2013-2014学年第二学期
《计算机组成原理I》期中考试卷
专业：信息管理 　层次：普通高等教育  　年级：2012
          学号：                     姓名：计算机试题           
一、解释下列概念：
1、存储单元：
2、存储字长：
3、存储容量：
4、机器字长：
5、PC:
6、MAR:
7、MDR:
8、MIPS:
9、同步通信：
10：存储器带宽：
二、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？
解：（1）该机所允许的最大主存空间是：218 × 8位 = 256K×8位 = 256KB
（2）模块板总数 = 256K×8 / 32K×8 = 8块
（3）板内片数 = 32K×8位 / 4K×4位 = 8×2 = 16片
（4）总片数 = 16片×8 = 128片
（5）CPU通过最高3位地址译码输出选择模板，次高3位地址译码输出选择芯片。地址格式分配如下：
三、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象（即Cache每组内共有4个字块）的Cache组织，要求：
（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……99号单元读出100
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？
（3）若Cache的速度是主存的6倍，试问有Cache和无Cache相比，速度提高多少倍？
（1）由于容量是按字节表示的，则主存地址字段格式划分如下：
  主存字块标记  组地址  组内字块地址  字块内字地址    字节地址
8            7            2              3              2

（2）由于题意中给出的字地址是连续的，故（1）中地址格式的最低2位不参加字的读出操作。当主存读0号字单元时，将主存0号字块（0~7）调入Cache（0组x号块），主存读8号字单元时，将1号块（8~15）调入Cache（1组x号块）…… 主存读96号单元时，将12号块（96~103）调入Cache（12组x号块）。
    共需调100/8  13次，就把主存中的100个数调入Cache。除读第1遍时CPU需访问主存13次外，以后重复读时不需再访问主存。则在800个读操作中：
  访Cache次数=（100-13）+700=787次
0.98  Cache命中率=787/800  98%
（3）设无Cache时访主存需时800T（T为主存周期），加入Cache后需时：
        800T/((787*T/6)+13*T) = 5.55倍
  有Cache和无Cache相比，速度提高4.55倍左右。
四、磁盘组有六片磁盘，每片有两个记录面，存储区域内径22厘米，外径
33厘米，道密度为40道/厘米，内层密度为400位/厘米，转速2400转/分，问：
（1）共有多少存储面可用？
（2）共有多少柱面？
（3）盘组总存储容量是多少？
（4）数据传输率是多少？
  解：
    （1）若去掉两个保护面，则共有：
6 × 2 - 2 = 10个存储面可用；
(2)有效存储区域
        =（33-22）/ 2 = 5.5cm
        柱面数 = 40道/cm × 5.5= 220道
（3）内层道周长=22*3.14=69.08cm
            道容量=400位/cm×69.08cm
          = 3454B
        面容量=3454B × 220道
          = 759，880B
        盘组总容量 = 759，880B × 10面
                      = 7，598，800B
（4）转速 = 2400转 / 60秒
          = 40转/秒
      数据传输率 = 3454B × 40转/秒
                        = 138，160 B/S
注意：
1）计算盘组容量时一般应去掉上、下保护面；
2）的精度选取不同将引起答案不同，一般取两位小数；
3）盘组总磁道数柱面数（=一个盘面上的磁道数）
4）数据传输率与盘面数无关；
5）数据传输率的单位时间是秒，不是分。
五、写出1101对应的汉明码。
解：有效信息均为n=4位，假设有效信息用b1b2b3b4表示
校验位位数k=3位，（2k>=n+k+1）
设校验位分别为c1、c2、c4，则汉明码共4+3=7位，即：c1c2b1c4b2b3b4
校验位在汉明码中分别处于第1、2、4位
C1  C2  1  C4  1  0  1 
c1=1⊕1⊕1=1
c2=1⊕0⊕1=0
c4=1⊕0⊕1=0
当有效信息为1101时，汉明码为1010101。
六、设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用（低电平有效）作访存控制信号，作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有8片8K×8位的RAM芯片与CPU相连，试回答：
（1）用74138译码器画出CPU与存储芯片的连接图；
（2）写出每片RAM的地址范围；
解：（1）CPU与存储器芯片连接逻辑图：
   （2）地址空间分配图：
        RAM0:0000H-1FFFH
        RAM1:2000H-3FFFH
        RAM2:4000H-5FFFH
        RAM3:6000H-7FFFH
        RAM4:8000H-9FFFH
        RAM5:A000H-BFFFH
        RAM6:C000H-DFFFH
        RAM7:E000H-FFFFH
（3）如果运行时发现不论往哪片RAM写入数据后，以A000H为起始地址的存储芯片(RAM5)都有与其相同的数据，则根本的故障原因为：该存储芯片的片选输入端很可能总是处于低电平。假设芯片与译码器本身都是好的，可能的情况有：
1）该片的-CS端与-WE端错连或短路；
2）该片的-CS端与CPU的-MREQ端错连或短路；
3）该片的-CS端与地线错连或短路。
（4）如果地址线A13与CPU断线，并搭接到高电平上，将会出现A13恒为“1”的情况。此时存储器只能寻址A13=1的地址空间(奇数片)，A13=0的另一半地址空间（偶数片）将永远访问不到。若对A13=0的地址空间（偶数片）进行访问，只能错误地访问到A13=1的对应空间(奇数片)中去。