4.2.1
.主存中存储单元地址的分配：

存储字长：存储器中一个存储单元(存储地址)所存储的二进制代码的位数，即存储器中的MDR的位数。
字(word) : 若干个字节组成一一个”字” ( word)。一个”字”可以存放-条计算
机指令或一一个数据。
存储芯片的容量： 地址线和数据线的位数来表示

• 题目一：机器字长32位，地址线24位，按字节寻址范围为：16M
  答：1字节 = 8位二进制数；
  机器存储字长32位 =32/8 =4字节；
  24位地址线有2²⁴字节种地址===》2²⁴字节
  1kb = 1024b = 2¹⁰b
  1M = 1024kb = (1024*1024)字节 = (2¹⁰ * 2¹⁰)字节 = 2²⁰b
  所以2²⁴b=2²⁰b * 2⁴=1M * 2⁴=16M

• 题目二：机器字长32位，地址线24位，按字寻址范围为：4M
  答：1字节 = 8位二进制数 ；
  机器存储字长32位 =32/8 =4字节；
  所以一个字对应4个字节
  24位地址线有2²⁴字节种地址===》2²⁴字节
  1kb = 1024b = 2¹⁰b
  1M = 1024kb = (1024*1024)字节 = (2¹⁰ * 2¹⁰)字节 = 2²⁰b
  所以2²⁴b=2²⁰b * 2⁴=1M * 2⁴=16M
  因为一个字对应4个字节
  16/4=4MV

• 题目三：机器字长16位，地址线24位，按字节寻址范围为：16M
  答：1字节 = 8位二进制数；
  机器存储字长16位 =16/8= 2字节；
  24位地址线有2²⁴字节种地址===》2²⁴字节
  1kb = 1024b = 2¹⁰b
  1M = 1024kb = (1024*1024)字节 = (2¹⁰ * 2¹⁰)字节 = 2²⁰b
  所以2²⁴b=2²⁰b * 2⁴=1M * 2⁴=16M

• 题目四：机器字长16位，地址线24位，按字寻址范围为：8M
  答：1字节 = 8位二进制数；
  机器存储字长16位 =16/8= 2字节；
  所以一个字对应2个字节
  24位地址线有2²⁴字节种地址===》2²⁴字节
  1kb = 1024b = 2¹⁰b
  1M = 1024kb = (1024*1024)字节 = (2¹⁰ * 2¹⁰)字节 = 2²⁰b
  所以2²⁴b=2²⁰b * 2⁴=1M * 2⁴=16M
  因为一个字对应2个字节
  16/2=8MV

• 题目五:某电脑主存的存储容量为256MB，则按字节寻址的地址线位数对应：28位
  256MB= 1MB *256=1MB * 2⁸
  1MB=2²⁰字节
  256MB = 2²⁰ * 2⁸=2²⁸B
  所以对应的地址线位数：28位

• 题目六：计算存储芯片容量，地址线为10根，数据线4根，则芯片容量为：4k位
  答：2¹⁰个存储单元,1k=2¹⁰B，每个存储单元包含4位数据，
  芯片容量=2¹⁰x4 = 1K * 4位 =4K位

• 题目七：计算存储芯片容量，地址线为14根，数据线1根，则芯片容量为：16k位
  答：2¹⁴个存储单元,1k = 2¹⁰B，每个存储单元包含1位数据，
  芯片容量=2¹⁴x1 = 16K * 1位 =16K位

• 题目八： 某计算机字长是32位，它的存储容量是64KB，按字编址，它的寻址范围是（ 16kb ）
  答：机器字长32位，8位2进制数表示一个字节，机器字长4字节，寻址范围64/4=16kb

• 题目九： 2片1K x 4位 存储芯片怎么组成1k x 8位的存储芯片？
  答：利用位扩展，1K x4位的存储芯片有地址线：10根，数据线：4根
  将芯片1的数据线作为高四位D7 - D4,另一片的数据线作为低四位D3-D0

• 题目十：2片1K x 8位 存储芯片怎么组2k x 8位的存储芯片？
  答：利用字扩展，
  1K x 8位的芯片，有10根地址线，8根数据线；
  2K x 8位的芯片，有11根地址线，8根数据线；
  A0-A9作为地址线，A10用作片选线，因为片选的输入端必须低电平有效
  当A10为低电平时，片选信号CS0 有效，选中芯片1；
  当A10为高电平时，片选信号经过反向后，信号cs1有效，选中芯片2

