发布时间 : 星期五 文章《微型计算机原理与接口技术》（第三版）习题答案更新完毕开始阅读5190141bfad6195f312ba66b
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4.3 动态RAM为什么需要经常刷新？微机系统如何进行动态RAM的刷新？
【解答】动态RAM是利用电容存储电荷的原理来保存信息的，由于电容会泄漏放电，所以，为保持电容中的电荷不丢失，必须对动态RAM不断进行刷新。
DRAM的刷新常采用两种方法：一是利用专门的DRAM控制器实现刷新控制，如Intel 8203控制器；二是在每个DRAM芯片上集成刷新控制电路，使存储器件自身完成刷新，如Intel 2186/2187。
4.4 常用的存储器地址译码方式有哪几种？各自的特点是什么？ 【解答】
线选译码：连接简单，无须专门的译码电路；缺点是地址不连续，CPU寻址能力的利用率太低，会造成大量的地址空间浪费。
全译码：将低位地址总线直接连至各芯片的地址线，余下的高位地址总线全部参加译码，译码输出作为各芯片的片选信号。可以提供对全部存储空间的寻址能力。
部分译码：该方法只对部分高位地址总线进行译码，以产生片选信号，剩余高位线可空闲或直接用作其它存储芯片的片选控制信号。
4.5 半导体存储器在与微处理器连接时应注意哪些问题？
【解答】半导体存储器与CPU连接前，要确定内存容量的大小并选择存储器芯片的容量大小，要考虑存储器地址分配问题；在进行存储器地址分配时，要将ROM和RAM分区域安排。
4.6 计算机在什么情况下需要扩展内存？扩展内存需要注意哪些问题？
【解答】单个存储芯片的存储容量是有限的，因此常常需要将多片存储器按一定方式组成具有一定存储单元数的存储器。
4.7 已知某微机系统的RAM容量为4K×8位，首地址为2600H，求其最后一个单元的地址。 【解答】RAM的容量为4K×8位=4KB，对应的地址有4K个，首地址为2600H，则其最后一个单元的地址为
2600H＋（4K—1）= 2600H＋4095 = 2600H＋FFFH = 35FFH 4.8 已知一个具有14位地址和8位数据的存储器，回答下列问题：
（1）该存储器能存储多少字节的信息？
（2）如果存储器由8K×4位RAM芯片组成，需要多少片？ （3）需要多少位地址作芯片选择？
【解答】（1）该存储器能存储的字节个数是214= 24×210 = 16K。
（2）该存储器能存储的总容量是16KB，若由8K×4位RAM芯片组成，需要的片数为（16K×8）/（8K×4）= 4片
（3）因为该存储器中读写数据的宽度为8位，所以4片8K×4位RAM芯片要分成两组，用一位地址就可区分；另一方面，每一组的存储容量为8K×8位 = 213×8位，只需要13位地址就可完全访问。
4.9 用16K×1位的DRAM芯片组成64K×8位的存储器，要求画出该存储器组成的逻辑框图。 【解答】总容量为64K×8位，由16K×1位的DRAM芯片组成： （64K×8位）/（16K×1位）= 32片
既要进行位扩展又要进行字扩展：由8片组成一组进行位扩展，由这样的4组进行字扩展。 每一组的存储容量为16K×8位 = 16KB = 2B，需要14位地址做片内寻址；4组芯片需要2位地址做片组选择，即片选信号。
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逻辑框图见图4-1。为清楚起见，图中只画出了各个芯片的部分连线。
D7?D0??16K×1 CS16K×1 CS??16K×1 CSCPU????16K×1 CS16K×1 CS????16K×1 CSA0?A13A14A15译码器??
