探讨8位计算机组成原理：真值范围与RAM芯片设计

在本文档中，主要讨论了计算机组成原理的多个关键知识点，包括： 1. 整数表示方法： - 无符号数：由于8位中1位为符号位，剩余7位用于表示数值，因此无符号整数的真值范围是0到\(2^7 - 1\)，即0~127。 - 原码：原码表示负数时最高位为1，正数最高位为0。正数的真值范围与无符号数相同，负数范围是-2^(n-1)到0，其中n为有效位数，即-128到-1。 - 补码：补码表示法用于处理加减运算，正数与原码相同，负数最高位为1且其余各位取反后加1。负数的补码范围是-2^(n-1)到2^(n-1)-1，即-128到127。 - 反码：反码是负数的补码取反，即除符号位外其余位全为1。负数的反码范围与补码一致。 2. 计算机存储器： - 第三章的例题1涉及到动态RAM的刷新频率计算，当采用集中刷新时，刷新间隔是整个存储器容量（8K*8位）除以读/写周期（0.1μs），计算得出；分散刷新则会根据具体实现细节有所不同。 - 存储器地址分配与片选逻辑设计：给出了ROM和RAM区域的地址范围划分，以及如何通过EPROM和RAM芯片来实现不同区域的存储需求。例如，使用EPROM和RAM芯片组合，以及片选逻辑电路的选择。 3. SRAM芯片构成大容量存储器： - 用16K×16位的SRAM芯片构成64K×32位的存储器，需要8片这样的芯片，地址线共需16位，数据线共需32位。采用2：4译码器将地址线分成多个部分，以便选中不同的存储模块。 4. 存储器基础知识： - 半导体存储器类型：静态RAM（SRAM）利用触发器原理存储信息，动态RAM（DRAM）则是依靠电容存储电荷原理。 - 存储器读写操作流程：在读写操作前，需要接收到地址、片选和读写信号，然后进行信息交换。 5. 寻址范围和系统效率： - 字长为32位的计算机，存储容量为4MB，按字编址时，寻址范围是4MB（因为1MB等于2的20次方字，所以4MB为2的24次方字）。 - 提供了一个关于Cache性能评估的例子，包括Cache和主存的存取次数、存取周期，以及计算cache/主存系统的效率和平均访问时间。 6. Cache和内存地址映射： - 对于1MB主存和64KB cache的处理器，内存地址的标记和字号取决于全相联映射的实现，需要了解具体映射策略。 7. 内存地址格式： - 例题2涉及组相联Cache的内存地址格式，需要考虑组数、每组行数、主存块大小和地址编码方式。 这些知识点涵盖了计算机组成原理中关于数值表示、存储器管理、存储器结构和性能评估等多个核心领域，有助于理解计算机硬件的底层工作原理。