河南理工大学
计算机科学与技术学院课程设计报告
2012 — 2013学年第 1 学期
课程名称微机原理与接口技术设计题目计算机系统中各种存储器
的对比研究
学生姓名
学号
专业班级
指导教师
2012年9 月10 日
目录
1.各种存储器的分类
1.1 按存储介质分类
1.2 按存储方式分类
1.3 按应用可分类
2.各种存储器的特点
2.1 随机存取存储器（RAM）
（静态与动态的区分）
2.2 只读存储器（ROM）
2.2.1 EPROM
2.2.2 EEPROM
2.3 高速缓冲存储器（Cache)
2.4 硬盘
2.5 光盘
2.6 U盘
3.各种存储器与计算机的连接及其作用
4.参考文献
1 各种存储器的分类
1.1 按存储介质分类
（1）半导体存储器。存储元件由半导体器件组成的叫半导体存储器。其优点是体积小、功耗低、存取时间短。其缺点是当电源消失时，所存信息也随即丢失，是一种易失性存储器。
半导体存储器又可按其材料的不同，分为双极型（TTL）半导体存储器和MOS半导体存储器两种。前者具有高速的特点，而后者具有高集成度的特点，并且制造简单、成本低廉，功耗小、故MOS半导体存储器被广泛应用。
（2）磁表面存储器。磁表面存储器是在金属或塑料基体的表面上涂一层磁性材料作为记录介质，工作时磁层随载磁体高速运转，用磁头在磁层上进行读写操作，故称为磁表面存储器。
由于用具有矩形磁滞回线特性的材料作磁表面物质，它们按其剩磁状态的不同而区分“0”或“1”，而且剩磁状态不会轻易丢失，故这类存储器具有非易失性的特点。
（3）光盘存储器。光盘存储器是应用激光在记录介质(磁光材料)上进行读写的存储器，具有非易失性的特点。光盘记录密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等。
1.2 按存取方式分类
按存取方式可把存储器分为随机存储器、只读存储器、顺序存储器和直接存取存储器四类。
（1）随机存储器RAM(Random Access Memory)。RAM是一种可读写存储器，其特点是存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取，而且存取时间与存储单元的物理位置无关。计算机系统中的主存都采用这种随机存储器。由于存储信息原理的不同， RAM又分为静态RAM (以触发器原理寄存信息)和动态RAM(以电容充放电原理寄存信息)。
DDR RAM（Date-Rate RAM）也称作DDR SDRAM，这种改进型的RAM和SDRAM是基本一样的，不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据，这样就使得数据传输速度加倍了。这是目前电脑中用得最多的内存，而且它有着成本优势，事实上击败了Intel的另外一种内存标准－Rambus DRAM。在很多高端的显卡上，也配备了高速DDR RAM来提高带宽，这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。
（2）只读存储器ROM(Read only Memory)。只读存储器是能对其存储的内容读出，而不能对其重新写入的存储器。这种存储器一旦存入了原始信息后，在程序执行过程中，只能将内部信息读出，而不能随意重新写入新的信息去改变原始信息。
只读存储器分为掩膜型只读存储器MROM（Masked ROM）、可编程只读存储器PROM(Programmable ROM)、可擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable Programmable ROM)、用电可擦除可编程的只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)。以及近年来出现了的快擦型存储器Flash Memory，它具有EEPROM的特点，而速度比EEPROM快得多。
1.3 按应用可分类
存储器有三个主要特性：速率、容量和价格/位（简称位价）。一般说来，速度越高，价位就越高；容量越大，价位就越低；而且容量越大，速度必越低。可以用一个形象的存储器分层结构图，来反映上述的问题。
如下图所示:
实际上，存储器的层次结构主要体现在缓存—主存、主存—辅存这两个存储层次上，如下图所示。
2.各种存储器的特点
2.1 随机存取存储器（RAM）
RAM 又可分为SRAM（Static RAM/静态存储器）和DRAM（Dynamic RAM/动态存储器）。SRAM 是利用双稳态触发器来保存信息的，只要不掉电，信息是不会丢失的。DRAM是利用MOS（金属氧化物半导体）电容存储电荷来储存信息，因此必须通过不停的给电容充电来维持信息，所以DRAM 的成本、集成度、功耗等明显优于SRAM。 SRAM速度非常快，是目前读写最快的存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓冲。DRAM 保留数据的时间很短，速度也比SRAM慢，不过它还是比任何的ROM都要快，但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是DRAM的。
而通常人们所说的SDRAM 是DRAM 的一种，它是同步动态存储器，利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。使用SDRAM不但能提高系统表现，还能简化设计、提供高速的数据传输。在嵌入式系统中经常使用。随机存取存储器按其存储信息的原理不同，可分为静态RAM和动态RAM两大类。
SRAM是Static Random Access Memory的缩写，中文含义为静态随机访问存储器，它是一种类型的半导体存储器。“SRAM是一种易失性存储器，它只有在电源保持连续供应的情况下才能够保持数据。“随机访问”是指存储器的内容可以以任何顺序访问，而不管前一次访问的是哪一个位置。
常见的动态RAM基本单元电路有三管式和单管式两种，它们的共同特点都是靠电容存储电荷的原理来寄存信息的。若电容上存有足够多的电荷表示存“1”，电容上无电荷表示存“0”。由于它与静态RAM相比，具有集成度更高、功耗更低等特点，因此目前被各类计算机广泛应用。
2.2 只读存储器（ROM）
2.2.1 EPROM
EPROM是一种可擦洗可编程的只读存储器。它可以由用户对其所存信息作任意次的改写。一旦用户需重新改变其状态时；可用紫外线照射、驱散浮动栅，再按需要对不同位置的MOS管重新置于正电压，又得出新状态的ROM。故称之为EPROM。EPROM芯片有多种型号，市场上常见的Intel公司的产品有：2716（2K×8b），2732（4K×8b），2764（8K×8b），27128（16K×8b），27256（32K×8b），27512（64K×8b）等。
2.2.2 EEPROM
2.3 高速缓冲存储器（Cache)
Cache 的英文原意是"储藏"，它一般使用SRAM制造，它与CPU之间交换数据的速度高于DRAM，所以被称作"高速缓冲存储器"，简称为"高速缓存"。由于CPU的信息处理速度常常超过其它部件的信息传递速度，所以使用一般的DRAM 来作为信息存储器常常使CPU处于等待状态，造成资源的浪费。Cache就是为了解决这个问题而诞生的。在操作系统启动以后，CPU就把DRAM中经常被调用的一些系统信息暂时储存在Cache里面，以后当CPU需要调用这些信息时，首先到