4.10 若用4K×1位的RAM芯片组成16K×8位的存储器，需要多少芯片？A19~A0地址线中哪些参与片内寻址？哪些作为芯片组的片选信号？
【解答】（16K×8位）/（4K×1位）= 32片
每8片一组，分成4组。每组的存储容量为4KB = 212B，片内寻址需要12位地址线，即A11~A0；4组芯片可用2位地址线进行区分，即可用A13~A12做片选信号，A19~A14可浮空或做其他用途。
4.11 若用2114芯片组成2KB RAM，地址范围为3000H~37FFH，问地址线应如何连接？（假设CPU有16条地址线、8条数据线）
【解答】2114芯片单片容量为1K×4位，组成2K×8位RAM需要： （2K×8位）/（1K×4位）= 4片
每2片一组，分成2组。每组的存储容量为1KB = 210B，片内寻址需要10位地址线。对应的地址范围为3000H~37FFH = 0011000000000000B ~ 0011011111111111B，可见，CPU的16条地址线中A9~A0用于片内寻址，A10用做片选信号，A13~A12接高电平，A15~A14、A11接地。
4.12 简述计算机中为什么要采用高速缓存器Cache？分析其工作原理。
【解答】Cache存储空间较小而存取速度很高，位于CPU和主存之间，用来存放CPU频繁使用的指令和数据，可以减少存储器的访问时间，所以能提高整个处理机的性能。
4.13 简述虚拟存储技术的特点和工作原理。
【解答】虚拟存储器是以存储器访问的局部性为基础，建立在“主存—辅存”物理体系结构上的存储管理技术。它可以使计算机具有辅存的容量，且用接近于主存的速度进行存取，程序员可按比主存大得多的虚拟空间编址——是一种概念性的逻辑地址，并非实际物理地址。
虚拟存储器允许用户把主存、辅存视为一个统一的虚拟内存。用户可以对海量辅存中的存储内容按统一的虚址编排，在程序中使用虚址。在程序运行时，当CPU访问虚址内容时发现已存于主存中（命中），可直接利用；若发现未在主存中（未命中），则仍需调入主存，并存在适当空间，待有了实地址后，CPU就可以真正访问使用了。
图4-1 题4.9存储器组成逻辑图
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习题5
5.1 什么叫总线？总线如何进行分类？各类总线的特点和应用场合是什么？
【解答】总线是指计算机中多个部件之间公用的一组连线，由它构成系统插件间、插件的芯片间或系统间的标准信息通路。
（1）微处理器芯片总线：元件级总线，是在构成一块CPU插件或用微处理机芯片组成一个很小系统时常用的总线，常用于CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片等之间的信息传送。
（2）内总线：板极总线或系统总线，是微型计算机系统内连接各插件板的总线，用以实现微机系统与各种扩展插件板之间的相互连接，是微机系统所特有的总线，一般用于模板之间的连接。在微型计算机系统中，系统总线是主板上微处理器和外部设备之间进行通讯时所采用的数据通道。
（3）外部总线：通信总线，主要用于微机系统与微机系统之间或微机与外部设备、仪器仪表之间的通信，常用于设备级的互连。数据可以并行传输，也可以串行传输，数据传输速率低。
5.2 什么叫总线的裁决？总线分配的优先级技术有哪些？各自的特点是什么？
【解答】当总线上的某个部件要与另一个部件进行通信时，首先应该发出请求信号，有时会发生同一时刻总线上有多个请求信号的情况，就要根据一定的原则来确定占用总线的先后次序，这就是总线裁决。
（1） 并联优先权判别法
通过优先权裁决电路进行优先级别判断，每个部件一旦获得总线使用权后应立即发出一个“总线忙”的信号，表明总线正在被使用。当传送结束后释放总线。
（2） 串联优先级判别法
采用链式结构，把共享总线的各个部件按规定的优先级别链接在链路的不同位置上，位置越前面的部件，优先级别越高。
（3） 循环优先权判别法
