一、某机字长为32位，其存储容量为64KB，按字编址其寻址范围是多少？若主存以字节编址，试画出主存字地址的分配情况。

字长为32位，那么每个字就包含：32/8 = 4B(4个字节)
容量64KB，那么就有 64KB/4B = 16K个字(存储单元)，其寻址范围就是16K
字地址用高位字节的地址来表示，就是4的整数倍: 0,4,8,···,64K-4
主存字地址的分配情况如下图：

二、一个容量为16K x 32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？

1K x 4位，2K x 8位，4K x 4位，16K x 1位，4K x8位，8K x 8位

容量为：16K x 32位
那么其

• 地址线有：2ⁿ = 16K => n=14根
• 数据线有：32位 => 32 根

所以其地址线与数据线的总和为 14 + 32 = 46根
存储器总容量为：16K x 32 = 512K
需要1K x 4位 ：512K / (1K x 4) = 128 片
需要2K x 8位 ：512K / (2K x 8) = 32 片
需要4K x 4位 ：512K / (4K x 4) = 32 片
需要16K x 1位 ：512K / (16K x 1) = 32 片
需要4K x 8位 ：512K / (4K x 8) = 16 片
需要8K x 8位 ：512K / (8K x 8) = 8 片

三、某8位微型计算机地址码为18位，若使用4K x 4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：

(1) 该机所允许的最大主存空间是多少？
(2) 若每个模块板为32K x 8位，共需几个模块板？
(3) 每个模块板内共有几片RAM芯片？
(4) 共有多少片RAM？
(5) CPU 如何选择各模块板？

(1)、地址码18线，机型为8位，所以其存储容量最大为：2¹⁸ x 8 = 256K x 8 = 2048K
(2)、共需模块板：2048K / (32K x 8) = 8 块
(3)、每个模块板内的芯片：(32K x 8) / (4K x 4) = 256K / 16K = 16 片
(4)、共有RAM：8 x 16 = 128 片
(5)、CUP以地址码最高三位作为模块选择线，次高三位作为芯片选择线(因为机型是8位，而RAM芯片只有4位，所以要进行位扩展，扩展后每个模块板有8组芯片，只需要3位地址码)，剩下的12位选择片内地址

四、设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用-MREQ(低电平有效)作访存控制信号,R/W作读/写命令信号(高电平为读,低电平为写)。现有这些存储芯片:ROM(2K × 8位,4K × 4位,8K × 8位),RAM(1K x 4位2K x 8位,4K × 8位)及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。（-MREQ表示低电平有效)

试从上述规格中选用合适的芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。要求如下：
(1) 最小4K地址为系统程序区,4096-16383地址范围为用户程序区。
(2) 指出选用的存储芯片类型及数量。
(3) 详细画出片选逻辑。

(1)、最小4K地址为系统程序区，那么适合使用ROM(只读存储器)，地址范围为：0 ~ 4095；
用户程序区适合用RAM(随机存储存取器)，地址范围为：4096 ~ 16383。
二进制地址码为：

原错误图片，点击查看

(2)、系统程序区→2片4K x 4位的ROM，用户程序区→3片4K x 8位的RAM。
(3)、如下图：
RAM地址范围4K，需要用到地址线 2ⁿ = 4K => n=12根，所以CPU的低12位地址线(A0 ~ A11)与ROM、RAM相连，A12,A13,A14为片选线，A15与MREQ组成控制线。

原错误图片，点击查看

五、设主存容量为256K字, Cache容量为2K字，块长为4。

(1) 设计 Cache地址格式, Cache中可装入多少块数据?
(2) 在直接映射方式下,设计主存地址格式。
(3) 在四路组相联映射方式下,设计主存地址格式。
(4) 在全相联映射方式下,设计主存地址格式。
(5) 若存储字长为32位,存储器按字节寻址,写出上述三种映射方式下主存的地址格式。

(1)、Cache中可装入数据块：2K / 4 = 2¹¹ / 2² = 2⁹ => 512 块
(2)、由于块长为4，所以块内地址有 2^b = 4 => b = 2 位
        由于Cache中有2⁹块数据，所以缓存字块地址 c = 9位
        由于主存容量为256K = 2¹⁸，所以主存的地址总共18位，除去块内地址与缓存字块地址外，还有7位作为主存字块地址，t = 7

地址格式如下：

(3)、根据四路组相联的条件，一组内有4块，所以Cache需要分为 2⁹ / 2² = 2⁷ =>128 组，组地址需要7位，块内地址不变需要2位，所以主存字块标记剩余18 - 7 - 2 = 9 位

地址格式如下：

(4)、全相联映射方式下，主存的字块标记为：2¹⁸ / 2² = 2¹⁶ => 64K，除去块内地址2位外共16位

地址格式如下：

(5)、存储字长为32位，那么一个主存容量有：256K x 32 / 8 = 1M = 2²⁰
        Cache容量为：2K x 32 / 8 = 8K = 2¹³
        块长为：4 x 32 / 8 = 2⁴
那么直接映射中，主存字块标记：20 - 13 => t = 7，Cache字块地址：13 - 4 => c = 9，字块内地址：2⁴ => b = 4，则有：>

四路组相联映射中，数据块：2⁹，每组4 (2²) 块，那么组地址： 2⁹ / 2² = 2⁷ => q = 7，字块内地址：2⁴ => b = 4，主存字块标记：20 - 7 - 4 => s = 9 则有：

全相映映射中，字块内地址：2⁴ => b = 4，主存字块标记：20 - 4 => m = 16