Cache里去找，如果找到了，就直接从Cache里读取，这样利用Cache的高速性能就可以节省很多时间。大多数CPU在自身中集成了一定量的Cache，一般被称作"一级缓存"或"内置Cache"。这部分存储器与CPU的信息交换速度是最快的，但容量较小。大多数主板上也集成了Cache，一般被称作"二级缓存"或"外置Cache"，比内置Cache容量大些，一般可达到256K，现在有的主板已经使用了512K～2M的高速缓存。在最新的Pentium二代CPU内部，已经集成了一级缓存和二级缓存，那时主板上的Cache就只能叫作"三级缓存"了。
（cache在微机系统中的位置）
2.4 硬盘
硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。硬盘分为固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）；SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储。
2.5 光盘
1）记忆密度高，存储容量大。
2）采用非接触方式读写信息。
3）以很高的数据速率写入信息。
4）不需要超高精度的机械结构。
5）易于和计算机联机使用。
6）可长期保存信息。
7）只写一次式光盘可以追加记录。
2.6 U盘
U盘，全称USB闪存驱动器，英文名“USB flash disk”。它是一种使用USB 接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与电脑连接，实现即插即用。U盘的称呼最早来源于朗科科技生产的一种新型存储设备，名曰“优盘”，使用USB接口进行连接。U盘连接到电脑的USB接口后，U盘的资料可与电脑交换。而之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册，而不能再称之为“优盘”，而改称谐音的“U盘”。后来，U盘这个称呼因其简单易记而因而广为人知，是移动存储设备之一。
U盘体积很小，仅大拇指般大小，重量极轻，一般在15克左右，特别适合随身携带，我们可以把它挂在胸前、吊在钥匙串上、甚至放进钱包里。一般的U盘容量有1G、2G、4G、8G、16G、32G、64G等，价格上以最常见的8GB为例，60-100元左右就能买到，16G的120元左右。存盘中无任何机械式装置，抗震性能极强。另外，闪存盘还具有防潮防磁、耐高低温等特性，安全可靠性很好。
3.各种存储器与计算机的连接及其作用
计算机之所以能自动、
连续地工作，是因为采用了
“程序存储原理”。要实现
这一原理，在计算机中就必
须设置存储器。存储器不仅
用来存放程序，还用来存放
各种数据信息。随着CPU速
度的不断提高和软件规模的不断扩大，人们当然希望存储器能同时满足速度快、容量大、价格低的要求。但实际上，这一点很难办到。解决这一问题的较好方法
是设计一个快慢搭配，具有层次结构的存储系统。新型微机存储系统呈金字塔形，越往上，存储器的速度越快，CPU的访问频度越高；同时，单位存储容量的价格也越高，系统的拥有量越小。位于金字塔底端的存储设备，其容量最大，每位存储容量的价格最低，但速度可能也是较慢或最慢的。
操作系统的形成和发展使得程序员尽可能摆脱主、辅存之间的地址定位，同时形成了支持这些功能的辅助硬件，通过软硬件结合，把主存和辅存同一成了一个整体。这时，由主存－辅存形成了一个存储层次，即存储系统。主存－辅存层次解决了存储器大容量要求和低成本之间的矛盾，从整体看，其速度接近与主存的速度，其容量接近于辅存的容量，而每位平均价格也接近于廉价的慢速辅存的平均价格。这种系统不断发展和完善，就逐步形成了虚拟存储系统。
随着虚拟化技术在全球范围的日益普及，很多企业在遇到IT系统问题的时候，都会或多或少的考虑虚拟化解决方案。而面对目前在数据存储和管理环节的各种问题，存储虚拟化也就适时的走进人们的视野。
所谓虚拟存储，就是把多个存储介质模块（如硬盘、RAID）通过一定的手段集中管理起来，所有的存储模块在一个存储池（Storage Pool）中得到统一管理，从主机和工作站的角度，看到就不是多个硬盘，而是一个分区或者卷，就好象是一个超大容量（如1T以上）的硬盘。这种可以将多种、多个存储设备统一管理起来，为使用者提供大容量、高数据传输性能的存储系统，就是存储虚拟化的概念。由此可见，虚拟存储已成为存储技术的一个发展主流。
4.参考文献
《计算机操作系统》汤小丹梁红兵编著西安电子科技大学《微型计算机原理及接口技术》李伯成编著电子工业出版社《微型计算机原理与接口技术》李长青李泉溪主编中国矿业大学出版社《新编16/32位微型计算机原理及应用》李继灿主编清华大学出版社
信息技术试卷----难题 一、选择题 1、目前计算机上最常用的外存储器是（）。 A．打印机 B.数据库 C.磁盘 D.数据库管理系统 2、计算机的系统软件与应用软件的相互作用是（）。 A.前者以后者为基础 B.后者以前者为基础 C.互不为基础 D.互为基础 3、微机使用的内存RAM中存储的数据在断电后（）丢失。 A.不会 B.部分 C.完全 D. 有时 4、通常，一个汉字和一个英文字符在计算机中存储所占字节数的比例为（）。 A.4：1 B.2：1 C.1：1 D.1：2 5、计算机病毒对于操作计算机的人（）。 A.只会感染，不会致病 B.会感染致病，但无严重危害 C.不会感染 D.产生的作用尚不清楚 6、计算机外存储器中存放的数据，在正常情况下，断电后（）丢失。 A.不会 B.少量 C.完全 D.不一定 7、当软盘处于写保护时，（）。 A.既能读又能写 B. 既不能读又不能写 C.只能读不能写 D.不能读但能写 8、（）键的功能是取消当前操作。 A.Enter B.Alt C.Esc D.Ins 9、办公自动化是计算机的一项应用，它属于计算机的（）方面的应用。A.数据处理 B.科学计算 C.实时控制 D.辅助设计 10、一只软盘只能进行读取操作，一般情况下（）。 A.病毒不能侵入 B.病毒能侵入 C.能够向里面存入信息 D.能修改里面的文件 11、通常所说的内存容量主要是指（）的容量。 A.CPU B.ROM C.RAM D.128MB 12、下列不属于操作系统的是（）。 A.Unix B.Windows95 C.Word D.MS-DOS 13、对于计算机裸机来说，首先必须安装的软件是（）。 A.画图软件 B.应用软件 C.文字处理软件 D.操作系统软件 14、若想关闭计算机，可以按（）组合键。 A.Alt+F4 B.Ctrl+F4 C.Esc D.Ctrl+Alt+Del 15、在Windows98中，下列文件名不合法的是（）。 A.练习题.DOC B.aBc C.How are you D.hello*.* 16、若要给一个文件夹重命名，可以先选中该文件，然后按（）键。 A.F1 B.F2 C.F3 D.Del 17、对文件重命名后，文件的内容（）。
