内容发布更新时间 : 2024/5/29 21:57:11星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第四章作业题参考答案
4.3 存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？
答案要点：
1）存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
2）Cache—主存层次主要答案要点决CPU和主存速度不匹配的问题，在存储系统中主要对CPU访存起加速作用。从CPU的角度看，该层次的速度接近于Cache，而容量和每位价格却接近于主存。这就答案要点决了存储器的高速度和低成本之间的矛盾；
主存—辅存层次主要答案要点决存储系统的容量问题，在存储系统中主要起扩容作用。从程序员的角度看，其所使用的存储器的容量和每位价格接近于辅存，而速度接近于主存。该层次答案要点决了大容量和低成本之间的矛盾。
3）主存与Cache之间的数据调度是由硬件自动完成的，对程序员是透明的。而主存—辅存之间的数据调度，是由硬件和操作系统（采用虚拟存储技术）共同完成的。
4.5 什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？
答案要点：1）存储器的带宽指单位时间内存储器存取的信息量。
2）存储器带宽 = 1/200ns × 32位= 160M位/秒 = 20MB/S （此处1M=106 ）
4.8试比较静态RAM和动态RAM。
答案要点：1）静态RAM的特点：依靠双稳态触发器保存信息，不断电信息不丢失；功耗较大，集成度较低，速度快，每位价格高，适合于作Cache或存取速度要求较高的小容量主存。
2）动态RAM的特点：依靠电容存储电荷来保存信息，需刷新电路进行动态刷新；功耗较小，集成度高，每位价格较低，适合于作大容量主存。
4.9什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。说明动态RAM各种刷新方式的特点。
答案要点：
1）为防止信息丢失，将动态RAM的存储单元中的原存信息读出，并重新写入的数据再生过程，称为刷新。
2）由于电容极板漏抗的存在，存储于电容中的电荷存在泄漏的情况，这会导致动态RAM存储单元中的原存信息丢失，因此，必须要进行刷新。
3）动态RAM的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新、异步式刷新和透明式刷新等四种方式。（只答前三种也可）
4）各种刷新方式的特点如下：
集中式刷新的特点：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新。其缺点是进行刷新时必须停止读、写操作。这对主机而言是个“死区”
分散式刷新的特点：刷新工作安排在系统的存取周期内进行，对主机而言不再有“死区”。但该方式加长了系统的存取周期，存在无谓刷新，降低了整机运行效率。因此，分散方式刷新不适用于高速存储器。
异步式刷新的特点：结合了上述两种方式的优点，充分利用了最大刷新间隔。相对于分散式刷新而言，它减少了刷新次数；相对于集中方式来说，主机的“死区”又缩短很多。因此，这种方式使用得比较多。
透明式刷新的特点：该方式不占用CPU时间，对CPU而言是透明的操作；但控制线路复杂。
4.14某8位微型机地址码为18位，若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：
（1）该机所允许的最大主存空间是多少？
（2）若每个模块板为32K×8位，共需几个模块板？ （3）每个模块板内共有几片RAM芯片？ （4）共有多少片RAM？ （5）CPU如何选择各模块板？
答案要点：1）256KB；2）8块模板；3）16片；4）128片；
5）CPU通过最高3位地址译码选模板，次高3位地址译码选择模板内芯片。
4.24一个4体低位交叉的存储器，假设存取周期为T，CPU每隔1/4存取周期启动一个存储体，试问依次访问64个字需多少个存取周期？
答案要点：需要的存储周期数：T+(64-1)T/4=16.75T 存取周期数取整，为17个。
4.28 题目略
答案要点：1） Cache中可装入29=512个字块，cache地址格式：
Cache字块地址块内字地址9位2位
2）主存地址格式：
主存字块标记Cache字块地址块内字地址7位9位2位
3）主存地址格式：
主存字块标记Cache组地址块内字地址9位7位2位
4）
主存字块标记块内字地址16位2位
5）题目改造为：若存储字长为32位，存储器按字节寻址，写出二路组相联映射方式下的主存地址格式。
4.32 设某机主存容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映射（即Cache每组内共有4个字块）的Cache组织。
（1）画出主存地址字段中各段的位数；
（2）设Cache的初态为空，CPU依次从主存第0、1、2??89号单元读出90个字（主存一次读出一个字），并重复按此次序读8次，问命中率是多少？
8位8位4位主存字块标记Cache组地址块内字节地址