通过题目来讲一讲存储器分层体系结构相关知识 1 | 计算机组成与系统结构专题

题目1

某计算机主存容量为64KB，其中ROM区为4KB，其余为RAM区，按字节编址，现要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片来设计该存储器，则需要上述规格的ROM芯片数和RAM芯片数分别是多少？

题目1 解答

RAM区为 64KB-4KB = 60KB
ROM芯片 = （4KB8位）/（2K8位） = 2片
RAM芯片 = （60KB8位）/(4K4位） = 30片

题目2

用8K×8位的EPROM芯片组成32K×16位的只读存储器，试问：

（1）数据寄存器最少应有多少位？

（2）地址寄存器最少应有多少位？

（3）共需多少个EPROM芯片？

题目2 解答

（1）数据寄存器最少有16位，应不少于存储器的位数。

（2）与存储器的大小有关。

按字节编址：容量32K*(16/8)B = 64KB 然后有 64KB / 8bit = 64K个单元

按字编址：容量32K*（16/8）B=64KB 然后有 64KB / 16bit = 32K个单元

则地址寄存器最少有：15位（若按字编址）；16位（若按字节编址）。

（3）需要32K * 16位 / （8K * 8位） = 8个

题目3

用256×8位的RAM芯片扩展为1k×8位的RAM，请回答以下问题：

a. 共需要几块芯片，采用何种扩展方式？

b. 请将以下CPU与存储器的连接图补充完整。

c. 请写出各芯片的地址范围。

题目3 解答

a. 1k*8位/（256*8位）=4片 采用字扩展方式

b.

c.

000H-0FFH

100H-1FFH

200H-2FFH

300H-3FFH

题目4

假定某机主存1GB，按字节编址。Cache的数据区（即不包括标记、有效位等存储区）有64KB，块大小为128字节，采用直接映射和直写（Write-Through）方式。请问：

1. 主存地址如何划分？要求说明每个字段的含义、位数和在主存地址中的位置。

2. Cache的总容量为多少位？

题目4 解答

主存： Cache 共 64KB/128B=512 行。

主存地址为 30 位，其中，高 14 位为标志；中间 9 位为行索引（行号）；低 7 位为块内地址。

考虑有效位、标志位而不考虑替换算法等所需的控制位，Cache总容量为：
512x(128x8+14+1)位=519.5K位

题目5

分析比较以下三个函数的空间局部性，并指出哪个最好，哪个最差？

题目5 解答

对于函数clear1，其数组访问顺序与在内存存放顺序完全一致。因此，空间局部性最好。

对于函数clear2，其数组访问顺序在每个数组元素内跳跃式访问，相邻两次访问的单元最大相差3个int变量（假定sizeof(int)=4,则相当于24B）因此，空间局部性比clear2还差。若主存块大小比12B小的话，则大大影响命中率。

对于函数clear3，其数组访问顺序与在内存中的存放顺序不一致，相邻两次访问的单元都相差6个int型变量（假定sizeof(int)=4，则相当于24B）因此，空间局部性比clear2还差，是三个中空间局部性最差的。若主存块大小比24B小的话，则大大影响命中率。