• 题目十一： 8片1K x 4位 存储芯片怎么组成4k x 8位的存储芯片？
  答：利用字，位同时扩展
  两片1K x 4位的芯片构成一组1K x 8位的存储器（位扩展）
  4组1K x 8位的存储器便构成4K x 8位的存储器
  4K x 8位的存储器：有12根地址线 ，8根数据线
  A0 -A9：地址线
  A10 - A11:经过片选译码器 得到4个片选信号cs0 cs1 cs2 cs3 cs4
  4个片选信号分别选择其中一组 1K x 8位的信号

• 题目十二:
  
  1.主存地址空间分配：
  6000H - 67FFH为系统程序区
  6800H ~ 6BFFH为用户程序区
  2.说明各选几片芯片
  3.画出存储芯片的片选逻辑图
  答：1.先将16进制地址码 转换为 2 进制地址码，确定其总容量
  6000转为二进制：（利用8,2,4,1转换）
  6 : 0+4+2+0 -->0110
  0 : 0+ 0 +0 + 0–>0000
  6000 = 0110 0000 0000 0000
  67FFH转为：
  7 ：0+4+2+1 -->0111
  F : =15=8+4+2+1=1111
  67FF = 0110 0111 1111 1111
  同理：
  6800 = 0110 1000 0000 0000
  6BFF = 0110 1011 1111 1111
  因为有16根地址线，所以排列为：A0 ~ A15

A15	A14	A13	A12	A11	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	1	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
0	1	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	1	0	1	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1

一：
系统程序区：A0~ A10 编码从全0 ->全1，一共11根线
z¹¹=2k，8根数据线,所以系统程序区总容量为2K x 8位
用户程序区：A0~ A9编码从全0 ->全1，一共10根线
z¹⁰=1k，8根数据线,所以系统程序区总容量为1K x 8位
二：
系统程序区：总容量为2K x 8位，因为ROM芯片存放系统程序，所以选择1片 2K x 8位的ROM
用户程序区：总容量为1K x 8位，用户程序，需要可读写，因为RAM芯片存放系统程序，所以选择2片 1K x 4位的RAM芯片
三：
分配地址线：
A10 ~ A0 接2K x 8位ROM的 地址线
A9 ~ A0接1K x 4位的RAM的地址线
A11 ~ A15 :总共5根线作为片选线
使用74138译码器：
A13 连接 C
A12 连接 B
A11 连接 A
此时CBA有两种情况，对应Y4 Y5
(74138工作原理 二进制转为十进制)
- 100 （转为十进制）=4
- 101 （转为十进制）=5
74138译码器：
G1 高电平
G2a 和G2b为低电平才能正常工作
A15始终为“0”，为低电平----对应G2a
A14始终为“1”，为高电平—对应G1
访存控制信号MREQ（低电平有效）：对应G2b

• 题目十三
  CPU以及芯片同题目十二，画出CPU与存储器的连接图；（要求：系统程序区大小为：最小8k;与其相邻的16k为用户程序区；最大4k地址空间为系统程序工作区）

答：
因为有16根地址线，所以排列为：A0 ~ A15
根据地址范围写出二进制地址码：
最小8K x 8位的系统程序区：地址码从全 0 开始，8K说明地址线有13根
A0 ~ A12的地址码从全0 变为 全1 ；

A15	A14	A13	A12	A11	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1

相邻的16k x 8为用户程序区： 用两片 8k x 8位的RAM芯片 组成16K x 8位的芯片
RAM1地址为：

A15	A14	A13	A12	A11	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1

RAM2地址为：

A15	A14	A13	A12	A11	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1

最大4k x 8位系统程序工作：
有12根地址线，A0-A11

A15	A14	A13	A12	A11	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1

分配地址线：
A12 ~ A0 接1片8K x 8位ROM的 地址线和2片8K x 8位RAM的 地址线
A11 ~ A0接4K x 8位的RAM的地址线
A11 ~ A15 :总共5根线作为片选线
使用74138译码器：
A15 连接 C
A14 连接 B
A13 连接 A
此时CBA有4种情况，对应Y0 Y1 Y2 Y7
(74138工作原理 二进制转为十进制)
- 000 （转为十进制）=0
- 001 （转为十进制）=1
- 010 （转为十进制）=2
- 111 （转为十进制）=7
74138译码器：
G1 高电平
G2a 和G2b为低电平才能正常工作
高电平—对应G1
访存控制信号MREQ（低电平有效）：对应G2b G2A