类似于并联优先权判别法，只是动态分配优先权，原来的优先权编码器由一个更为复杂的电路代替，该电路把占用总线的优先权在发出总线请求的那些部件之间循环移动，从而使每个总线部件使用总线的机会相同。
5.3 总线数据的传送方式有哪些？各自有何特点？ 【解答】
（1）串行传送方式
只使用一条传输线，在传输线上按顺序传送信息的所有二进制位的脉冲信号，每次一位。适于长距离传输。
（2）并行传送方式
信息由多少个二进制位组成，机器就需要有多少条传输线，从而让二进制信息在不同的线上同时进行传送。
（3）并串行传送方式
是并行传送方式与串行传送方式的结合。传送信息时，如果一个数据字由两个字节组成，那么传送一个字节时采用并行方式，而字节之间采用串行方式。
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5.4 在微型机系统中采用标准总线的好处有哪些？
【解答】标准总线不仅在电气上规定了各种信号的标准电平、负载能力和定时关系，而且在结构上规定了插件的尺寸规格和各引脚的定义。通过严格的电气和结构规定，各种模块可实现标准连接。各生产厂家可以根据这些标准规范生产各种插件或系统，用户可以根据自己的需要购买这些插件或系统来构成所希望的应用系统或者扩充原来的系统。
5.5 PC总线有哪些主要特点？它的信号线有哪几类？分析该总线的适用范围。
【解答】PC总线把CPU视为总线的唯一总控设备，其余外围设备均为从属设备。具有价格低、可靠性好、兼容性好和使用灵活等优点。
PC总线62条引脚信号分为地址线、数据线、控制线、状态线、辅助线与电源等5类。 PC总线支持8位数据传输和10位寻址空间，最大通信速率为5 MB/s。 5.6 ISA 总线有哪些特点？它的信号线有哪几类？适用范围如何？
【解答】ISA总线的数据传送速率最快为8MB/s，地址总线宽度为24位，可以支持16 MB的内存。总线中的地址、数据线采用非多路复用形式，使系统的扩展设计更为简便，可供选择的ISA插件卡品种也较多。
前62引脚的信号分为地址线、数据线、控制线、状态线、辅助线与电源等5类，新增加的36引脚插槽信号扩展了数据线、地址线、存储器和I/O设备的读写控制线、中断和DMA控制线、电源和地线等。
ISA总线由IBM公司推出，已经成为8位和16位数据传输总线的工业标准是早期比较有代表性的总线。
5.7 PCI总线有哪些主要特点，PCI总线结构与ISA总线结构有什么地方不同？
【解答】（1）线性突发传输；（2）支持总线主控方式和同步操作；（3）独立于处理器；（4）即插即用；（5）适合于各种机型；（6）多总线共存；（7）预留发展空间；（8）数据线和地址线复用结构，节约线路空间，降低设计成本。
PCI总线结构与ISA总线结构的不同：
典型PCI系统允许在一个总线中插入32个物理部件，每一个物理部件可含有最多8个不同的功能部件。处理器与RAM位于主机总线上，具有64位数据通道和更宽以及更高的运行速度。指令和数据在CPU和RAM之间快速流动，然后把数据交给PCI总线。PCI负责将数据交给PCI扩展卡或设备。驱动PCI总线的全部控制由PCI桥实现。
ISA总线构成的微机系统中，内存速度较快时通常采用将内存移出ISA总线并转移到自己的专用总线—内存总线上的体系结构。ISA总线以扩展插槽形式对外开放，磁盘控制器、显示卡、声卡、打印机等接口卡均可插在8MHz、8/16位ISA总线插槽上，以实现ISA支持的各种外设与CPU的通信。
5.8 EISA总线与ISA总线相比有哪些主要特点？ 【解答】
（1）用于32 位微机中，支持32位寻址，寻址空间达4GB，支持64KBI/O端口寻址。 （2）具有32位数据线，大大提高了数据传输能力，最大数据传输速率达33 MB/S。 （3）支持多处理器结构，支持多主控总线设备。
（4）具有自动配置功能，可以根据配置文件自动地初始化，配置系统板和多扩展卡。
（5）扩展了DMA的范围和传输速度，支持7个DMA通道。DMA数据传输可在ISA方式下，也