计算机组成原理第3章习题指导

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1、计算机组成原理第3章习题第3章系统总线例3.1假设总线的时钟频率为100MHz，总线的传输周期为4个时钟周期，总线的宽度为32位，试求总线的数据传输率。若想提高一倍数据传输率，可采取什么措施？解：根据总线时钟频率为100MHz，得1个时钟周期为1/100MHz=0.01μs总线传输周期为0.01μs×4=0.04μs由于总线的宽度为32位=4B（字节）故总线的数据传输率为4B/（0.04μs）=100MBps若想提高一倍数据传输率，可以在不改变总线时钟频率的前提下，使数据线宽度改为64位，也可以仍保持数据宽度为32位，但使总线的时钟频率增加到200MHz。例3.2在异步串

2、行传输系统中，假设每秒传输120个数据帧，其字符格式规定包含1个起始位，7个数据位，1个奇校验位，1个终止位，试计算波特率。解：根据题目给出的字符格式，一帧包含1+7+1+1=10位故波特率为（1+7+1+1）×120=1200bps=1200波特例3.3画图说明用异步串行传输方式发送8位二进制数据（十六进制表示为95H）。要求字符格式为：1位起始位，8位数据位，1位偶校验位，1位终止位。解：异步串行传送在起始位之后传输的是数据位的最低位（95H的最低位D0=1），而且数据位的最高位（95H的最高位D7=1）传输之后传输校验位，最后是终止位。数据95H的偶校验位为0，其波

3、形图如图3.1所示。图3.1数据95H的传送波形例3.4在异步串行传输系统中，若字符格式为：1位起始位，8位数据位，1位奇校验位，1位终止位，假设波特率为1200bps，求这时的比特率。解：根据题目给出的字符格式，有效数据位为8位，而传送一个字符需1计算机组成原理第3章习题1+8+1+1=11位，故比特率为：1200×（8/11）=872.72bps例3.5为了减轻总线负载且避免多个部件同时占用总线，总线上的部件应具备什么特点？解：以CPU片内总线为例，在每个需要将信息送至总线的寄存器输出端接三态门，由三态门的控制端控制什么时刻由哪个寄存器输出。当控制端无效时，寄存器和总

4、线之间呈高阻状态。例3.6画一个具有双向传送功能的总线逻辑框图。解：在总线的两端分别配置三态门，就可使总线具有双向传送功能，如图3.2所示。图3.2具有双向传送功能的总线逻辑例3.7在数据总线上接有A、B、C、D四个寄存器，画出满足下列要求的电路框图：（1）在同一时间实现D→A，D→B，D→C寄存器间的传送。（2）要求T0时刻完成D→总线T1时刻完成总线→AT2时刻完成A→总线T3时刻完成总线→B解：（1）图3.3所示电路可在同一时刻实现D→A，D→B，D→C。图中T控制三态门打开，2计算机组成原理第3章习题将D寄存器中的内容送至总线，并由m脉冲同时打入到A、B、C寄存器

5、中。T和m的时间关系如图中所示。图3.3例3.7（1）答图（2）图3.4所示的电路能满足例3.7（2）的要求。图中三态门1受T0＋T1控制，以确保T0时刻D→总线，以及T1时刻总线→接收门1→A。三态门2受T2＋T3控制，以确保T2时刻A→总线，以及T3时刻总线→接收门2→B。T0、T1、T2、T3波形图如图中所示。此题还可采用其他方案，读者可自行练习。图3.4例3.7（2）答图例3.8试比较链式查询方式、计数器定时查询方式和独立请求方式各自的特点。解：链式查询方式只需1根总线请求线（BR），1根总线忙线（BS）和1根总线同意线（BG）。BG线像链条一样，串连所有的设备，

6、设备的优先级是固定的，结构简单，容易扩充设备，但对电路故障十分敏感，一旦第i个设备的接口电路有故障，则第i个设备以后的设备都不能进3计算机组成原理第3章习题行工作。计数器定时查询方式的总线请求（BR）和忙（BS）线是各设备共用的，但还需log2N（N为设备数）根设备地址线实现查询。设备的优先级可以不固定，控制比链式查询复杂，电路故障不如链式查询方式敏感。独立请求方式控制线数量多，N个设备共有N根总线请求线和N根总线同意线。总线仲裁线路更复杂，但响应时间快，且设备优先级的次序控制灵活，可以预先固定，也可通过程序来改变优先次序，还可在必要时屏蔽某些设备的请求。例3.9什么是总

7、线的负载能力？解：总线的负载能力即驱动能力，是指当总线接上负载后，总线输入输出的逻辑电平是否能保持在正常的额定范围内。例如，PC总线的输出信号为低电平时，要吸入电流，这时的负载能力即指当它吸收电流时，仍能保持额定的逻辑低电平。总线输出为高电平时，要输出电流，这时的负载能力是指当它向负载输出电流时，仍能保持额定的逻辑高电平。由于不同的电路对总线的负载是不同的，即使同一电路板在不同的工作频率下，总线的负载也是不同的，因此，总线负载能力的指标不是太严格的。通常用可连接扩增电路板数来反映总线的负载能力。例3.10假设总线的时钟频率为3