计算机组成原理部分答案

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1、4．6某机字长为32位，其存储容量是64KB，按字编址的寻址范围是多少？若主存按字节编址，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。解：主存容量64KB，如果按字编址，有64KB/4B=16K个可寻址单元寻址范围是214或0~16K-1地址xx0000存储器字节0字节1字节2字节3字节4字节5字节6字节7字节8字节9xx0001xx0010xx0011xx0100xx0101xx0110xx0111xx1000xx1001如果按字节编址，有64K个可寻址单元。每个字包含4个字节。用二进制表示的地址，字地址的最低2位是00。字地址存储器字节0字节1字节2字节3xxx0000字节0字节1字节2

2、字节3字节0字节1字节2字节3xxx0100xxx1000字节地址xx00xx01xx10xx114、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）=1×3

3、2=32片4K×8：（16K×32）/（4K×8）=4×4=16片8K×8：（16K×32）/（8K×8）=2×4=8片4.15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（2K×8位，4K×4位，8K×8位），RAM（1K×4位，2K×8位，4K×8位），及74138译码器和其他门电路（门电路自定）。试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，4096~16383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

4、辑。4K的系统程序区可以用4K×4的ROM芯片，2片4096-16383的用户程序区应该用4K×8的RAM芯片，3片解-14-A15A14A13A12A11…A0CPUD0…D7A0~A114k×4ROMD0~D3S13-8…译码C器BAA0~A114k×8RAMI/O0~I/O71A0~A114k×8RAMI/O0~I/O7A0~A114k×8RAMI/O0~I/O7A0~A114k×4ROMD0~D3…4-28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

5、相联映射方式下，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（1）Cache的块数=2K/4=512Cache的块地址为9位，块内地址为（2）直接映射主存地址为18位，其中块地址为16位，块内地址为2位主存地址的最高7位作为TagTag块地址字地址2位9位7位格式：（3）四路组相联Cache的组数=512/4=128Cache的组地址为7位。主存地址的最高7位和中间2位共同作为Tag主存地址格式：Tag块地址字地址2位7位7位Tag2位（4）全相联Tag字地址2位16位主存地址格式：-14

6、-（5）32位字=4字节Tag块地址字地址2位9位7位字节地址2位直接映射Tag块地址字地址2位7位7位Tag2位字节地址2位四路组相联Tag字地址2位16位字节地址2位全相联4-29假设CPU执行某段程序时共访问Cache命中4800次，访问主存200次，已知Cache的存取周期是30ns，主存的存取周期是150ns，求Cache的命中率以及Cache-主存系统的平均访问时间和效率，试问该系统的性能提高了多少？Cache的命中率H=4800/（4800+200）=4800/5000=0.96TC=30nSTM=150nSTA=H×TC+（1—H）×TM=0.96×30+（1—0.96

7、）×150=34.8nS或者TA=H×TC+（1—H）×(TM+TC)=0.96×30+0.04×(150+30)=36nSCache-主存层次的效率e=（访问Cache的时间TC/平均访问时间TA）×100%=（30/36）×100%=83.33%或者e=（30/34.8）×100%=86.2%采用Cache速度提高倍数ρ=TM/TA=150/36=4.167或者ρ=TM/TA=150/34.8=4.314-30一个组相连映射的CACHE由6