第七章习题及答案 7.1 一个微机系统中通常有哪几级存储器？它们各起什么作用？性能上有什么特点？ 答：一个微机系统中通常有3级存储器结构：高速缓冲存储器、内存储器和辅助存储器。 高速缓冲存储器简称快存，是一种高速、小容量存储器，临时存放指令和数据，以提高处理速度。 内存存取速度快，CPU可直接对它进行访问，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。 辅存存储容量大，价格低，CPU不能直接进行访问，通常用来存放系统程序、大型文件及数据库等。 7.2 半导体存储器分为哪两大类？随机存取存储器由哪几个部分组成？ 答：根据存取方式的不同，半导体存储器可分为随机存取存储器RAM和只读存储器ROM 两类。其中随机存取存储器主要由地址译码电路、存储体、三态数据缓冲器和控制逻辑组成。 7.3 什么是SRAM，DRAM，ROM，PROM，EPROM和EEPROM？ 答：SRAM：静态随机存取存储器；DRAM：动态随机存取存储器；ROM：掩膜只读存储器；PROM：可编程的只读存储器；EPROM：可擦除可编程只读存储器；EEPROM：用电可擦除可编程只读存储器。 7.4 常用的存储器片选控制方法有哪几种？它们各有什么优缺点？ 答：常用的存储器片选控制译码方法有线选法、全译码法和部分译码法。 线选法：当存储器容量不大、所使用的存储芯片数量不多、而CPU寻址空间远远大于存储器容量时，可用高位地址线直接作为存储芯片的片选信号，每一根地址线选通一块芯片，这种方法称为线选法。直观简单，但存在地址空间重叠问题。 全译码法：除了将低位地址总线直接与各芯片的地址线相连接之外，其余高位地址总线全部经译码后作为各芯片的片选信号。采用全译码法时，存储器的地址是连续的且唯一确定，即无地址间断和地址重叠现象。 部分译码法：将高位地址线中的一部分进行译码，产生片选信号。该方法常用于不需要全部地址空间的寻址、采用线选法地址线又不够用的情况。采用部分译码法存在地址空间重叠的问题。 7.5 动态RAM为什么要进行定时刷新？EPROM存储器芯片在没有写入信息时，各个单元的内容是什么？ 答：DRAM的基本存储电路利用电容存储电荷的原理来保存信息，由于电容上的电荷会逐渐泄漏，因此对DRAM必须定时进行刷新，使泄漏的电荷得到补充。 EPROM存储器芯片在没有写入信息时，各个单元的内容是1。 7.6 某SRAM的单元中存放有一个数据如5AH，CPU将它读取后，该单元的内容是什么？答：5AH。 7.7 下列ROM芯片各需要多少个地址输入端？多少个数据输出端？ （1）16×4位（2）32×8位
[考研类试卷]计算机专业基础综合（存储器系统的层次结构）模拟试卷 2 一、单项选择题 1-40小题，每小题2分，共80分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。 1 下列关于DRAM和SRAM的说法中，错误的是( )。 Ⅰ．SRAM不是易失性存储器，而DRAM是易失性存储器 Ⅱ．DRAM比SRAM集成度更高，因此读写速度也更快 Ⅲ．主存只能由DRAM构成，而高速缓存只能由SRAM构成 Ⅳ．与SRAM相比，DRAM由于需要刷新，所以功耗较高 （A）Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ （B）Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ （C）Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ （D）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 2 某机字长32位，主存容量1 MB，按字编址，块长512 B，Cache共可存放16个块，采用直接映射方式，则Cache地址长度为( )。 （A）11位 （B）13位 （C）18位 （D）20位 3 在Cache和主存构成的两级存储体系中，Cache的存取时间是100ns，主存的存取时间是1000ns。如果希望有效(平均)存取时间不超过(；ache存取时间的15％，则Cache的命中率至少应为( )。
（A）90％ （B）98％ （C）95％ （D）99％ 4 下列关于Cache写策略的论述中，错误的是( )。 （A）全写法(写直达法)充分保证Cache与主存的一致性 （B）采用全写法时，不需要为Cache行设置“脏位／修改位” （C）写回法(回写法)降低了主存带宽需求(即减少了Cache与主存之间的通信量) （D）多处理器系统通常采用写回法 5 假定用若干个8K×8位的芯片组成一个32K×32位的存储器，则地址41FDH所在芯片的最大地址是( )。 （A）0000H （B）4FFFH （C）5FFFH （D）7FFFH 6 某机器采用四体低位交叉存储器，现分别执行下述操作： (1)读取6个连续地址单元中存放的存储字，重复80次； (2)读取8个连续地址单元中存放的存储字，重复60次； 则(1)、(2)所花时间之比为( )。 （A）1：1
计算机存储系统输入输出设备的使用 一、存储器：是计算机的重要组成部分. 它可分为: 计算机内部的存储器（简称内存） 计算机外部的存储器（简称外存） 内存储器从功能上可以分为 读写存储器ＲＡＭ 只读存储器ＲＯＭ两大类 计算机存储容量以字节为单位，它们是:字节B( 1Byte=8bit)、千字节(1KB=1024B)、兆字节(1MB=1024KB)、千兆字节（1GB=1024MB)、1TB＝1024GB 二、计算机的外存储器一般有：软盘和软驱、硬盘、CD－ROM、可擦写光驱即CD－RW光驱还有USB接口的移动硬盘、光驱、或可擦写电子硬盘（优盘）等。 三、存储器的容量的基本单位是字节(Byte)，并有下列的运算换算关系： 1KB=1024Bytes 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB
1个汉字在计算机内需要2个字节来存储； 1个英文字符(即ASCII码)在计算机中需要1个字节来存储； 1个字节相当于8个二进制位。 一、计算机的输入设备一般有：键盘、鼠标、磁盘存储器、扫描仪、麦克风等。 1、键盘的接口类型与键盘的基本分类 2、键盘的基本键分布区，基本键的使用 3、鼠标的分类与基本保养方法 4、软盘的使用注意事项 5、硬盘的接口与硬盘使用的注意事项 二、计算机的输出设备一般有：显示器、打印机、绘图仪、磁盘存储器等。 1、显示器一般有：LCD显示器和CRT显示器，显示器的关键有三个参数：分辨率、点锐度和可显示区域大小等。显示器的功能发挥还必须依赖于显示卡的性能参数。 2、打印机作为常用的计算机输出设备，越来越普及。目前，打印机的流行类型一般有喷墨打印机、针式打印机和激光打印机三大类。
计算机存储器——内存和外存 引言：存储器是计算机的第二个子系统。它有一个重要的特性——无限可复制性，即其 存放的数据被取出后，原来存放的数据依然存在，所以可以被反复利用。本报告将从存储器的原理、分类、功能和发展状况等方面进行探究分析。 摘要：在计算机的组成结构中，有一个很重要的部分，就是存储器。存储器的主要功能 是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。其是具有“记忆”功能的设备，是计算机智能化的重要保证。存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器，计算机才有记忆功能，才能保证正常工作。那么现有存储器的种类有哪些、它们又有哪些各自不同的性能及它们是如何在计算机中发挥存储作用的呢？为了理清楚以上问题，我做了有关于计算机内存与外存的相关研究。 关键词：存储器内存 RAM ROM 外存 正文： 存储器，英文名称为Memory，顾名思义，是一种用于存储信息的仪器，常用于计算机中的数据储存，计算机工作所需的所有数据都被存储在存储器中，包含原始数据、计算过程中所产生数据、计算所需程序、计算最终结果数据等等。存储器的存在才使得计算机有了超强的记忆能力。由此可见存储器对于计算机之重要性。 在介绍存储器原理之前，先解释一些重要名词。 存储位：存放一个二进制数位的存储单元，是存储器最小的存储单位，或称记忆单元存储字：一个数(n位二进制位)作为一个整体存入或取出时，称存储字 存储单元：存放一个存储字的若干个记忆单元组成一个存储单元 存储体：大量存储单元的集合组成存储体 存储单元地址：存储单元的编号 字编址：对存储单元按字编址 字节编址：对存储单元按字节编址 寻址：由地址寻找数据，从对应地址的存储单元中访存数据。
