Câu hỏi thi cấu trúc máy tính phần 2 Học viện KTQS MTA

Khi máy vi tính IBM PC sử dụng loại vi mạch nhớ là loại DRAM RAM động thì máy tính cần có thêm thao tác gì để bảo toàn dữ liệu trên bộ nhớ RAM trong quá trình làm việc?. Trình bày chi ti

Đề thi và đáp án phần 2 môn học cấu trúc máy tính:

Bộ nhớ và các hệ thống hỗ trợ

Số lượng câu hỏi: 12

Số điểm cho mỗi câu: 2điểm

A Câu hỏi.

1 Nêu chức năng của bộ nhớ ROM trong máy tính IBM PCXT Trên bản đồ bộ nhớ, bộ nhớ ROM nằm ở vùng địa chỉ nào? Khi khởi động máy tính thì thanh ghi đoạn mã lệnh (CS) và con trỏ lệnh (IP) được khởi tạo như thế nào để vùng nhớ ROM sẽ được quy chiếu đầu tiên

2 Khi máy vi tính IBM PC sử dụng loại vi mạch nhớ là loại DRAM (RAM động) thì máy tính cần có thêm thao tác gì để bảo toàn dữ liệu trên bộ nhớ RAM trong quá trình làm việc? Thao tác đó được diễn ra như thế nào? So sánh giữa SRAM và DRAM (cấu tạo, hoat động và ứng dụng)

3 Trình bày chi tiết bản đồ bộ nhớ trên máy tính IBM PC XT, 1024 byte ở vùng nhớ thấp nhất được sử dụng vào mục đích gì?

4 Trình bày bản chất của bộ nhớ mở rộng (bằng hình vẽ) Loại bộ nhớ này có những điểm gì chung và riêng so với bộ nhớ phát triển Hệ điều hành quản lý bộ nhớ mở rộng bằng những công cụ nào?

5 Trình bày bản chất của bộ nhớ phát triển (bằng hình vẽ) Loại bộ nhớ này có những điểm gì chung và riêng so với bộ nhớ mở rộng Hệ điều hành quản lý bộ nhớ phát triển bằng những công cụ nào?

6 Khái niệm vùng nhớ cao có được trên loại máy tính IBM PC sử dụng BVXL nào của Intel Các thao tác để khởi tạo vùng nhớ cao? Hệ điều hành thường sử dụng vùng nhớ cao vào mục đích gì?

7 Người ta dùng giải pháp gì để xác định vi mạch nhớ và ô nhớ nào sẽ được BVXL tiến hành đọc hay ghi số liệu trong máy tính?

8 Trình bày sơ đồ giải mã bộ nhớ ROM BIOS trong máy tính biết rằng máy tính

sử dụng bộ nhớ ROM là vi mạch 2764 (8 * 8 Kbits)

9 Trình bày về phối ghép giữa CPU và bộ nhớ (các tín hiệu điều khiển, địa chỉ và

số liệu)

10 Trình bày chi tiết các vùng nhớ trong bản đồ bộ nhớ may tính IBM PC XT

11 Số lượng các tín hiệu địa chỉ, và dữ số liệu của hệ Bus trên máy tính có liên quan gì đến cấu trúc của bộ nhớ trên máy tính

12 Các kiểu Toán hạng bộ nhớ được sử dụng trong ngôn ngữ Assembler, cho ví dụ

B Đỏp ỏn

Cõu 1:

Cõu hỏi: Trờn bản đồ bộ nhớ, bộ nhớ ROM trong mỏy tớnh IBM PCXT nằm ở vựng địa chỉ nào? Nờu chức năng của bộ nhớ ROM trong mỏy tớnh IBM PCXT Khi khởi động mỏy tớnh thỡ thanh ghi đoạn mó lệnh (CS) và con trỏ lệnh (IP) được khởi tạo như thế nào để vựng nhớ ROM sẽ được quy chiếu đầu tiờn

2 đ

Vựng nhớ 256K byte, từ C0000H đến FFFFFH trong bản đồ nhớ của mỏy

tớnh IBM PCXT đợc dành cho ROM.

