计算机组成原理 [袁春风]chap7homework

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1、第三章系统总线作业南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风1南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风第一次作业（1）解释下列术语：波特率、主设备、分时复用、总线事务、菊花链、突(猝)发数据传送（2）(习题9)（3）(习题12)（4）为什么要设置总线裁决机构？从大的方面来说有哪两种总线仲裁方式？集中式裁决有哪几种常用方式？各有何特点？（5）试比较同步方式和异步通信方式。（6）影响总线带宽的因素有哪些？2南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风第三次作业1.考虑以下两种总线进行60%的读操作和40%的写操作：总线1是64位数

2、据和地址复用的总线。能在一个时钟周期中传输一个64位的数据或地址。读写操作有3个时钟周期的延迟，从第四周期开始，存储器系统能以每个时钟周期2个字的速度，最多传送8个字。总线2是分离的32位地址和32位数据的总线。每个传输占一个时钟周期。读操作包括3个时钟的延迟，从第四周期开始，存储器系统能够以每时钟1个字的速度传输最多8个字。对于写操作，第一个数据字与地址一起传输，在经过3个周期的延迟之后，能够以每个时钟1个字的速度最多传输7个其余的数据字。在以下两种情况下，求这两种总线和存储器能提供的最大带宽。（1）假设只进行单

3、字数据的传输。（2）假设所有的传输都是8个字的数据块。（假定地址传输周期包括在延迟的3个周期内。）3南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风第一次作业解答（1）思考题（书中第三章习题4、8和10）答：①总线上的时钟定义为总线上最复杂的事件所化的时间。所有事件在一个总线时钟内完成。所以总线裁决最好也要在一个时钟内完成。因此，菊花链上所挂的设备个数是受时钟的限制的。（书中第三章习题4）②在自举分布式裁决方式中，优先级低的设备要接受所有高优先级设备的请求信号，而低优先级设备的信号无需送到高优先级设备中。所以最低优先级设备的

4、请求信号无需发送出去（没有其他任何设备需要），因而，它无需请求线。（书中第三章习题8）③(a)指令为32位，其中操作码为8位，所以地址码为24位，根据地址码的位数可知最大直接寻址的存储器容量为224。若按字节编址，则最大直接寻址的存储器容量为16MB。(b)(1)32位地址总线传送24位地址，则会浪费8根线，而16位的数据总线传送32位数据时，必须分两次进行。(2)16位地址线传送24位地址，必须分两次传送，而且在存储器中必须要有地址锁存机制。(c)PC必须至少24位。指令器存器用来存放指令，所以应有32位。若仅用

5、来存放操作码，则至少应有8位。（书中第三章习题10）4南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风第一次作业解答（2）解释下列术语：答：（略）（3）考虑一个带有16位外部数据总线的32位处理器，时钟频率为50MHz,假定总线的最短周期是4个时钟周期，处理器最大数据传输率是多少？为了提高数据传输率，是采用32位外部数据总线好，还是加倍外部时钟频率好？还有其他什么好的措施？答：一次总线操作至少为：4x1/50M(秒)，而一次总线操作只能传送16位数据，故处理器最大数据传输率为：2B/(4x1/50M)=25MB/秒。若采用3

6、2位…，则可提高到4B/(…)=50MB/s.若倍频，则可提高到2B/(4x1/100M)=50MB/s.两者相同。5南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风第一次作业解答（4）假设存储器系统采用50MHz时钟，存储器以每周期一个字的速率传输8个字的访问请求，以支持块长为8个字的Cache,每字4字节。对于读操作，访问顺序是1个周期接受地址，3个周期延迟，8个周期用于传输8个字。对于写操作，访问顺序是1个周期接受地址，2个周期延迟，8个周期用于传输8个字，3个周期恢复和写入纠错码。对于以下访问模式，求出该存储器的最大

7、带宽。①全部访问为读操作；②全部访问为写操作；③65%的访问为读操作，35%的访问为写操作。答:①8个字用1+3+8=12个周期，故8x4B/(12x1/50M)=133.3MB/s.②8个字用1+2+8+3=14个周期，故8x4B/(14x1/50M)=114.3MB/s.③故8x4B/((12x65%+14x35%)x1/50M)=126.0MB/s.6南京大学计算机系多媒体技术研究所袁春风第二次作业解答1.思考题：（书中第三章习题11）答：因为处理器产生16位地址，所以能够表达的地址个数最多为216。对于(a

8、)和(b)，其最大寻址空间应该都为216。只是对于8位存储器，每次传送8位数据。而对于16位存储器，则每次可能传送8位或16位数据。(c)想要访问独立的I/O空间，则必须有专门的I/O指令，并在总线上区分I/O读写和主存读写命令。(d)如果输入/出指令给出的端口号是8位的话，则最多只能有28=256个I/O端口。如果说I/O端口是8位，而端口号是处理器产生的