计算机组成原理 第1章计算机系统概论 一.填空题 1. 计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，前者是计算机系统的物质基础，而后者则是计算机系统解题的灵魂，两者缺一不可。 2. 存储程序是指解题之前预先把程序存入存储器；程序控制是指控制器依据所存储的程序控制计算机自动协调地完成解题的任务，这两者合称为存储程序控制，它是冯·诺依曼型计算机的重要工作方式。 3.通常将控制器和运算器合称为中央处理器(CPU) ；而将控制器、运算器和内存储器合称为计算机的主机。 4.计算机系统的硬件包括控制器、运算器、存储器、I/O接口和I/O设备等五大部分。 二.选择题 1. 指令周期是指（ C ）。 A.CPU从主存取出一条指令的时间 B.CPU执行一条指令的时间 C. CPU从主存取出一条指令加上执行该指令的时间 三.问答题 1.存储程序控制是冯?诺依曼型计算机重要的工作方式，请解释何谓存储程序、程序控制？ 答：存储程序是指将解题程序(连同原始数据)预先存入存储器； 程序控制是指控制器依据存储的程序，控制全机自动、协调的完成解题任务。 2.计算机系统按功能通常可划分为哪五个层次？画出其结构示意图加以说明。 答：.五级组成的计算机系统如图1.7 (课本P18) 1）微程序设计级：微指令直接由硬件执行。 2）一般机器级(机器语言级)：由微程序解释机器指令系统，属硬件级。 3）操作系统级：由操作系统程序实现。 4）汇编语言级：由汇编程序支持执行。 5）高级语言级：由高级语言编译程序支持执行。 这五级的共同特点是各级均可编程。 四.计算题 1.设某计算机指令系统有4种基本类型的指令A、B、C和D，它们在程序中出现的频度(概率)分别为0.3、0.2、0.15和0.35，指令周期分别为5ns、5.5ns、8ns和10ns，求该计算机的平均运算速度是多少MIPS(百万条指令每秒)？ 解:指令平均运算时间： T=5×0.3＋5.5×0.2＋8×0.15＋10×0.35＝7.3 (ns) 平均运算速度： V=1/T=1/(7.3×10－3)＝137(MIPS) 第2章运算方法与运算器 一.填空题 1.若某计算机的字长是8位，已知二进制整数x＝10100，y＝–10100，则在补码的表示中，[x]补＝00010100 ，[y]补＝11101100 。 2. 若浮点数格式中阶码的基数已确定，而且尾数采用规格化表示法，则浮点数表示的数，其范围取决于浮点数阶码的位数，而精度则取决于尾数的位数。
内存的种类是非常多的，从能否写入的角度来分，就可以分为RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)这两大类。每一类别里面有分别有许多种类的内存。 一、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)
RAM的特点是：电脑开机时，操作系统和应用程序的所有正在运行的数据和程序都会放置其中，并且随时可以对存放在里面的数据进行修改和存取。它的工作需要由持续的电力提供，一旦系统断电，存放在里面的所有数据和程序都会自动清空掉，并且再也无法恢复。 根据组成元件的不同，RAM内存又分为以下十八种： 01.DRAM（Dynamic RAM，动态随机存取存储器）： 这是最普通的RAM，一个电子管与一个电容器组成一个位存储单元，DRAM 将每个内存位作为一个电荷保存在位存储单元中，用电容的充放电来做储存动作，但因电容本身有漏电问题，因此必须每几微秒就要刷新一次，否则数据会丢失。存取时间和放电时间一致，约为2~4ms。因为成本比较便宜，通常都用作计算机内的主存储器。 02.SRAM（Static RAM，静态随机存取存储器）
静态，指的是内存里面的数据可以长驻其中而不需要随时进行存取。每6颗电子管组成一个位存储单元，因为没有电容器，因此无须不断充电即可正常运作，因此它可以比一般的动态随机处理内存处理速度更快更稳定，往往用来做高速缓存。 03.VRAM（Video RAM，视频内存） 它的主要功能是将显卡的视频数据输出到数模转换器中，有效降低绘图显示芯片的工作负担。它采用双数据口设计，其中一个数据口是并行式的数据输出入口，另一个是串行式的数据输出口。多用于高级显卡中的高档内存。 04.FPM DRAM（Fast Page Mode DRAM，快速页切换模式动态随机存取存储器） 改良版的DRAM，大多数为72Pin或30Pin的模块。传统的DRAM在存取一个BIT的数据时，必须送出行地址和列地址各一次才能读写数据。而FRM DRAM 在触发了行地址后，如果CPU需要的地址在同一行内，则可以连续输出列地址
纠结了这么久，现在总算有点儿头绪了，先把它整理到这里先，有几点还是j经常被弄糊涂：地址和数据，地址/数据复用，地址的计算，总线的概念，执行指令跟脉冲的关系，哎呀呀，看来计算机组成和原理不看不行啊，得找个时间瞧瞧，过把瘾了解了解。。。 使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。以PSEN信号作为扩展程序存储器的读选通信号，在读外部ROM是PSEN是低电平有效，以实现对ROM 的读操作。 由RD和WR信号作为扩展数据存储器和I/O口的读选通、写选通信号。 ALE/PROG: 当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 当访问外部存储器时，ALE作为锁存扩展地址的低8位字节的控制信号。 当访问外部数据存储器时，ALE以十二分之一振荡频率输出正脉冲，同时这个引脚也是EPROM编程时的编程脉冲输入端。] 当非访问外部数据存储器时，ALE以六分之一振荡频率固定输出正脉冲，8051一个机器周期=6个状态周期=12个振荡周期，若采用6MHz的晶体振荡器，则ALE会发出1MHz的固定的正脉冲。因此它可以用来做外部时钟或定时。如果我们把这个功能应用与实际，可能给我们的设计带来简化，降低生产成本。 ALE脚是在使用MOVX、MOVC指令时才会变成有效（这些指令都使用到外部RAM或ROM 的地址。这些指令都有一个特点：地址和数据分时出现在P0口）。使用Ｃ写程序时，要使用它有效，可用访问内部RAM地址的方法。如：uVariable=*((char *)0x12C),把0x12C地址的内容给uVariable变量。这个过程有效的脚为ALE、RD。 这个信号线的信号生成是MCU硬件电路实现的，不可以人工控制。 在某些内置TOM的MCU里，可以关闭ALE信号输出，以降低EMI。