0,

3 đ

Trong số 256K byte, một phần dùng để chứa các chơng trình

của ROM BIOS,

Một phần dành cho chương trỡnh dịch ngụn ngữ BASIC (để trong ROM),

Một phần bộ nhớ cho bộ điều khiển đĩa cứng và cỏc ROM của bảng mạch ngoại

vi khỏc và phần cũn lại là cho người dựng

Bản đồ nhớ 256K byte ROM được giới thiệu trờn hỡnh 3.10

Hình 3.10 Bản đồ bộ nhớ ROM của PC-XT

C000:0000 - C000:7FFF Vựng mở rộng bộ nhớ ROM

C000:8000 - C000:CFFF Điều khiển đĩa cứng

D000:0000 - E000:FFFF

Vùng mở rộng bộ nhớ ROM (XT)

F000:0000 - F000:FFFF ROM BIOS

0,

3 đ

0,

3 đ 0,

3 đ 0,

4 đ Khi khởi động mỏy tớnh sẽ khởi tạo thanh ghi đoạn mú lệnh CS=FFFFh và 0,

thanh ghi con trỏ lệnh IP=0000h, bộ vi xử lý 8088 nhận thông tin do CS:IP trỏ tới là FFFF:0000, ứng với địa chỉ vật lý FFFF0h

4 đ

Câu 2

Câu hỏi: Khi máy vi tính IBM PC sử dụng loại vi mạch nhớ là loại

DRAM (RAM động) thì máy tính cần có thêm thao tác gì để bảo toàn dữ

liệu trên bộ nhớ RAM trong quá trình làm việc? Lý do tại sao? So sánh

giữa SRAM và DRAM

2 đ

Khi máy vi tính IBM PC sử dụng loại vi mạch nhớ là loại DRAM (RAM

động) thì máy tính phải có thao tác làm tươi thường xuyên

0,3 đ

Lý do của việc phải thực hiện làm tươi là để khắc phục hiện tượng tự

phóng điện của tụ điện dẫn tới mất dữ liệu

0,3 đ

Về cấu tạo: Các ô nhớ SRAM được chế tạo dưới dạng mạch lật

(flip-flop),

còn DRAM sử dụng tụ điện để nhớ từng bit

0,3 đ

SRAM không cần làm tươi thường xuyên, do vậy có thể truy cập bất kỳ

lúc nào, DRAM khi đang làm tươi thì không thể đọc hoặc ghi được

0,3 đ

.Do mỗi bit của SRAM là một flip-flop và mỗi flip-flop có 6 transistor

nên SRAM phải có nhiều transistor hơn so với DRAM và do vậy có

dung lượng nhớ thấp hơn

0,3 đ

DRAM có ưu điểm chính là dung lượng (mật độ) cao hơn, chi phí trên

mỗi bit rẻ hơn và tiêu thụ điện năng trên mỗi bit thấp hơn so với SRAM

0,25 đ

SRAM thường được sử dụng trong các vị trí không đòi hỏi dung lượng

lớn nhưng cần tốc độ cao

0,25 đ

Câu 3:

Câu hỏi: Trình bày về bản đồ bộ nhớ trên máy tính IBM PC XT (độ lớn,

không gian địa chỉ, các vùng chính của bản đò nhớ ).1024 byte ở

vùng nhớ thấp nhất trong bản đồ nhớ được sử dụng vào mục đích gì?

2 đ

Máy tính XT với bộ vi xử lý 8088/86 có 20 chân địa chỉ có khả năng

quản lý 1 Mb bộ nhớ, (220 = 1048576 = 1 Mb) ứng với không gian địa

chỉ từ 00000-FFFFFH

0,3 đ

Trong không gian này, bộ nhớ phân thành Bộ nhớ Qui ước

(Conventional Memory) có địa chỉ trong khoảng 00000-9FFFFHvà

Bộ nhớ trên (Upper Memory Area) có địa chỉ trong dải

A0000-FFFFFH

0,3 đ

Toàn bộ không gian nhớ 1M được chia thành 16 đoạn, mỗi đoạn 64K và 0,3 đ

đánh số theo hệ thập lục 0, 1, 2 A, B, C, D, E, F Trong đó, các đoạn

từ 0-9 sử dụng cho bộ nhớ qui ước, đoạn A và B dành cho video RAM

còn các đoạn C,D, E và F dùng cho ROM

Hình vẽ sơ lược về bản đồ nhớ may tính PC XT

E ROM (Tối đa 256K bytes)

