磁通、感应、感应电势电势、、同步同步脉冲及脉冲及读出读出代码等几种波形。代码等几种波形。解:解:II::ff::ee::TT::DD::ttttt磁盘组有磁盘组有六片六片磁盘每片有磁盘每片有两两个个记录面存储区域记录面存储区域内径内径厘米厘米外径外径厘米厘米道密度道密度为为道道厘米厘米内层密内层密度度为为位位厘米厘米转速转速转转分分问:问:(()共有多少)共有多少存储面存储面可用?可用?(()共有多少)共有多少柱面柱面??(()盘组)盘组总存储容量总存储容量是多少?是多少?(())数据传输率数据传输率是多少?是多少?解:解:(()若)若去掉两个保护面去掉两个保护面则共则共有:有:XX==个存储面可用个存储面可用(()有效存储区域)有效存储区域==(())==cmcm柱面数柱面数==道道cmX=cmX=道道(()内层道周长)内层道周长==pp==cmcm道容量道容量==位位cmXcmcmXcm==BB面容量面容量==BXBX道道==BB盘组盘组总容量总容量==BXBX面面(())转速转速==转转秒秒==转转秒秒数据传输率数据传输率==BXBX转转秒秒==BSBS某磁盘存储器某磁盘存储器转速转速为为转转分分共有共有个记录盘面个记录盘面每毫米每毫米道道每道记录信息每道记录信息字节字节最小磁道最小磁道直径为直径为mmmm共有共有道道求:求:(()磁盘存储器的)磁盘存储器的存储容量存储容量(())最高位密度最高位密度(最小磁道的位(最小磁道的位密度)和密度)和最低位密

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