存储器习题解答.docx
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存储器习题解答
1.用下列芯片构成存储系统，各需要多少个RAM芯片？
需要多少位地址作为片外地址译码？
设系统为20位地址线，采用全译码方式。
（1）512×4位RAM构成16KB的存储系统；
（2）1024×1位RAM构成128KB的存储系统；
（3）2K×4位RAM构成64KB的存储系统；
（4）64K×1位RAM构成256KB的存储系统。
解：
（1需要16KB/512×4=64片，片外地址译码需20-log2512=11位地址线。
（2需要128KB/1K×1=1024片，片外地址译码需20-log21024=10位地址线。
（3需要64KB/2K×4=64片，片外地址译码需20-log2（1024×2=9位地址线。
（4需要256KB/64K×1位=32片，片外地址译码需20-log2（1024×64=4位地址线。
2.现有一种存储芯片容量为512×4位，若要用它组成4KB的存储容量，需多少这样的存储芯片？
每块芯片需多少寻址线？
而4KB存储系统最少需多少寻址线？
解:
4K×8bit/512×4bit=16片，需要16片存储芯片；
29=512，每片芯片需9条寻址线；
212=4096，4KB存储系统最少需12条寻址线。
3.一个具有8KB直接相联Cache的32位计算机系统，主存容量为32MB，假定该Cache中块的大小为4个32位字。
（1）求该主存地址中区号、块号和块内地址的位数。
（2）求主存地址为ABCDEF16的单元在Cache中的位置。
解:
（1主存区数为32MB/8KB=4096，212=4096，区号的位数为12；
区内块数为8KB/4×4B=512，29=512，块号的位数为9；
块内单元数（字节编址）为4×32/8=16，24=16，块内地址的位数4。
（2）主存地址为ABCDEF16的单元其二进制地址为：
0101010111100110111101111（主存字节地址为25位
区号为010101011110
块号为011011110
数据在Cache中的位置是0110111101111
4.http:
//caoliuroom.pen.io/有一个Cache-主存存储层次，主存容量为8个块，Cache容量为4个块。
采用直接地址映象：
（1）对于如下主存块地址流：
0,1,2,5,4,6,4,7,1,2,4,1,3,7,2,如果主存中内容一开始未装入Cache中，请列出每次访问后Cache中各块的分配情况；
（2）指出块命中的时刻；
（3）求出此期间Cache的命中率。
解：
（1每次访问后Cache中各块的分配情况如下表。
时间
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
地址流
0
1
2
5
4
6
4
7
1
2
4
1
3
7
2
0块
0
0
0
0
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
1块
1
1
5
5
5
5
5
1
1
1
1
1
1
1
2块
2
2
2
6
6
6
6
2
2
2
2
2
2
3块
7
7
7
7
7
3
7
7
（2）从表可见命中时刻为：
7,11,12和15
（3）h=4/15=0.267
5.一个组相联映象Cache由64个存储块构成，每组包含4个存储块；主存包含4096个存储块，每块由128字组成，访存地址为字地址。
（1）一个主存地址有多少位？
一个Cache地址有多少位？
（2）计算主存地址格式中，区号、组号、块号和块内地址字段的位数。
解：
（1主存4096块----12位,每块128字----7位,共19位
Cache64块----6位,每块128字----7位,共13位
（2主存区数=主存块数/Cache块数=4096/64=64个区----6位
区内组数=Cache块数/组内块数=64/4=16个组----4位
组内块数为4----2位
块内地址为7位（字地址，每块128字
主存地址格式如下：
6位6位2位7位
区号
组号
组内块号
块内地址
6.有一个16KB4路组相联Cache的32位微处理器，假定该Cache的块为4个32位的字。
（1）画出该Cache的结构逻辑图，指出主存地址的不同字段的作用。
（2）主存地址为ABCDE8F8的单元在Cache中的什么位置。
解：
（1Cache容量为16KB，地址14位;采用4路组相联结构，块地址2位；块长为4个字，块内地址2位；每个字32位（4个字节，字内字节地址2位。
由（2知主存地址为32位，则区号为32-14=18位。
则逻辑结构图如下：
（2）主存地址单元ABCDE8F8的二进制表示为：
101010111100110111101000111101000
Cache地址为：
101000111101000
7.有一个”Cache-主存”存储层次。