• 题目十四：按照配偶原则配置0011的汉明码
  答：因为二进制码为4位
  所以n=4;
  2^k>= n + k +1
  所以检测位K = 3，代码分成三组
  位置安排如下
  
  c1检测位检测的小组包含：1 3 5 7 9 11…
  c2检测位检测的小组包含：2 3 6 7 10 14 15…
  c4检测位检测的小组包含：4 5 6 7 12 13 14 15…
  因为是配偶原则：
  c1=1
  c2=0
  c4=0
  所以汉明码为：1000011
• 题目十五：按照配偶原则接收到的汉明码为0100111，试问欲传送的信息是什么
  答：由于被传送的信息必须是正确的信息，因此不能简单的从接收到的7位汉明码中去掉C1 C2 C4三位检测位，应该先判断是否出错，过程如下：
  P1 = ①位+③位+⑤位+⑦位=0 无错
  P2=②位+③位+⑥位+⑦位 = 1 有错
  P4=④位+⑤位+⑥位+⑦位 =1 有错
  所以：P4P2P1 = 110转为十进制为 6
  所以第六位出错，纠正为：0100101
  想要传送的信息为：0101
• 题目十六：写出按偶校验 配置的汉明码0101101的纠错过程
  答：P1 = ①位+③位+⑤位+⑦位=1 无错
  P2=②位+③位+⑥位+⑦位 = 0 有错
  P4=④位+⑤位+⑥位+⑦位 =0 有错
  所以：P4P2P1 = 100转为十进制为 4
  所以第4位出错，因为第四位为校验码 ，可以不纠正
• 题目十七： 设有四个模块组成的四体存储器结构，每个体的存储字长为32位，存储周期为200ns.假设数据总线宽度为32位，总线传输周期为50ns，试求顺序存储和交叉存储的存储器带宽。
  答：

存储器模块数为：n，存取周期为：T 总线传输周期：t 已知低位交叉的存储器，连续读取n个字所需要的时间t1为： T +(n-1)t
已知高位交叉的存储器，连续读取n个字所需要的时间t2为： nT

顺序存储和交叉存储连续读出4个字的信息量为324=128位，
顺序存储存储器连续读出4个字的时间为：200ns4=800ns
交叉存储存储器连续读出4个字的时间为：200ns+50ns*(4-1)=350ns
顺序存储器的带宽为：128bit/800ns=16 * 10⁷bps
交叉存储器的带宽为：128bit/350ns=37 * 10⁷bps

• 题目十八： 1、一个采用直接映射方式的16KB缓存，假设块长为8个32位的字，则地址为FDA459H的主存单元映射到缓存的第 290 （十进制表示）块内。

FDA459H=1111 1101 1010 0100 0101 1001
有题目知16kb缓存（214 =16k）缓存地址有14位
又因为主存字块标记为主存地址长度与cache地址长度之差，即 主存字块标记24-14=10位
求缓存字块地址和字块内地址？
缓存字块地址位数：因为缓存大小为16k,存储字长32位，一个字节有8位2进制数，所有4个字节。所以缓存中总共有16KB/4B=212个字
因为每个字块8个字，所以有212/ 8=29块 ，所以缓存字块地址为9位。
字块内地址：（3位表示8个字，2位表示每字32位）所以字块内地址5位

• 题目十九：某计算机字长为32位，按字节编址，采用小端(Little Endian)方式存储数据。假定有一个double型变量，其机器数表示为1122 3344 5566 7788H，存放在0000 8040H开始的连续存储单元中，则存储单元0000 8046H中存放的是 （A ）
  A 22H B 33H C 77H D 66H
  

• 题目二十：设某机主存容量为16MB，缓存的容量为16KB。每字块有8个字，每个字32位。设计一个四路组相连映射（即缓存每组内共有4个字块）的缓存组织，要求：
  （1）画出主存地址字段中各段的位数。
  主存容量为16MB =224b 即主存地址字段为24位
  字块内地址：（3位表示8个字，2位表示每字32位）所以字块内地址5位
  缓存字块地址位数：因为缓存大小为16k,存储字长32位，一个字节有8位2进制数，所有4个字节。所以缓存中总共有16KB/4B=212个字
  因为每个字块8个字，所以有212/ 8=29块 ，
  四路组相连：2r=4 r=2
  所以缓存字块地址为9-2=7位。
  又因为主存字块标记为主存地址长度与cache地址长度之差，即主存字块标记24-7-5=12位

（2）设缓存初态为空，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），并重复此次序读8次，问命中率是多少？

字块中共8个字，初态为空，访问0时未命中，访问1-7单元时均命中，同理8,16,。。。。,96均未命中，一共13次未命中。1008-13/1008=98.375%

（3）若缓存的速度是主存速度的6倍，试问有缓存和无缓存相比，速度提高多少倍？
6t 800 / t(800-13)+6t13
主存存取周期6t 缓存存取周期t
不用缓存需要的时间为 6t800
用缓存需要的时间为 6t13 + t*(1000-13)
速度提高多少倍:6t800 /6t13 + t*(1000-13) - 1 =4.5