计算机组成原理第二版课后习题答案(2)

2025-10-12

3. 经常使用的总线结构有几种?不合的总线结构对计算机的性能有什么影响?举例说明。

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答:略。见P5255。

4. 为什么要设置总线判优控制?罕见的集中式总线控制有几种?各有何特点?哪种方法响应时间最快?哪种方法对电路故障最敏感?

答:总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分派问题;

罕见的集中式总线控制有三种:链式查询、计数器按时查询、自力请求;

特点:链式查询方法连线简单,易于扩充,对电路故障最敏感;计数器按时查询方法优先级设置较灵活,对故障不敏感,连线及控制过程较庞杂;自力请求方法速度最快,但硬件器件用量年夜,连线多,本钱较高。

5. 解释下列概念:总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备(或主模块)、总线的从设备(或从模块)、总线的传输周期和总线的通信控制。

答:P46。

总线宽度:通常指数据总线的根数;

总线带宽:总线的数据传输率,指单位时间内总线上传输数据的位数;

总线复用:指同一条信号线可以分时传输不合的信号。

总线的主设备(主模块):指一次总线传输期间,拥有总线控制权的设备(模块);

总线的从设备(从模块):指一次总线传输期间,配合主设备

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完成数据传输的设备(模块),它只能主动接受主设备发来的命令;

总线的传输周期:指总线完成一次完整而可靠的传输所需时间;

总线的通信控制:指总线传送过程中双方的时间配合方法。6. 试比较同步通信和异步通信。

答:同步通信:指由统一时钟控制的通信,控制方法简单,灵活性差,当系统中各部件工作速度差别较年夜时,总线工作效率明显下降。适合于速度不同不年夜的场合。

异步通信:指没有统一时钟控制的通信,部件间采取应答方法进行联系,控制方法较同步庞杂,灵活性高,当系统中各部件工作速度差别较年夜时,有利于提高总线工作效率。

7. 画图说明异步通信中请求与回答有哪几种互锁关系?

答:见P6162,图3.86。

8. 为什么说半同步通信同时保存了同步通信和异步通信的特点?答:半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制,又能像异步通信那样允许传输时间不一致,因此工作效率介于两者之间。

9. 别离式通讯有何特点,主要用于什么系统?

答:别离式通讯的特点是:(1)各模块欲占用总线使用权都必须提出申请;(2)在获得总线使用权后,主模块在先定的时间内向对方传送信息,采取同步方法传送,不再等待对方的回答信号;(3)各模块在准备数据的过程中都不占用总线,使总线可接受其它模块的请求;(4)总线被占用时都在做有效工作,或者通过它发送命令,

或者通过它传送数据,不存在空闲等待时间,充分利用了总线的占

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用,从而实现了总线在多个主、从模块间进行信息交叉重叠并行传

送。

别离式通讯主要用于年夜型计算机系统。

10. 为什么要设置总线标准?你知道目前流行的总线标准有哪些?什么叫plug and play?哪些总线有这一特点?

答:总线标准的设置主要解决不合厂家各类模块化产品的兼容问题;

目前流行的总线标准有:ISA、EISA、PCI等;

plug and play:即插即用,EISA、PCI等具有此功能。11. 画一个具有双向传输功能的总线逻辑图。

答:在总线的两端辨别配置三态门,就可以使总线具有双向传输功能。

12. 设数据总线上接有A、B、C、D四个寄存器,要求选用合适的74系列芯片,完成下列逻辑设计:

(1)设计一个电路,在同一时间实现D→A、D→B和D→C寄存器间的传送;

(2)设计一个电路,实现下列操纵:

T0时刻完成D→总线;

T1时刻完成总线→A;

T2时刻完成A→总线;

T3时刻完成总线→B。

解:(1)由T掀开三态门将 D寄存器中的内容送至总线bus,由

cp脉冲同时将总线上的数据打入到 A、B、C寄存器中。 T和cp

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的时间关系如图(1)所示。

图(1)

(2)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(2)所示。

图(2)

13. 什么是总线的数据传输率,它与哪些因素有关?

答:总线数据传输率即总线带宽,指单位时间内总线上传输数据的位数,通经常使用每秒传输信息的字节数来衡量。它与总线宽度和总线频率有关,总线宽度越宽,频率越快,数据传输率越高。14. 设总线的时钟频率为8MHZ,一个总线周期即是一个时钟周期。如果一个总线周期中并行传送16位数据,试问总线的带宽是几多?

