計算機組成原理復習例題.doc

計算機組成原理例題1計算機組成原理例題安康學院成典勤第三章系統總線例1．假設總線的時鐘頻率為33MHZ，且一個總線時針周期為一個總線傳輸周期。若在一個總線傳輸周期可并行傳送4個字節的數據，求該總線的帶寬，并分析哪些因素影響總線的帶寬。解總線的帶寬是指單位時間內總線上可傳輸的數據位數，通常用每秒傳送信息的字節數來衡量，單位可用MBPS(兆字節每秒)表示。由時針頻率F33MHZ，可得時鐘周期T1/F，根據題目假設的條件，一個總線傳輸周期為一個時鐘周期，且在一個總線傳輸周期傳輸4個字節數據，故總線帶寬為21321034/406????MBPSHZBFTB影響總線帶寬的因素有總線寬度、傳輸距離、總線發送和接收電路工作頻率的限制以及數據傳輸形式等。例2．在一個16位的總線系統中，若時針頻率為100MHZ，總線傳輸周期為5個時鐘周期，每一個總線傳輸周期可傳送一個字，試計算總線的數據傳輸率。解根據時鐘頻率為100MHZ，得一個時鐘周期為SMHZ?011/?數據傳輸率為BPSBPSSB6604103205/16????第四章存儲器例3．設CPU共有16根地址線和8根數據線，并用作為訪存控制信號，REQ作為讀/寫命令信號(高電平讀，低電平寫)。設計一個容量為32KB、地址WR范圍為0000H～7FFFH且采用低位交叉編址的四體并行存儲器。要求(1)采用下圖所列芯片，詳細畫出CPU和存儲芯片的連接圖。(2)指出圖中每個存儲芯片的容量及地址范圍(用十六進制表示)。計算機組成原理例題2解32KB四體結構的存儲器可由4片位存儲芯片組成，由于采用低位交8?K叉編址，因此需用末兩位地址、控制片選信號，用13根地址線～1A014A與存儲芯片的地址線相連。滿足地址范圍為0000H～7FFFH的存儲器與CPU2A的連接如圖所示，圖中各片存儲芯片的地址范圍是第0片0，4，，7FFCH；第1片1，5，，7FFDH；第2片2，6，，7FFEH；第3片3，7，，7FFFH；例4．用一個位的閃存存儲芯片組成一個位的半導體只讀存儲8512?K324?M器。試回答(1)該存儲器的數據線數是多少(2)該存儲器的地址線數是多少(3)共需幾片這種存儲芯片(4)說明每根地址線的作用。解(1)對于位的存儲器，數據線為32位。32?M(2)對于的的存儲器，按字尋址的范圍是，按字節尋址的范圍是2，故該存儲器的地址線為24位～423A0(3)4片位的閃存可組成位的存儲器，位的存儲器85K51?K324?M共需32片位的閃存。12?(4)CPU的24根地址線中，最低2位地址為字節地址，～這190120A計算機組成原理例題3根地址線與閃存的地址線相連，最高3位地址可通過3線8線譯碼213A器形成片選信號。每一個片選信號同時選中4片閃存，以滿足32位的數據線要求。例5．定量分析N體低位交叉存儲器連續讀取N個字所需的時間。解連續讀取N個字所需的時間為，如下圖所示?1??T例6．設有8個模塊組成的八體存儲器結構，每個模塊的存取周期為400NS，存儲字長為32位。數據總線寬度為32位，總線傳輸周期為50NS，試求順序存儲(高位交叉)和交叉存儲(低位交叉)的存儲器帶寬。解八體存儲器連續讀出8個字的信息量為B25683??順序存儲存儲器連續讀出8個字的時間是SNSS7103240???交叉存儲存儲器連續讀出8個字的時間是NNS7140??高位交叉存儲器的帶寬是BPSS7832/56??低位交叉存儲器的帶寬是034例7．假設CPU執行某段程序時，共訪問緩存命中3800次，訪問主存200次，已知緩存存取周期為50NS，主存存取周期為250NS。求緩存主存系統的效率和平均訪問時間。解(1)緩存的命中率為95028/30??(2)由題可知，訪問主存的時間是訪問緩存時間的5倍(250/505)計算機組成原理例題4設訪問緩存的時間為T，訪問主存的時間為5T，緩存主存系統的效率為E，則38102105919501????????TTE平均訪存時間訪問緩存的時間(3)平均訪問時間NSNSNS62?例8．設某機主存容量為16MB，緩存的容量為16KB。每字塊有8個字，每個字32位。設計一個四路組相聯映射(即緩存每組內共有4個字塊)的緩存組織，要求(1)畫出主存地址字段中各段的位數。(2)設緩存初態為空，CPU依次從主存第0、1、2、、99號單元讀出100個字(主存一次讀出一個字)，并重復此次序讀8次，問命中率是多少(3)若緩存的速度是主存速度的6倍，試問有緩存和無緩存相比，速度提高多少倍解(1)根據每個字塊有8個字，每個字32位，得出主存地址字段中字塊內地址字段為5位。根據緩存容量為，字塊大小為B，得緩存共有BK142?52塊，故C9。根據四路組相聯映射，得，則。92RR7??RCQ根據主存容量為，得出主存地址字段中主存字塊標記位數為247BM2416?512主存地址字段各段格式如圖所示(2)由于每個字塊中有8個字，而且初態緩存為空，因此CPU讀第0號單元時，未命中，必須訪問主存，同時將該字所在的主存塊調入緩存第0組中的任一塊內，接著CPU讀1～7號單元時，均命中。同理CPU讀第8、16、、96號單元時均未命中?？梢奀PU在連續讀100個字中共有13次未命中，而后7次循環讀100個字全部命中，命中率為3759108310???(3)根據題意，設主存存取周期為6T，緩存的存取周期為T，沒有緩存的訪問時間為，有緩存的訪問時間為，則有緩存和沒有緩存806?T6?TT相比，速度提高倍數為54136180????TT例9．一個采用直接映射方式的16KB緩存，假設塊長為8個32位的字，試問計算機組成原理例題5地址為FDA459H的主存單元在緩存中的什么位置(指出塊號和塊內地址，均用十進制表示)解根據緩存容量為16KB，得出緩存的地址為14位。由于每字32位，塊長為8個字，則緩存的塊內地址為5位(高3位為字地址，末2位為字節地址)。地址為FDA459H的主存單元，其二進制地址為111111011010010001011001，對應緩存第100100010(即十進制170)塊中的第6個字的第1字節。例10．假設緩存的工作速度為主存的5倍，緩存的命中率為90，試問采用緩存后，存儲器的性能提高多少解設主存的存取周期為，則緩存的存取周期為，故平均訪存時MTMTT205/?間為MTT2801902???采用緩存后，存儲器性能為原來的倍，即提高了257倍。73280/MTT例11．已知緩存主存系統的效率為85，平均訪問時間為60NS，緩存比主存快4倍，求主存的存取周期和緩存的命中率。解設緩存主存系統的效率為平均訪問時間為，緩存的取周期為，命中EATCT率為，主存的存取周期為。根據得HMT10??ACTNSNSETAC51806????由于緩存比主存快4倍，則NSSTC254?根據，其中，，，得MCATHT??SA60TC1TM?695?H例12．設CPU共有16根地址線，8根數據線，并用作為訪存控制信號MREQ(低電平有效)，用作為讀/寫控制信號(高電平讀，低電平寫)。現有芯片WR及各種門電路(門電路自定)，如下圖所示。畫出CPU與存儲器的連接圖，要求計算機組成原理例題6(1)存儲芯片地址空間分配0～2047為

總結

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