第1章计算机系统概论 5. ?诺依曼计算机的特点是什么？ 解：?诺依曼计算机的特点是：P8 (1)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成； (2)指令和数据以同同等地位存放于存储器，并可以按地址访问； (3)指令和数据均用二进制表示； (4)指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码 用来表示操作数在存储器中的位置； (5)指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； (6)机器以运算器为中心（原始?诺依曼机）。 7. 解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 解：课本P9-10 (1)主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。 (2)CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早 期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU除含有运算器和控制器外还集成了Cache）。 (3)主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作 存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 (4)存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。 (5)存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位， 又叫存储基元或存储元，不能单独存取。 (6)存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 (7)存储字长：一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。 (8)存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。 (9)机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位 数有关。 (10)指令字长：机器指令中二进制代码的总位数。 8. 解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、
计算机组成原理题解指南 第一部分：简答题 第一章计算机系统概论 1．说明计算机系统的层次结构。 计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。 第四章主存储器 1．主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？ 存储器的性能指标主要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽。 在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。 存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。 存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率。 2．DRAM存储器为什么要刷新？DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？ DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 DRAM采用读出方式进行刷新。因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。 常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式。 3．什么是闪速存储器？它有哪些特点？ 闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM，所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。 闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性，（2）廉价的高密度，（3）可直接执行，（4）固态性能。4．请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。 第五章指令系统 1．在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？ 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 2．一个较完整的指令系统应包括哪几类指令？ 包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。 3．什么叫指令？什么叫指令系统？ 指令就是要计算机执行某种操作的命令 一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。 第六章中央处理部件CPU 1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。 时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。 2．简述CPU的主要功能。 CPU主要有以下四方面的功能：(1)指令控制程序的顺序控制，称为指令控制。 (2)操作控制 CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应部件，从而 控制这些部件按指令的要求进行动作。 (3)时间控制对各种操作实施时间上的控制，称为时间控制。 (4)数据加工对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理。 3．举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能。 CPU有以下寄存器： (1)指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 (2)程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 (3)地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
计算机组成原理试卷 及答案