BFFFF B Bộ nhớ video 128 KB

8 7 6

Bộ nhớ 5 PC DRAM (Tối đa 640Kb)

3 2 1

Địa chỉ vật lý Các đoạn 64 Kb

0,4 đ

Bộ nhớ Qui ước là phần bộ nhớ dành cho RAM được dùng cho bảng

véc tơ ngắt, dữ liệu BIOS, tham số và yêu cầu của DOS, hệ điều hành

và các phần mềm ứng dụng

0,3 đ

Bộ nhớ trên có dải địa chỉ từ A0000 đến FFFFF với tổng bộ nhớ là 384K,

trong đó:

- 128 K từ A0000H đến BFFFFFH cho video RAM

- Từ địa chỉ C0000H đến FFFFFH với tổng số 256K dành cho

ROM

0,3 đ

1024 byte ở vùng nhớ thấp nhất trong bản đồ nhớ được sử dụng cho bảng

véc tơ ngắt của máy tính

0,1 đ

Câu 4:

Câu hỏi: Trình bày bản chất của bộ nhớ mở rộng (bằng hình vẽ) Loại bộ

nhớ này có những điểm gì chung và riêng so với bộ nhớ phát triển

2 đ

Bộ nhớ mở rộng hay còn gọi bộ nhớ bành trướng (Expanded Memory)

là giải pháp để vượt qua rào cản 640KB của hệ điều hành DOS bằng các

0,4 đ

chương trình tráo đổi và bằng cách đưa dữ liệu vào ra bộ nhớ chính với

tốc độ cao

Hình vẽ:

Trang logic Trang vật lý Trang 16K

64 K

3 Các trang 2

16K 1

0

Trang 16K Vùng nhớ trên

Trang 16K

Bộ nhớ mở rộng

0,4 đ

Chuẩn bộ nhớ mở rộng LIM (EMS phiên bản 3.0) đề xuất sử dụng 64 K

bộ nhớ liền nhau tạo thành một cửa sổ ở vùng nhớ trên chiếu tới 8 Mb

của bộ nhớ mở rộng

0,3 đ

Không gian nhớ 64 K liền nhau này được chia thành 4 phần gọi là các

khung trang (page frame), mỗi khung trang truy nhập 16 K Địa chỉ 16

K của trang thứ nhất phải bắt đầu từ biên của từng 16 K ví dụ: 0000,

4000, 8000, C000

0,3 đ

Do 64 K bộ nhớ phải liền nhau nên nhiều board nhớ mở rộng sử dụng

các địa chỉ E0000-EFFFF cho 4 khung trang của bộ nhớ mở rộng 64 K

byte này đóng vai trò của cửa sổ chiếu vào một bộ nhớ lớn hơn

0,2 đ

Kích thước của bộ nhớ lớn hơn này ban đầu cực đại là 8 Mb và sử dụng

chỉ để lưu dữ liệu Mã lệnh không được lưu ở bộ nhớ mở rộng EMS 3.0

0,2 đ

Điểm chung với bộ nhớ phát triển: Cùng là vùng nhớ lớn hơn giới hạn

1MB của bả đồ nhớ PC XT Nhưng khác với bộ nhớ phát triển, bộ nhớ

mở rộng phải dùng thủ thuật phần mềm để truy cập, còn bộ nhớ phát

triển có thể truy cập nhờ số lượng đường địa chỉ lớn hơn 20

0,2 đ

Câu 5:

Câu hỏi: Trình bày bản chất của bộ nhớ phát triển (bằng hình vẽ) Loại bộ

nhớ này có những điểm gì chung và riêng so với bộ nhớ mở rộng Hệ điều

hành quản lý bộ nhớ phát triển bằng những công cụ nào?