主存共分为8个块（0～7，Cache为4个块（0～3，采用组相联映象，组内块数为2块，采用LRU（近期最少使用法的替换算法。
（1）画出主存、Cache地址的各字段对应关系；
（2）画出主存、Cache空间块的映象对应关系的示意图；
（3）对于如下主存块地址流：
1、2、4、1、3、7、0、1、2、5、4、6、4、7、2，设主存中的內容在初始化时未装入Cache中，写出随时间的Cache中各块的使用情况;指出块失效又发生块争用的时刻;求出此期间Cache的命中率。
解：
（1主存、Cache地址的各字段对应关系如下：
（2主存的第0和第1块映射到Cache的第0和第1块；
主存的第2和第3块映射到Cache的第2和第3块；
主存的第4和第5块映射到Cache的第0和第1块；
主存的第6和第7块映射到Cache的第2和第3块。
如下图所示：
（3Cache中各块的使用状况如下图所示：
块失效又发生块争用的时刻为：
6、7、9、10、11、12、14、15。
Cache命中3次,在此期间Cache的命中率为：
H=3/15=0.2。
8.某一存储器系统如下图所示，问它们的存储容量各是多少？
RAM和EPROM存储器地址分配范围各是多少？
解：
该存储系统由一片EPROM芯片和一片RAM组成，由集成译码电路74LS138进行片选译码。
EPROM芯片片内地址线12条为A0～A11，直接同8088的地址线A0～A11相连（注意，这里的地址线已从双重总线AD0～AD15，A16/S3～A19/S6中分离出来；另外，由于图中采用控制线IO/M，因此CPU必然为8088。
8088的高8位地址线A12～A19参加片外译码。
按74LS138的工作要求G1必须为高电平，G2A、G2B为低电平，则A19～A15=11111，EPROM的CE同74LS138的Y5相接，A14A13A12=101，由此可得本题中EPROM的地址范围11111101000000000000～111111*********11111即FD000H～FDFFFH，容量为4KB。
而RAM芯片内地址线11条为A0～A10，直接同8088的地址线A0～A10相连，8088的高8位地址线A12～A19参加片外译码。
这里必须注意，CPU的A11未参加RAM的片内和片外的译码，是一个任选项，是0是1都可以。
这里RAM的CS同74LS138的Y1相连。
A14A13A12=001，由此可得本题中RAM的地址范围为11111001X00000000000～11111001X11111111111，这样RAM的地址范围有2个，当A11=0时，地址范围为F9000H～F97FFH和F9800H～F9FFFH，存在“地址重叠”。
这里还需说明的是RAM芯片的CS、OE同74LS138的Y1相连，RAM芯片的WE同“非与门”（或门的输出端相连。
这样，当CS为低电平选中RAM，同时OE为低电平，此时对RAM的读写取决于WE。
当进行存储器读操作时，IO/M=“L”，WR=“H”，或门输出为高电平，RAM的WE=“H”。
由6116的工作方式表可知WE=“L”，OE=“L”为读操作；当进行存储器写操作时，IO/M=L，WR=“L”，OE=“L”。
由6116的工作方式表可知WE=“L”，OE=X（不管是“H”是“L”都为写操作。
EPROM的地址范围为FD000H～FDFFFH，存储容量为4KB；RAM的地址范围为F9000H～F97FFH或F9800H～F9FFFH，存储容量为2KB。
由于A11未参加译码，因而有地址重叠，一个内存单元有2个地址对应。
9.使用6116、2732和74LS138译码器构成一个存储容量为12KBROM（00000H～02FFFH）、8KB RAM（03000H～04FFFH）的存储系统。
系统地址总线为20位，数据总线为8位。
解：
①译码地址线安排：
2732的容量为4K×8位存储器芯片，有12条地址线，12KBROM需采用3片2732。
6116的容量为2K×8位存储器芯片，有11条地址线，8KBRAM需采用4片6116。
ROM有片外译码的地址线为8条，RAM有片外译码的地址线为9条。
采用74LS138译码，每个输出端对应4KB地址范围，对于6116的A11还需进行二次译码。
②列出地址范围：
、在固定爬梯处上下；
爬梯上必须正确设置生命线，施工人员上到指定点后，必须连接生命线方可移动。
6、0
放到安装位置的檩条，应按图纸要求连接妥当。
防止遗忘连接或孔太大连接不牢，高空作业时失衡。
动火时确信无可燃物；
六、
1、
4、
0装货时应有专业指挥员制定详细的装货方案，必要时制作牢固的存放架。
抬运时，应控制抬货重量。
抬运面积较大物品时应防止突然倾覆。
1
0
1
A19
A18
A17
A16
A15
A14
A13
A12
A11
A10
A9
A8
A7
A6
A5
A4td
A3
A2
A1
A0
EPROM1
1、
0
安全带必须与生命线和其他可靠结构牢固连接
2、屋面施工须谨慎；
屋面施工人员必须使用生命线。