计算机组成原理试题及答案 一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。） 1.若十进制数据为137.5则其八进制数为（B ）。 A、89.8 B、211.4 C、211.5 D、1011111.101 2.若x补=0.1101010，则x原=（A ）。 A、1.0010101 B、1.0010110 C、0.0010110 D、0.1101010 3.若采用双符号位，则发生正溢的特征是：双符号位为（ B）。 A、00 B、01 C、10 D、11 4.原码乘法是（A ）。 A、先取操作数绝对值相乘，符号位单独处理 B、用原码表示操作数，然后直接相乘 C、被乘数用原码表示，乘数取绝对值，然后相乘 D、乘数用原码表示，被乘数取绝对值，然后相乘 5.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（C）。 A、立即寻址 B、变址寻址 C、间接寻址 D、寄存器寻址 6.下列数中，最小的数是（A）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 7.下列数中，最大的数是（D）。 A．(101001)2B．(52)８C．(2B)16D．45 8.下列数中，最小的数是（D）。 A．（111111）2B．（72）８C．（2F）16D．50 9.已知：X=－0.0011，Y= -0.0101。（X+Y）补= ( A)。 Ａ．１．１１００Ｂ．１．１０１０
Ｃ．１．０１０１Ｄ．１．１０００ 10.一个512KB的存储器,地址线和数据线的总和是（C ）。 A．17 B．19C．27D．36 11.某计算机字长是16位它的存储容量是64KB,按字编址,它们寻址范围是（C ）。 A．64K B．32KB C．32K D．16KB 12.某一RAM芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是 （C ）。 A.21 B.17 C.19 D.20 12.计算机内存储器可以采用（A）。 A.RAM和ROM B.只有ROM C.只有RAM D.RAM和SAM 13.单地址指令中为了完成两个数的算术操作，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用( C) 。 A.堆栈寻址方式 B.立即寻址方式 C.隐含寻址方式 D.间接寻址方式 14.零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，因此它的操作数来自(B)。 A.立即数和栈顶 B.栈顶和次栈顶 C.暂存器和栈顶 D.寄存器和内存单元 15.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是( C)。 A.实现存储程序和程序控制 B.可以直接访问外存 C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度 16.用于对某个寄存器中操作数的寻址方式称为( C)寻址。 A.直接 B.间接 C.寄存器直接 D.寄存器间接 17.寄存器间接寻址方式中，操作数处在( B )。 A.通用寄存器 B.贮存单元 C.程序计数器 D.堆栈 18.RISC是(A)的简称。
信息与管理科学学院计算机科学与技术 实验报告 课程名称：计算机组成原理 实验名称：存储器读写和总线控制实验 姓名：班级：指导教师：学号： 实验室：组成原理实验室 日期： 2013-11-22
一、实验目的 1、掌握半导体静态随机存储器RAM的特性和使用方法。 2、掌握地址和数据在计算机总线的传送关系。 3、了解运算器和存储器如何协同工作。 二、实验环境 EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。 三、实验内容 学习静态RAM的存储方式，往RAM的任意地址里存放数据，然后读出并检查结果是否正确。 四、实验操作过程 开关控制操作方式实验 注：为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所有对应的指示灯亮。 本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。连线时应注意：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。 1、按图3－1接线图接线： 图3－1 实验三开关实验接线 2、拨动清零开关CLR，使其指示灯显示状态为亮—灭—亮。 3、往存储器写数据：
以往存储器的（FF ） 地址单元写入数据“AABB ”为例，操作过程如下： 4、按上述步骤按表3－2所列地址写入相应的数据 表3－2 5、从存储器里读数据： 以从存储器的（FF ） 地址单元读出数据“AABB ”为例，操作过程如下： (操作) (显示) (操作) (显示) (操作) (显6、按上述步骤读出表3－2数据，验证其正确性。 五、实验结果及结论 通过按照实验的要求以及具体步骤，对数据进行了严格的检验，结果是正确的，具体数据如图所示：
存储器是计算机系统中的记忆设备
第四章存储器 第一节概述 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。随着计算机的发展，存储器在系统中的地位越来越重要。由于超大规模集成电路的制作技术，使CPU的速率变得惊人的高，而存储器的存数和取数的速度与它很难适配，这使计算机系统的运行速度在很大程度上受到存储器速度的制约。此外，由于I/O设备的不断增多，如果它们与存储器打交道都通过CPU 来实现，会降低CPU的工作效率。为此，出现了I/O与存储器的直接存取方式（DMA），这也使存储器的地位更为突出。尤其在多处理机的系统中，各处理机本身都需与其主存交换信息，而且各处理机在互相通信中，也都需共享存放在存储器中的数据。因此，存储器的地位更为重要。从某种意义上讲，存储器的性能已成为计算机系统的核心。 一、存储器的分类 1．按存储介质分 （1）半导体存储器。存储元件由半导体器件组成的叫半导体存储器。其优点是体积小、功耗低、存取时间短。其缺点是当电源消失时，所存信息也随即丢失，是一种易失性存储器。半导体存储器又可按其材料的不同，分为双极型（TTL）半导体存储器和MOS半导体存储器两种。前者具有高速的特点，而后者具有高集成度的特点，并且制造简单、成本低廉，功耗小、故MOS半导体存储器被广泛应用。 （2）磁表面存储器。磁表面存储器是在金属或塑料基体的表面上涂一层磁性材料作为记录介质，工作时磁层随载磁体高速运转，用磁头在磁层上进行读写操作，故称为磁表面存储器。
按载磁体形状的不同，可分为磁盘、磁带和磁鼓。现代计算机已很少采用磁鼓。由于用具有矩形磁滞回线特性的材料作磁表面物质，它们按其剩磁状态的不同而区分“0”或“1”，而且剩磁状态不会轻易丢失，故这类存储器具有非易失性的特点。 （3）光盘存储器。光盘存储器是应用激光在记录介质(磁光材料)上进行读写的存储器，具有非易失性的特点。光盘记录密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等。 2．按存取方式分类 按存取方式可把存储器分为随机存储器、只读存储器、顺序存储器和直接存取存储器四类。（1）随机存储器RAM(RandomAccessMemory)。RAM是一种可读写存储器，其特点是存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取，而且存取时间与存储单元的物理位置无关。计算机系统中的主存都采用这种随机存储器。由于存储信息原理的不同，RAM又分为静态RAM(以触发器原理寄存信息)和动态RAM(以电容充放电原理寄存信息)。 （2）只读存储器ROM(ReadonlyMemory)。只读存储器是能对其存储的内容读出，而不能对其重新写入的存储器。这种存储器一旦存入了原始信息后，在程序执行过程中，只能将内部信息读出，而不能随意重新写入新的信息去改变原始信息。因此，通常用它存放固定不变的程序、常数以及汉字字库，甚至用于操作系统的固化。它与随机存储器可共同作为主存的一部分，统一构成主存的地址域。 只读存储器分为掩膜型只读存储器MROM（MaskedROM）、可编程只读存储器PROM(ProgrammableROM)、可擦除可编程只读存储器 EPROM(ErasableProgrammableROM)、用电可擦除可编程的只读存储器