2 đ

Đây là bộ nhớ trên 1Mb, có được là do các bộ VXL từ 80286 trở về sau có

nhiều hơn 20 chân địa chỉ so với 8086/88

0,2 đ Hình vẽ:

Bộ nhớ

FFFFFFFF (4G) (386/486/Pentium)

phát triển FFFFFF (16M)

(Bộ vi xử lý 286 )

10FFEF Vùng nhớ cao 100000

Bộ nhớ

vùng trên

FFFFF (1M)

A0000

Bộ nhớ

qui ước

9FFFF 0

0,3 đ

Có hai thuật ngữ mới ở các máy tính từ 80286 trở về sau đó là: vùng nhớ

cao và bộ nhớ phát triển 80286 có 24 chân địa chỉ, cho phép truy nhập

16 Mb bộ nhớ, bắt đầu từ 000000 tới FFFFFFH 32 chân địa chỉ của

80386/486/ Pentium cho phép truy nhập tối đa 4 Gb bộ nhớ, từ địa chỉ

00000000 - FFFFFFFFH

0,3 đ

Ở chế độ thực, tất cả các bộ vi xử lý trên có thể truy nhập tối đa 1 Mb

Để truy nhập bộ nhớ vượt 1000000H, bộ vi xử lý phải chuyển sang chế

độ bảo vệ và đòi hỏi hệ điều hành phức tạp hơn như OS/2, UNIX hay

Windows NT

0,3 đ

Không gian nhớ trên 100000H (trên 1Mb) được gọi là bộ nhớ phát triển

Nhằm chuẩn hoá việc truy nhập bộ nhớ trên 1 Mb, năm 1988, các hãng

Lotus, Intel, Microsoft và AST đã xây dựng tiêu chuẩn bộ nhớ phát triển

XMS (Extended Memory Specification)

0,3 đ

Vùng nhớ cao (HMA): là vùng nhớ 65520 byte từ 1000000 H đến

10FFEFH có thể truy nhập không cần đến hệ điều hành có chế độ bảo vệ

0,3 đ

Nhờ có dường địa chỉ A20 của các CPU từ 80286 trỏ về sau.

Điểm chung với bộ nhớ mở rộng: Cùng là vùng nhớ lớn hơn giới hạn

1MB của bản đồ nhớ PC XT Nhưng khác với bộ nhớ mở rộng , bộ nhớ

phát triển có được là do số chân địa chỉ của các CPU từ 80286 trỏ về sau

lớn hơn 20

0,3 đ

Cõu 6:

Cõu hỏi: Khỏi niệm vựng nhớ cao cú được trờn loại mỏy tớnh IBM PC sử

dụng BVXL nào của Intel Cỏc thao tỏc để khởi tạo vựng nhớ cao? Hệ

điều hành thường sử dụng vựng nhớ cao vào mục đớch gỡ?

2 đ

Vựng nhớ cao cú được trờn loại mỏy tớnh IBM PC sử dụng BVXL 80286

hoặc mới hơn của của Intel

0,3 đ

Là vựng nhớ 65520 byte từ 1000000 H đến 10FFEFH cú thể truy nhập

khụng cần đến hệ điều hành cú chế độ bảo vệ Nhờ cú dường địa chỉ

A20 của cỏc CPU từ 80286 trỏ về sau

0, 3v

Đõy là một trong cỏc vựng nhớ rất đặc biệt của RAM vỡ CPU cú thể định

vị và truy xuất trực tiếp được vựng nhớ này ở chế độ thực mà khụng

phải chuyển sang chế độ bảo vệ nhờ một đường địa chỉ (Address) thứ 20

–A 20 Đường địa chỉ này sẽ được kớch hoạt lờn khi ta chạy Himem.sys

0,4 đ

Đối với 8086/88, địa chỉ vật lý được tạo bằng cỏch dịch trỏi thanh ghi

CS và cộng với IP và nếu cú nhớ thỡ phần nhớ sẽ mất do 8086/88 khụng

cú chõn A20 Trường hợp 286/386/486/Pentium khi cú nhớ, giỏ trị đú

được chuyển sang A20

0,4 đ

Do vậy 65520 byte từ 1000000 H đến 10FFEFH cú thể truy nhập khụng

cần đến hệ điều hành cú chế độ bảo vệ

0,3 đ

Vỡ dung lượng của vựng nhớ này gần bằng với dung lượng của Dos khi

được tải lờn RAM nờn ngày nay người ta chỉ cho phộp di chuyển Dos

lờn vựng nhớ này, lờn cao để tiết kiệm bộ nhớ qui ước

0,3 đ

Cõu 7:

Người ta dựng giải phỏp gỡ để xỏc định vi mạch nhớ và ụ nhớ nào sẽ được

BVXL tiến hành đọc hay ghi số liệu trong mỏy tớnh?

