《计算机组成原理》作业（二）答案。
一、 简答题。
1 解：存储器的层次结构主要体现在cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。
cache-主存层次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分析，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-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。
综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。
2 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作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。即：
存取周期 = 存取时间 + 恢复时间。
3 解：存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。
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=10-9s）
4 解：刷新：对dram定期进行的全部重写过程；
刷新原因：因电容泄漏而引起的dram所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；
常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。
集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在cpu访存死时间。
分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无cpu访存死时间。
异步式：是集中式和分散式的折衷。
二、 应用题。
1. 解： （1）∵ 220= 1m， ∴该存储器能存储的信息为：1m×32/8=4mb
2）（1000/512）×（32/8）= 8（片）
（3） 需要1位地址作为芯片选择。
2. 解：（1）组成64k×32位存储器需存储芯片数为。
n=（64k/16k）×（32位/8位）=16（片）
每4片组成16k×32位的存储区，有a13-a0作为片内地址，用a15 a14经2：4译码器产生片选信号 ，逻辑框图如下所示：
（2）依题意，采用异步刷新方式较合理，可满足cpu在1μs内至少访问内存一次的要求。
设16k×8位存储芯片的阵列结构为128行×128列，按行刷新，刷新周期t=2ms，则异步。
刷新的间隔时间为：
则两次刷新的最大时间间隔发生的示意图如下。
可见，两次刷新的最大时间间隔为ｔｍａ
15.5-0.5=15 (μs)
对全部存储单元刷新一遍所需时间为t r
t r ＝0.5×128=64 (μs)
3.解：先求命中率h
h=nc/(nc +nm )＝2420÷(2420＋80)＝0.968
则平均访问时间为ta
ta＝0.968×40＋(1-0.968) ×240＝46.4(ns)
r ＝240÷40＝6
cache/主存系统的效率为e
e＝1/[r＋(1－r)×0.968]＝86.2％
4.解：指令格式及寻址方式特点如下：
① 单字长二地址指令；
② 操作码op可指定=64条指令；
③ rr型指令，两个操作数均在寄存器中，源和目标都是通用寄存器（可分别指定16个寄存器。
之一）；④ 这种指令格式常用于算术逻辑类指令。
5.解：1) 流水线的操作时钟周期 t应按四步操作中最长时间来考虑， 所以t=100ns；
2) 两条指令发生数据相关冲突情况：:
add r1,r2,r3 ; r2+r3→r1
sub r4,r1,r5 ; r1-r5→r4
两条指令在流水线中执**况如下表所示：
add指令在时钟4时才将结果写入寄存器r1中， 但sub指令在时钟3时就需读寄存器r1了，显然发生数据相关，不能读到所需数据，只能等待。如果硬件上不采取措施，第2条指令sub至少应推迟2个操作时钟周期，即t=2×100ns=200ns；
3)如果硬件上加以改进(采取旁路技术),这样只需推迟1个操作时钟周期就能得到所需数据， 即t=100ns。
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