存储器是计算机的主要组成部件，它主要是用来存储信息的。存储器的类型有很多，按存储介质分为半导体存储器、磁存储器和光存储器。半导体存储器芯片内包含大量的存储单元，每个存储单元都有唯一的地址代码加以区分，并能存储一位二进制信息。本章只讨论半导体存储器。 一、存储器的分类： 1.按工作方式不同：分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两大类。 2.按制造工艺不同：RAM、ROM又可分为双极型半导体存储器和单极型MOS存储器。 MOS型RAM又可分为静态RAM和动态RAM两种。RAM中任何存储单元的内容均能被随机存取。它的特点是存取速度快，一般用作计算机的主存。 ROM中的内容是在专门的条件下写入的，信息一旦写入就不能或不易修改。根据信息的写入方式不同，ROM可以分为掩膜ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）和电可擦除可编程ROM（E2PROM）四种。在正常工作时，信息只能读出不能写入，通常用于存放固定信息。 掩膜ROM中的内容是在出厂前已写好的,用户不能
改写；PROM可由用户以专用设备将信息写入一次，写后不能改变；EPROM可由用户以专用设备将信息写入，然后用紫外线照射擦除信息；E2PROM采用电气方法擦除信息。 半导体存储器的分类情况如图5-1所示。 二、随机存取存储器(RAM) RAM既可向指定单元写入信息又可从指定单元读出信息,且读写时间与信息所处位置无关。RAM根据制造工艺的不同可分为双极型RAM和MOS型RAM，双极型RAM较MOS型RAM来说，速度高、功耗大、集成度低。在断电后，RAM中信息将消失。 1.随机存取存储器（RAM）的结构 RAM的一般结构形式包括存储矩阵、地址译码器和读写控制器三部分，并通过数据输入/输出线，地址
综合题 1. 设存储器容量为32字，分为M0-M3四个模块，每个模块存储8个字，地址分配方案分别如下图中图（a）和图（b）所示。 （1）（a）和（b）分别采用什么方式进行存储器地址编址？ （2）设存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期τ=50ns。问(a)和（b）两种方式下所对应的存储器带宽分别是多少(以Mb/s为单位)？ 2．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的，已知微指令长度为32位，请估算控制存储器的容量是多少字节？ 3. （1）用16K×8位的SRAM芯片形成一个32K×16位的RAM区域，共需SRAM芯片多少片？ （2）设CPU地址总线为A15～A0，数据总线为D15～D0，控制信号为R/W（读/写）、MREQ（允许访存）。SRAM芯片的控制信号有CS和WE。要求这32K×16位RAM 区域的起始地址为8000H，请画出RAM与CPU的连接逻辑框图。
*4 CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知Cache存取周期为50ns，主存为250ns， 求（1）Cache命中率。（2）平均访问时间（3）Cache/主存系统的效率。 5．已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512*48（位）。微程序可在整个存储器中实现转移，可控制微程序转移的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如下图所示。 （1）微指令中的三个字段分别应为多少位？ （2）画出围绕这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。 6．用2M×8位的SRAM芯片，设计4M×16位的SRAM存储器，试画出存储器芯片连接图。 *7．某计算机系统的内存储器由cache和主存构成，cache的存储周期为30ns，主存的存取周期为150ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存5000次，其中400次访问主存。问： ① cache的命中率是多少？ ② CPU访问内存的平均时间是多少纳秒？
4存储器系统 1.存储器的哪一部分用来存储程序指令计像常数和查找表一类的固定不变的信息？哪一 部分用来存储经常改变的数据？ 2.术语“非易失性存储器”是什么意思？PROM和EPROM分别代表什么意思？ 3.微型计算机中常用的存储器有哪些？它们各有何特点？分别适用于哪些场合？ 4.现代计算机中的存储器系统采用了哪三级分级结构？主要用于解决存储器中存在的那 些问题？ 5.试比较静态RAM和动态RAM的优缺点，并说明有何种方法可解决掉电时动态RAM 中信息的保护。 6.计算机的电源掉电后再接电时（系统中无掉电保护装置），存储在各类存储器中的信息 是否仍能保存？试从各类存储器的基本原理上来分析说明。 7.什么是存储器的位扩充和字扩充方式？它们分别用在什么场合？ 8.要用64k×1位的芯片组成64k×8位的存储器需要几片芯片？要用16k×8位的芯片组成 64k×8位的存储器需要几片芯片？ 9.试画出容量为4k×8位的RAM硬件连接图（CPU用8088，RAM用2144），要求RAM 地址从0400H开始，并写出各芯片的地址分配范围。 10.试画出容量为12k×8位的ROM硬件连接图（CPU用8088，EPROM用2716），并写 出各芯片的地址分配范围。 11.在上题的基础上，若要求ROM地址区从1000H开始，硬件设计该如何修改？并写出 各芯片的地址分配范围。若要求ROM地址区从C000H开始，硬件设计又该如何修改？ 并写出各芯片的地址分配范围。
12.一台8位微机系统（CPU为8088）需扩展内存16k，其中ROM为8K，RAM为8K， ROM选用EPROM2716，RAM选用2114，地址空间从0000H开始，要求ROM在低地址，RAM在高地址，连续存放。试画出存储器组构图，并写出各芯片的地址分配范围。 13.试画出容量为32K×8位的ROM连接图（CPU用8088，ROM地址区从8000H开始）， 并写出各芯片的地址分配范围（EPROM用8K×8位的2764，地址线A0~A12，数据线O0~O7，片选CE，输出允许：OE）。 14.什么是高速缓冲存储器？在微机中使用高速缓冲存储器的作用是什么？ 15.何谓高速缓冲存储器的命中？试说明直接映像、全相联映像、组相联映像等地址映像方 式的基本工作原理。 16.什么试虚拟存储器？它的作用是什么？