2 đ

Trong cỏc mỏy tớnh, số lượng cỏc ụ nhớ thường rất lớn, nờn cần cú

phương phỏp tổ chức và tỡm chọn địa chỉ thớch hợp Phương phỏp tỡm

chọn đú gọi là giải mó địa chỉ.

0,4 đ

Bộ vi xử lý 8086/8088 cú 20 đường địa chỉ, nhưng hầu hết cỏc vi mạch

nhớ khụng cú đủ số chõn, vỡ vậy cần cú 1 mạch làm nhiệm vụ phối hợp

giữa cỏc đường địa chỉ đú Mạch này gọi là mạch giải mó địa chỉ Mạch

giải mó địa chỉ sẽ làm cho bộ nhớ được mở rộng và hiệu quả hơn

0,4 đ

Mạch giải mó địa chỉ phổ biến ở cỏc hệ mỏy 8086/88 là 74LS138 Mạch

cú ba đường vào A, B, C dựng để giải mó lối ra

0,4 đ

Tớ i bus dữ liệu A0-A12

A16 A17 A18 A19 M/IO

CE0

H 2.19 Mạch giải mã ROM

A

B 7

C 6

5

74LS138 4 3

E1 2

1

E2 0

E3 E3 + 5V

A13

A14

A15

ROM

OE

CE7

OE

CE6

OE

CE5

OE

CE4

OE

CE3

OE

CE2

OE

CE1

OE

CE0

BUS địa chỉ

RD

Cõu 8:

Cõu hỏi: Trỡnh bày sơ đồ giải mó bộ nhớ ROM BIOS trong mỏy tớnh biết

rằng mỏy tớnh sử dụng bộ nhớ ROM là vi mạch 2764 (8 * 8 Kbits)

2 đ

Trong tổng số 256K byte ROM, bảng mạch chủ của mỏy tớnh PC/XT chỉ

sử dụng phần địa chỉ vật lý từ F4000H đến FFFFFH dành cho BIOS và

ngụn ngữ BASIC Trong mỏy XT IBM sử dụng chip 74LS138 để giải

mó địa chỉ ROM Như hỡnh vẽ sau:

0,4 đ

0,4 đ

Ứng với mỗi chip ROM 8Kx8 cú 13 đường địa chỉ A0-A12 đi từ bus hệ

thống, qua bộ đệm 74LS244 để tạo ra cỏc chõn XA0-XA12, rồi được

đưa tới cả cỏc chõn địa chỉ của ROM

0,3 đ

Cỏc bit địa chỉ A13-A15 được đưa tới cỏc đầu vào A, B và C của

74LS138 Tuỳ theo tổ hợp của A, B và C, một trong cỏc đầu ra Y0-Y7 sẽ

được chọn, khi đú chõn CS sẽ kớch hoạt một trong cỏc chip ROM

0,3 đ

Và để thực hiện được, cỏc chõn G2A, G2B và G1 phải cho phộp mở

(enable) G2A được kớch hoạt bằng tớn hiệu đầu ra của cổng NAND 4

đầu vào A16-A19 Chõn G2B được kớch hoạt bởi tớn hiệu điều khiển

MEMR đó qua mạch khuếch đại đệm và cuối cựng chõn G1 được tớn

hiệu RESET kớch hoạt

0,3 đ

Chõn Y7 sẽ kớch hoạt khi 13=A14=1, A12=0 lỳc này theo bảng sau:

Chọn địa

chỉ ROM

C B A A15 A14 A13 A11 A10 A9 A7 A6 A5 A3 A2 A1

0,3 đ

Không sử dụng

73LS138

A0 A12 ROM A13 A14 A15 A

B

C

G2 A G2 B G1 A1 6

19

8Kx8

D 0 D 7

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

A19 A18 A17

A16

1 1 1

1

1 1 1 0

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

Vïng thÊp

1 1 1

1

1 1 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1

Vïng cao

đầu ra Y7 sẽ quản lý vùng nhớ từ địa chỉ FE000H đến FFFFFH là vùng

của ROM BIOS

Câu 9:

Câu hỏi: Trình bày về phối ghép giữa CPU và bộ nhớ (các tín hiệu điều

khiển, địa chỉ và số liệu)

2 đ

Bộ nhớ được nối với CPU thông qua các Bus của may tính: Bus điều

khiển, Bus địa chỉ, Bus dữ liệu (hình vẽ)

0,2 đ 0,4 đ

Bus dữ liệu là các đường địa chỉ/ dữ liệu ADO-AD7, Bus địa chỉ là các

đường AD0-AD7 và A8-A19

0,4 đ

Bus điều khiển gồm các tín hiệu điều khiển bộ nhớ hoạt động như sau:

ALE (Address latch enable) Dùng sườn xuống của tín hiệu ALE để

mở chốt địa chỉ nhớ Địa chỉ này được mở nên có thể tiến hành việc

ghi/đọc cho đến khi ALE trở lại mức cao

WR/RD (Write/read) Khi địa chỉ được mở, bộ VXL sẽ tác động hoặc

vào tín hiệu WR (ghi) hoặc tín hiệu RD (đọc) để tiến hành quá trình

ghi/đọc bộ nhớ Các tín hiệu ba trạng thái đều có mức logic thấp và

không thể mở cả hai cùng một lúc

0,5 đ

IO/M (Input-Output/Memmory) Tín hiệu cho phép chọn hoặc là cổng

vào/ra hoặc là bộ nhớ Tín hiệu này là cần thiết vì cùng 1 địa chỉ có thể

được dùng cho bộ nhớ hoặc cho một cổng I/O

DEN (data enable) Để phân định thời gian cho BUS Hầu hết các hệ

thống nối với bus dữ liệu đều phải qua mạch đệm Tín hiệu DEN là tín

hiệu ba trạng thái hiệu lực ở mức thấp dùng để mở (enable) mạch đệm

này

0,5 đ

M P

Bé nhí

A8-A19

AD0-AD7

ALE WR RD IO/M DEN DT/R

nhớ

DT/R (Data transmit/Receive) Dựng để xỏc định chiều chuyền dữ

liệu Mức cao khi bộ xử lý chuyền dữ liệu và mức thấp khi nhận dữ liệu

Cõu 10:

Cõu hỏi: Trỡnh bày chi tiết cỏc vựng nhớ trong bản đồ bộ nhớ may tớnh

IBM PC XT

2 đ

E ROM (Tối đa 256K bytes)

8 7 6

3 2 1

Địa chỉ vật lý Cỏc đoạn 64 Kb

Địa chỉ hoá bộ nhớ 1 Mb của 80x86

0,4 đ

Là một sơ đồ biểu diễn cỏc vị trớ đó được sử dụng trong bộ nhớ, dựng để

phõn biệt cỏc vị trớ và nhiệm vụ của chỳng

0,2 đ

640 Kb đầu tiên đợc bố trí liên tục từ địa chỉ 00000 cho

đến 9FFFFH và đợc gọi là bộ nhớ qui ớc Trong đú:

0,2 đ

- 1 Kb đầu tiên của bộ nhớ qui ớc, từ địa chỉ 00000 đến

003FFH đợc dành cho bảng véc tơ ngắt

0,3 đ

- 256 byte tiếp theo, vùng nhớ từ 00400 đến 004FFH đợc dành

cho vùng dữ liệu của BIOS

0,3 đ

- 256 byte tiếp theo nữa, vùng nhớ từ 00500 - 005FFH dùng để

ghi các tham số của DOS (vùng dữ liệu DOS).

- Vùng 00700H - 9FFFFH để dành cho các yêu cầu của DOS, ghi

cấu hình máy

0,3 đ

Thuật ngữ vùng nhớ trên (upper memory area) muốn nói đến

đú:

- 128 K từ A0000H đến BFFFFFH cho video RAM.

- Từ địa chỉ C0000H đến FFFFFH với tổng số 256K dành

0,3 đ