3、生命线的设置和使用必须规范和合格；
生命线由水平生命线、垂直生命线两种。
4、钢丝绳必须检查；
检查中发现有损坏或断股，不得在用于生命线，生命线使用完毕后必须上油保护。
0
0
维修时，必须两人以上才能上屋面，必须有有效的防高空坠落的救助措施。
二、起重作业安全管理规定
1、吊钩、吊索每天检查两次；
每天至少两次检查吊钩、吊索并形成记录。
发现损坏或断股立即更换。
与起重有关构件必须经常检验。
严禁吊机带病作业。
2、起重机应保持平衡；
要时刻关注和保持吊机平衡。
起重机必须按规定将支腿座放置平衡后方可使用。
不能超重以免影响平衡。
3、正确使用牵引绳；
4、吊机统一指挥；
吊机操作者只听从一人指挥，不得七嘴八舌，指挥员必须正确使用口语和手语指挥。
5、吊臂或吊物下严禁有人；
严禁任何人在吊臂或所吊物品下来回走动、站立，防止砸伤。
吊装区域应设置安全警示线。
6、使用合法起重设备；
0
三、高空坠落物品安全管理规定
1、正确佩戴安全帽；
进入工地必须正确佩戴安全帽穿工作鞋。
1
2、严禁高空抛扔物品；
1
1
1
EPROM2
四、安全用气与动火安全管理规定
1、动火须有资格证书；
只有获得动火资格证的人员才能进行动火操作。
0
0
气瓶分开并设置回火器；
氧气瓶与乙炔瓶必须分开5米以上，乙炔瓶上必须有回火器。
4、防止触碰动火后的构件；
动火人员必须确保用火构件10分钟内不得触碰，以免烫伤。
如果本人离开工作区域要安排他人看管。
五、安全用电安全管理规定
1、
0
2、按程序使用合格电器；
应按正确程序操作，使用正确的、合格的设备、元器件和线缆，严禁使用破损的和有可能漏电的线缆和插头。
电器使用完毕后一定要断开或关闭电源。
电焊机应有电源防护壳罩。
电源线必须腾空，不得碾压。
0
0
01000～01FFFH
0小配电箱：
漏电保护器（
0
0
0
0
1
保持良好的现场堆放秩序；
1
2、构件应堆放平稳；
1
1
1
EPROM3
0
0
八、物料装卸安全管理规定
1、车旁及吊件下严禁站人；
起吊时，严禁站在车旁或吊运物之间。
2、0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
02000～02FFFH
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
SRAMI
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
03000～037FFFH
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
SRAM2
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
03800H～03FFFH
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
SRAM3
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
04000H～047FFH
0
0
0
0
0
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0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
SRAM4
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
04800H～04FFFH
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
138引脚G2BG1CBA
（G1为G1端经非门后的连线
EPROM1~EPROM3的CE分别接74LS138的Y0~Y2，SRAM1的CE同Y3，A11经或门后的输出相连，SRAM2的CE同Y3，A11经或门后的输出相连，SRAM3的CE同Y4，A11经或门后的输出相连，SRAM4的CE同Y3，A11经或门后的输出相连，如图2.17所示。
图2.17存储器接口
10.微机系统的存储器由5片RAM芯片组成，如图习5-5所示，其中U1有12条地址线，8条数据线，U2~U5各有10条地址线，4条数据线，试计算芯片U1和U2，U3的地址范围，以及该存储器的总容量。
图习5-5
解：
芯片U1的的地址范围计算：
A19~A14A13A12A11A10~A0
0~00100~0
0~00111~1
地址范围为01000H~01FFFH
芯片U2和U3的的地址范围计算：
A19~A14A13A12A11A10A9~A0
0~010000~0
0~010001~1
地址范围为02000H~023FFH。
总容量为6KB（U1为4KB、U2、U3为1KB、U4、U5为1KB）。
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