解:由于:f=8MHz,T=1/f=1/8M秒,一个总线周期即是一个时钟周期

所以:总线带宽=16/(1/8M) = 128Mbps

15. 在一个32位的总线系统中,总线的时钟频率为66MHZ,假设总线最短传输周期为4个时钟周期,试计算总线的最年夜数据传输率。若想提高数据传输率,可采纳什么办法?

解:总线传输周期=4*1/66M秒

总线的最年夜数据传输率=32/(4/66M)=528Mbps

若想提高数据传输率,可以提高总线时钟频率、增年夜总线宽

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度或者减少总线传输周期包含的时钟周期个数。

16. 在异步串行传送系统中,字符格式为:1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。若要求每秒传送120个字符,试求传送的波特率和比特率。

解:一帧包含:1+8+1+2=12位

故波特率为:(1+8+1+2)*120=1440bps

比特率为:8*120=960bps

存储器

1. 解释概念:主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory。

答:主存:主存储器,用于寄存正在执行的法度和数据。CPU可以直接进行随机读写,拜访速度较高。

辅存:帮助存储器,用于寄存以后暂不执行的法度和数据,以及一些需要永久保管的信息。

Cache:高速缓冲存储器,介于CPU和主存之间,用于解决CPU 和主存之间速度不匹配问题。

RAM:半导体随机存取存储器,主要用作计算机中的主存。

SRAM:静态半导体随机存取存储器。

DRAM:静态半导体随机存取存储器。

ROM:掩膜式半导体只读存储器。由芯片制造商在制造时写入内容,以后只能读出而不克不及写入。

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PROM:可编程只读存储器,由用户根据需要确定写入内容,只

能写入一次。

EPROM:紫外线擦写可编程只读存储器。需要修改内容时,现将其全部内容擦除,然后再编程。擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷泄露而实现。

EEPROM:电擦写可编程只读存储器。

CDROM:只读型光盘。

Flash Memory:闪速存储器。或称快擦型存储器。

2. 计算机中哪些部件可以用于存储信息?按速度、容量和价格/位排序说明。

答:计算机中寄存器、Cache、主存、硬盘可以用于存储信息。

按速度由高至低排序为:寄存器、Cache、主存、硬盘;

按容量由小至年夜排序为:寄存器、Cache、主存、硬盘;

按价格/位由高至低排序为:寄存器、Cache、主存、硬盘。3. 存储器的条理结构主要体现在什么处所?为什么要分这些条理?计算机如何管理这些条理?

答:存储器的条理结构主要体现在Cache主存和主存辅存这两个存储条理上。

Cache主存条理在存储系统中主要对CPU访存起加速作用,即从整体运行的效果阐发,CPU访存速度加快,接近于Cache的速度,而寻址空间和位价却接近于主存。

主存辅存条理在存储系统中主要起扩容作用,即从法度员的角

度看,他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存,而速度接近于

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主存。

综合上述两个存储条理的作用,从整个存储系统来看,就达到了速度快、容量年夜、位价低的优化效果。

主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存条理的调度目前广泛采取虚拟存储技术实现,即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器,法度员可使用这个比主存实际空间(物理地址空间)年夜很多的虚拟地址空间(逻辑地址空间)编程,当法度运行时,再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此,这两个条理上的调度或转换操纵对法度员来说都是透明的。

4. 说明存取周期和存取时间的区别。

解:存取周期和存取时间的主要区别是:存取时间仅为完成一次操纵的时间,而存取周期不但包含操纵时间,还包含操纵后线路的恢复时间。即:

存取周期 = 存取时间 + 恢复时间

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,则存储器的带宽是几多?

解:存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最年夜数量。

存储器带宽= 1/200ns ×32位 = 160M位/秒 = 20MB/秒 = 5M 字/秒

注意:字长32位,不是16位。(注:1ns=109s)

6. 某机字长为32位,其存储容量是64KB,按字编址它的寻址规

模是几多?若主存以字节编址,试画出主存字地址和字节地址的分

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令狐采学创作 派情况。

解:存储容量是64KB 时,按字节编址的寻址规模就是64K ,

如按字编址,其寻址规模为:64K / (32/8)= 16K

主存字地址和字节地址的分派情况:如图字节地址字地址

0000H

0001H

0002H

0003H

0004H

0005H

0006H

0007H

0008H

0009H 0000H 0001H 0002H

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几多?被选用下列不合规格的存储芯片时,各需要几多片?

1K×4位,2K×8位,4K×4位,16K×1位,4K×8位,8K×8位

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