第五章外部存储器 [教学目标] 1．了解硬盘、光驱和软驱的基本结构。 2．掌握硬盘、光驱主从跳线的设置。 3．了解选购硬盘、光驱时要注意的问题。 [教学重点] 1、掌握硬盘型号的含义及读懂硬盘的标识。 2、掌握依据CPU合理选配主板的方法。 [教学难点] 掌握双硬盘的合理连接方法，以及区分不同接口的硬盘。 [分析学生] 学生对新购买的硬盘标出的容量和电脑检测出来的容量并不相符，容易产生疑惑。对DVD盘片与CD 盘片结构产生疑问。 [教学用具] 计算机，投影仪，已拆解的光驱和硬盘各一个。 [课时安排] 4课时 [教学过程] 一、导入新课 通过前面的学习，我们已经清楚断电后，内存中的信息就会丢失。完成保存信息的任务现阶段只能有硬盘、光盘这些外部存储设备完成。 提问学生：现今为什么硬盘、光盘成为了最主要的外部存储设备？ 引导学生思考、回答并相互补充。 教师总结归纳硬盘、光盘存储容量大、可靠性高、价格适中、技术成熟。因此它们在电脑中成为不可或缺的标准配置。 二、新课教学
第五章外部存储器 5.1硬盘存储器 5.1.1 基础知识：认识硬盘 提问：1同学们可能了解硬盘的外部模样，但我们现在请同学们仔细观察硬盘的内部结构之后，说一说硬盘是如何工作的？ 2硬盘内部是真空的么？ 学生思考、看书、回答； 教师总结： 第一个问题：硬盘由头盘组件与印刷电路板组件组成。磁头定位的驱动方式主要有步进电机驱动（已淘汰）和音圈电机驱动两种。其盘片及磁头均密封在金属盒中，构成一体，不可拆卸，金属盒内是高纯度气体。 在硬盘的正面都贴有硬盘的标签，标签上一般都标注与硬盘相关的信息，如产品型号、产地、出厂日期、产品序列号等。而硬盘的背面则是控制电路板，该板大都采用贴片式焊接，包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。在电路板上还有一块ROM芯片，里面固化的程序可以进行硬盘的初始化，执行加电和启动主轴电机，加电初始寻道、定位以及故障检测等。 第二个问题：因为根据硬盘的工作原理来分析，硬盘内部的磁头其实是处于悬浮状态的。而之所以会实现悬浮状态，其实是利用了空气流体动力学原理来实现的。如果硬盘的内部真空，那磁头悬浮的基本条件就被破坏了。实际上没有空气，磁头根本不能浮起来，也就无法工作。 ⑴硬盘接口类型 ①PATA接口 ②SATA接口 ⑵硬盘跳线 ⑶电源接口 ⑷硬盘数据线 5.1.2 硬盘技术指标 提问：硬盘的品牌繁多，一般在选购硬盘时都要参考一些主要的技术指标。同学们都了解哪些指标？学生思考、看书、回答； 教师总结： 硬盘的一些性能指标 1.主轴转速
实验六存储器和总线实验 一、实验目的 熟悉存储器和总线组成的硬件电路 二、实验要求 按照实验步骤完成实验项目，利用存储器和总线传输数据。 三、实验内容 （1）实验原理 实验所用半导体静态存储器电路原理如图所示，该静态存储器由一片6116（2k*8）构成，其数据线（D0-D7）已和数据总线（BUS-DIAP UNIT）相连接，地址线由地址锁存器（74LS273）给出，该锁存器的输入已连至数据总线。地址A0-A7与地址总线相连，显示地址内容。数据开关经三态门（74LS245）已连至数据总线，分时给出地址和数据。因为地址寄存器为8位，接入6116的地址A7-A0，而高三位A8-A10本实验装置已接地，其容量为256字节。6116由三根控制线：/CS(片选线)、OE（读线）、WE（写线）。当片选有效（/CS=0）时，同时OE=0时，(WE=0)时进行读操作。本实验中将OE引入接地，在此情况下，当/CS、WE=1时进行写操作。/CS=0、WE=0时进行写操作，其写时间与T3脉冲宽度一致。实验时T3脉冲由“单步”命令键产生，其它电平控制信号由二进制开关模拟，其中/CE（存储器片选信号为低电平有效，WE为写/读（W/R）控制信号，当WE=0时进行读操作、当WE=1时为写操作。 （2）实验步骤 1、控制信号连接：位于实验装置右侧边缘的RAM片选端（/CE）、写/读线（WE）、地址锁存信号（LDAR）与位于实验装置左上方的控制信号（/CE、WE、LDAR）之间对应相连。位于实验装置左上方CTR-OUT的控制信号(/SW-B)与左下方INPUT-UNIT(/SW-B)对应相连。 具体信号连接：/CE,WE,LDAR,/SW-B 2、完成上述连接，仔细检查无误后方可进入本实验。 在闪动是我“P”状态下按动增值命令键，时LED显示器自左向右第一位显示提示符“H”，表示装置已进入手动单元试验状态。（若当前处“H”状态，本操作可略） 3、内部总线数据写入存储器 给存储器的00、01、02、03、04地址单元中分别写入数据11、12、13、14、15，具体操作步骤如下：（以向00地址单元写入11数据为例，然后重复操作将数据分别写入各地址单元）。4,、读存储器的数据到数据总线 依次独处第00、01、02、03、04单元中的内容，观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。具体步骤如下：（以从00单元独处11数据为例，其它则类似）
计算机存储器概述 位(bit)是二进制数的最基本单位，也是存储器存储信息的最小单位，8位二进制数称为一个字节(byte)。当一个数作为一个整体存入或取出时，这个数叫做存储字。存储字可以是一个字节，也可以是若干个字节。若干个忆记单元组成一个存储单元，大量的存储单元的集合组成一个存储体(MemoryBank)。 为了区分存储体内的存储单元，必须将它们逐一进行编号，称为地址。地址与存储单元之间一一对应，且是存储单元的唯一标志。应注意存储单元的地址和它里面存放的内容完全是两回事。 存储器在计算机中处于不同的位置，可分为主存储器和辅助存储器。在主机内部，直接与CPU交换信息的存储器称主存储器或内存储器。在执行期间，程序的数据放在主存储器内，各个存储单元的内容可通过指令随机访问，这样的存储器称为随机存取存储器(RAM)。另一种存储器叫只读存储器(ROM)，里面存放一次性写入的程序或数据，仅能随机读出。RAM和ROM共同分享主存储器的地址空间。 因于结构、价格原因，主存储器的容量受限。为满足计算的需要而采用了大容量的辅助存储器或称外存储器，如磁盘、光盘等。 存储器的主要技术指标 存储器的特性由它的技术参数来描述。 一、存储容量：存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量。主存储器的容量是指用地址寄存器(MAR)产生的地址能访问的存储单元的数量。如N位字长的MAR能够编址最多达2N个存储单元。一般主存储器(内存)容量在几十K到几M字节左右；辅助存储器(外存)在几百K到几千M字节。 二、存储周期：存储器的两个基本操作为读出与写入，是指将信息在存储单元与存储寄存器(MDR)之间进行读写。存储器从接收读出命令到被读出信息稳定在MDR的输出端为止的时间间隔，称为取数时间TA；两次独立的存取操作之间所需的最短时间称为存储周期TMC。半导体存储器的存储周期一般为100ns-200ns。 三、存储器的可靠性：存储器的可靠性用平均故障间隔时间MTBF来衡量。MTBF可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。MTBF越长，表示可靠性越高，即保持正确工作能力越强。 四、性能价格比：性能主要包括存储器容量、存储周期和可靠性三项内容。性能价格比是一个综合性指标，对于不同的存储器有不同的要求。对于外存储器，要求容量极大，而对缓冲存储器则要求速度非常快，容量不一定大。因此性能/价格比是评价整个存储器系统很重要的指标。(俞欣)