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微型计算机原理与接口技术第五课后答案

来源:世旅网
第五章

1. 静态RAM与动态RAM有何区别? 答:(1)静态RAM内存储的信息只要电源存在就能一直保持,而动态RAM的信息需要定时刷新才能保持

(2)静态RAM的集成度比较低,运行速度快,而动态RAM的集成度高,运行相对较慢

(3)静态RAM造价成本高,动态RAM价格便宜

2. ROM、PROM、EPROM、EEPROM在功能上各有何特点? 答:ROM是只读存储器,根据写入方式的不同可以分为四类:掩膜型ROM、PROM、EPROM和EEPROM。

掩膜型ROM中信息是厂家根据用户给定的程序或数据,对芯片图形掩膜进行两次光刻而写入的,用户对这类芯片无法进行任何修改。PROM出厂时,里面没有信息,用户采用一些设备可以将内容写入PROM,一旦写入,就不能再改变了,即只允许编程一次。 EPROM可编程固化程序,且在程序固化后可通过紫外光照擦除,以便重新固化新数据。 EEPROM可编程固化程序,并可利用电压来擦除芯片内容,以重新编程固化新数据。 3. DRAM的CAS和RAS输入的用途是什么?

答:CAS为列地址选通信号,用于指示地址总线上的有效数据为列地址;RAS为行地址选通信号,用于指示地址总线上的有效数据为列地址。

4. 什么是Cache?作用是什么?它处在微处理机中的什么位置?

答:Cache也称为高速缓存,是介于主存和CPU之间的高速小容量存储器。

为了减少CPU与内存之间的速度差异,提高系统性能,在慢速的DRAM和快速CPU之间插入一速度较快、容量较小的SRAM,起到缓冲作用,使CPU既可以以较快速度存取SRAM中的数据,又不使系统成本上升过高,这就是Cache的作用。

Cache在微处理机中的位置如下图:

5. 直接映像Cache和成组相联Cache的组成结构有什么不同?

答:直接映象 Cache 是将主存储器中每一页大小分成和 Cache 存储器大小一致,Cache中每一块分配一个索引字段以确定字段,这样可以通过一次地址比较即可确定是否命中,但如果频繁访问不同页号主存储器时需要做频繁的转换,降低系统性能;

成组相联Cache 内部有多组直接映象的 Cache,组间采用全关联结构,并行地起着高速缓存的作用。访问时需要进行两次比较才能确定是否命中。

6. 为什么要保持Cache内容与主存储器内容的一致性?为了保持Cache与主存储器内容的一致性应采取什么方法?

答:由于Cache的内容只是主存部分内容的拷贝,故应当与主存内容保持一致。数据不一致问题通常是由于更新了Cache的数据而没有更新与其关联的存储器的数据,或更新了存储器数据却没有更新Cache的内容所引起的。

为了保持Cache与主存储器内容的一致性,有两种写入策略: (1)通写法

在此方法中,当CPU写入数据到Cache中后,Cache就立即将其写入主存中,使主存始终保持Cache中的最新内容。此方法简单,更新内容不会丢失,但每次对Cache的修改同时要写入主存储器,总线操作频繁,影响系统性能。 (2)回写法

此方法中,Cache的作用好像缓冲区一样,当CPU写入数据到Cache中后,Cache并不立即将其回写到主存中,而是等到系统总线空闲时,才将Cache中的内容回写到主存中,此方法使得CPU可以持续运行而不必等待主存的更新,性能比通写法要提高很多,但其Cache控制器复杂,价格高。

7. 用1024×1位的RAM芯片组成16K×8位的存储器,需要多少芯片?在地址线中有多少位参与片内寻址?多少位组合成片选择信号?(设地址总线为16位)

答:由于所用的芯片为1024×1位,构成1024×8位(即1K×8位)的存储器需要8片,因此组成16K×8位的存储器需要16×8=128片。 片内有1024个单元,需要10根地址线。

16组(每组8片)存储器需要16根片选信号,至少需要4根地址线经译码器输出。 8. 现有一存储体芯片容量为512×4位,若要用它组成4KB的存储器,需要多少这样的芯片?每块芯片需要多少寻址线?整个存储系统最少需要多少寻址线? 答:4K×8 / 512×4=16片

