计算机组成与结构习题解析：内存刷新与扩展

"计算机组成与结构(清华大学版)(第4版)习题解答(下)" 本资源为《计算机组成与结构》(清华大学版，第4版)的习题解答部分，主要探讨了计算机硬件中的核心组件——主存储器的相关问题。解题内容涉及存储器的扩展、刷新机制以及容量计算。 在问题4.5中，讨论了一个512K×16位的存储器如何由64K×1位的2164RAM芯片构建。解答指出，为了实现位扩展和字扩展，需要将16位扩展到16倍，即使用16片芯片；同时，为了达到512K的字大小，需要将64K扩展到8倍，因此需要另外8片芯片。综合这两个扩展，总共需要16×8=128片2164RAM芯片。 接着，对于分散刷新方式，由于每个2164RAM芯片内部包含4个128×128的结构，要求单元刷新间隔不超过2ms，所以每个芯片的刷新周期是2ms除以128，即15.625μs。 而在集中刷新方式下，假设读/写周期为T=0.1μs，要完成对整个存储器的刷新，由于存储器的总容量是16K×8位，需要刷新16K次，每次刷新用时T=0.1μs，因此存储器刷新一遍至少需要0.1μs×16K=12.8μs。 问题4.6则涉及到使用8K×4位的RAM芯片构建一个16K×8位的存储区域。要实现这个目标，首先理解8K×4位的RAM意味着每个芯片有8K（即2^13）个4位的存储单元。为了扩展成16K×8位，需要进行字扩展，将4位扩展到8位，这需要两片8K×4位的RAM芯片并联。然后，为了达到16K（2^14）的地址空间，需要进行字线扩展，这意味着需要2^1(14-13)=2片8K×4位的RAM串联。因此，总共需要2片8K×4位的RAM芯片来构建16K×8位的存储器。 这些习题解答深入浅出地解释了存储器组织和设计的关键概念，包括存储器的扩展方法（位扩展和字扩展）、刷新策略（分散刷新和集中刷新）以及存储容量的计算，这些都是计算机组成与结构课程中的核心知识点。通过这样的练习，读者能够更好地理解实际系统中存储器的工作原理和设计考虑。