计算机组成原理存储器相关问题解答

问题：要设计具有64K×2位存储容量的芯片，问如何安排地址线和数据线引脚的数目，才能使两者之和最小。请说明有几种解答。

解：

在满足64K×2位存储容量的前提下，存在两种情况：

（1）地址线：16根，数据线：2根

（2）地址线：17根，数据线：1根

由于16+2=17+1=18

所以，最小的和=18

其他的情况，均会比18大。这是因为只能减少地址线的根数，但这样会大大增加数据线的数量。

 

问题：字位扩展的存储器组成逻辑图该怎么画？

答：首先掌握以下原则：

一个存储器的容量假定为Ｍ×Ｎ位，若使用l×k位的芯片（l＜M,k＜N＝需要在字向和位向同时进行扩展。此时共需要（M／l）×（N／k）个存储器芯片。

其中，M／l表示把M×N的空间分成（M／l）个部分（称为页或区），每页（N／k）个芯片。

地址分配原则如下：

首先利用log₂ l位表示低位地址：用来选择访问页内的l个字

其次利用log₂（Ｍ／l）位表示高位地址：用来经片选译码器产生片选信号。

 

绘制逻辑图的时候，以书上例4-1、4-2、4-3为准。根据教学要求，目前对绘制逻辑图不作要求，只要达到理解即可。

 

问题：虚拟地址格式该怎么画?

例如，在页式虚拟存储器中，若主存容量为16MB，页面容量为4KB，程序地址空间为2G，问虚页号有多少位？页表长度为多少？并画出虚拟地址格式。

解：

页面容量为：4KB=2¹²B

程序地址空间：2GB=2³¹B

故虚页号字段位数=31-12=19

页表长度=2¹⁹    

                 

虚拟地址格式：           

 

问题：Cache一节中，存储空间的分配问题应该如何把握？

例如：有一CACHE-主存层次的存储器，其主存容量1MB，CACHE容量64KB，每块8KB，采用直接映射方式。

（1）求主存地址格式？

（2）主存地址为35303H，问它在主存哪个块？

（3）主存的第k块映射到CACHE的哪一块？

解：

（1）Cache容量64KB，每块8KB，所以

块内地址为13位（第0位到第12位）；  

块地址为16－13＝3位（第13位到第15位）；

（注：块地址也可以称为CACHE行地址）

页面标记为20－16＝4位（第16位到第19位）

（2）35303H＝0011 0101 0011 0000 0011

所以区号＝0011                        

块号    ＝010                         

块内地址＝1 0011 0000 0011            

（3）Cache有8块                           

主存的第k块映射到Cache的第k mod 8个块