每块芯片内有512个单元,故需要9根地址线 整个存储系统最少需要12根地址线

9. 利用1024×8位的RAM芯片组成4K×8位的存储器系统,试用A15~A12地址线用线性选择法产生片选信号,存储器的地址分配有什么问题,并指明各芯片的地址分配。

答:组成4K×8的存储器,那么需要4片这样的芯片:将A15取反后分配芯片1的CS;将A14取反后分配给芯片2的CS;将A13取反后分配芯片3的CS;将A12取反后分配给芯片4的CS。

芯片1的地址范围8000H~83FFH、8400H~87FFH、8800H~8BFFH、8C00H~8FFFH 芯片2的地址范围4000H~43FFH、4400H~47FFH、4800H~4BFFH、4C00H~4FFFH 芯片3的地址范围2000H~23FFH、2400H~27FFH、2800H~2BFFH、2C00H~2FFFH 芯片4的地址范围1000H~13FFH、1400H~17FFH、1800H~1BFFH、1C00H~1FFFH 这样会造成地址的重叠。

10. 当从存储器偶地址单元读一个字节数据时,写出存储器的控制信号和它们的有效逻辑电平信号。(8086工作在最小模式) 答:8086发出20位地址信息和BHE=1,通过地址锁存信号锁存至8282,然后发出M/IO=1和RD=0等控制信号,20位地址信号和BHE=1送给存储器,经过译码,选中偶地址单元一字节,将其数据读出,送至数据总线,经过由DEN=0和DT/R=0控制的数据收发器8286传送至CPU。

11. 当要将一个字写入到存储器奇地址开始的单元中去,列出存储器的控制信号和它们的有效逻辑电平信号。(8086工作在最小模式)

答:此时要启动2个写总线周期,第一个写周期将字的低8位写入存储器奇地址单元,第二个写周期将字的高8位写入存储器奇地址单元下一个单元。

第一个写周期中,BHE=0,第二个写周期中,BHE=1。

其余信号M/IO=1,WR=0,DEN=0,DT/R=1

12. 设计一个64K×8存储器系统,采用74LS138和EPROM2764器件,使其寻址存储器的地址范围为40000H~4FFFFH。

答:因为EPROM2764是8K×8的ROM,所以要构成64K×8的存储器系统,需要8片EPROM2764。其中CPU的A12~A0直接与8片EPROM的A12~A0相连(没有考虑驱动能力问题),A15、A14和A13与138的A、B、C三个端口相连,其他地址线(A19~A16)和M/IO组合连到G1、G2A和G2B上,确保A19=0、A18=1、A17=0和A16=0即可。 13. 用8K×8位的EPROM2764、8K×8位的RAM6264和译码器74LS138构成一个16K字ROM、16K字RAM的存储器子系统。8086工作在最小模式,系统带有地址锁存器8282,数据收发器8286。画出存储器系统与CPU的连接图,写出各块芯片的地址分配。 答:

D15~D8158D7~D07~D0A13~A1131M/IOA1919G11A1818A1717A1616A1515A1414G2A2AG2B2BCBAA00Y00Y11Y22Y33RDA12~A0120OECE# 1# 2764D15~D8158D~D0D770A~A1A13131RDA~A0A1212~A0OEOECE# 2# 2764 CEBHED15~D8158D7~D07~D0CED15~D8158D~D0D770A~A1A13131WRA~A0A1212~A0# 4# WE6264A13~A1131WRY22A00BHEBHEA12~A0120WEWECE11CE22# 3# 6264CE22Y33AA00CE11CECE22CE22 C B A

A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13~A0

1 0 0 0 0 0 Y0有效80000~83FFFH 1 0 0 0 0 1 Y1有效84000~87FFFH 1 0 0 0 1 0 Y2有效88000~8BFFFH 1 0 0 0 1 1 Y3有效8C000~8FFFFH 14. 上题中若从74LS138的Y2开始选择ROM和RAM芯片,写出各块芯片的地址分配。 答:

C B A

A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13~A0

1 0 0 0 1 0 Y2有效88000~8BFFFH 1 0 0 0 1 1 Y3有效8C000~8FFFFH 1 0 0 1 0 0 Y4有效90000~93FFFH 1 0 0 1 0 1 Y5有效94000~97FFFH

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