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
EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableROM)。以及近年来出现了的快擦型存储器FlashMemory，它具有EEPROM的特点，而速度比EEPROM快得多。
（3）串行访问存储器。如果对存储单元进行读写操作时，需按其物理位置的先后顺序寻找地址，则这种存储器叫做串行访问存储器。显然这种存储器由于信息所在位置不同，使得读写时间均不相同。如磁带存储器，不论信息处在哪个位置，读写时必须从其介质的始端开始按顺序寻找，故这类串行访问的存储器又叫顺序存取存储器。还有一种属于部分串行访问的存储器，如磁盘。在对磁盘读写时，首先直接指出该存储器中的某个小区域(磁道)，然后再顺序寻访，直至找到位置。故其前段是直接访问，后段是串行访问，也称其为半顺序存取存储器。
3．按在计算机中的作用分类
按在计算机系统中的作用不同，存储器又可分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器。
主存储器的主要特点是它可以和CPU直接交换信息。辅助存储器是主存储器的后援存储器，用来存放当前暂时不用的程序和数据，它不能与CPU直接交换信息。两者相比主存速度快、容量小、每位价格高；辅存速度慢、容量大、每位价格低。缓冲存储器用在两个速度不同的部件之中，如CPU与主存之间可设置一个快速缓冲存储器，起到缓冲作用。
二、存储器的层次结构
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，位价就越高；容量越大，位价就越低；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。
图中由上至下，每位的价格越来越低，速度越来越慢，容量越来越大，CPU访问的频度也越来越少。最上层的寄存器通常制作在CPU芯片内。寄存器中的数直接在CPU内部参与运算，寄存器的速度最快、位价最高、容量最小。主存用来存放要参与运行的程序和数据，其速度与CPU速度差距较大，为了使它们之间速度更好匹配，在主存与CPU之间，插入了一种比主存速度更快、容量更小的高速缓冲存储器Cache，其位价要高于主存。主存与缓存之间的数据调动是由硬件自动完成的，对程序员是透明的。以上三层存储器都是由速度不同、位价不等的半导体存储材料制成，它们都设在主机内。第四层是辅助存储器，其容量比主存大得多，大都用来存放暂时末用到的程序和数据文件。CPU不能直接访问辅存，辅存只能与主存交换信息，因此辅存的速度可以比主存慢得多。辅存与主存之间信息的调动均由硬件和操作系统来实现。辅存的位价是最低廉的。
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。
从CPU角度来看，缓存—主存这一层次的速度接近于缓存，高于主存；其容量和位价却接近于主存。这就从速度和成本的矛盾中获得了理想的解决办法。主存—辅存这一层次，从整体分析，其速度接近于主存，容量接近于辅存，平均位价也接近于低速、廉价的辅存位价，这又解决了速度、容量、成本这三者矛盾。现代计算机系统几乎都具有这两个存储层次，构成了缓存、主存、辅存三级存储系统。
在主存—辅存这一层次的不断发展中，形成了虚拟存储系统。在这个系统中，程序员编程的地址范围与虚拟存储器的地址空间相对应。例如，机器指令地址码为24位，则虚拟存储器的存储单元可达16Mb。可是这个数与主存的实际存储单元个数相比要大得多,称这类指令地址码叫虚地址(虚存地址、虚拟地址)或叫逻辑地址，而把主存的实际地址称作物理地址
或实地址。物理地址是程序在执行过程中能够真正访问的地址，也是真实存在于主存的存储地址。对具有虚拟存储器的计算机系统而言，编程时可用的地址空间远远大于主存空间，使程序员以为自己占有一个容量极大的主存，其实这个主存并不存在，这就是我们将其称之为虚拟存储器的原因。对虚拟存储器而言，其逻辑地址变换为物理地址的工作，是由计算机系统的硬设备和操作系统自动完成的，对程序员是透明的。当虚地址的内容在主存时，机器便可立即使用；若虚地址的内容不在主存，则必须先将此虚地址的内容传递到主存的合适单元后再为机器所用。
第二节主存储器
一、概述
主存的实际结构如上图所示，当根据MAR中的地址访问某个存储单元时，需经过地址译码、驱动等电路，才能找到所需访问的单元。读出时，需经过读出放大器，才能将被选中单元的存储字送到MDR。写入时，MDR中的数据也必须经过写入电路才能真正写入到被选中的单元中。
现代计算机的主存都由半导体集成电路构成，图中的驱动器、译码器和读写电路均制作在存储芯片中，而MAR和MDR制作在CPU芯片内。存储芯片和CPU芯片可通过总线连接，如下图所示。
当要从存储器读出某一信息字时，首先由CPU将该字的地址送到MAR，经地址总线送至主存，然后发读命令。主存接到读命令后，得知需将该地址单元的内容读出，便完成读操作，将该单元的内容读至数据总线上，至于该信息由MDR送至什么地方，远已不是主存的任务，而是由CPU决定的。若要向主存存入—个信息字时，首先CPU将该字所在主存单元的地
址经MAR送到地址总线，并将信息字送入MDR，然后向主存发写命令，主存按到写命令后，便将数据线上的信息写入到对应地址线指出的主存单元中。
1．主存中存储单元地址的分配
主存各存储单元的空间位置是由单元地址号来表示的，而地址总线是用来指出存储单元地址号的，根据该地址可读出一个存储字。不同的机器存储字长也不同，为了满足字符处理的需要，常用8位二进制数表示一个字节，因此存储字长都取8的倍数。通常计算机系统既可按字寻址，也可按字节寻址。例如IBM370机其字长为32位，它可按字节寻址，即它的每一个存储字包含4个可独立寻址的字节，其地址分配如下图(a)所示。字地址是用该字高位字节的地址来表示，故其字地址是4的整数倍，正好用地址码的末两位来区分同一字的4个字节的位置。但对PDP－11机而言，其字地址是2的整数倍，它用低位字节的地址来表示字地址，如下图(b)所示。
如上图(a)所示，对24位地址线的主存而言，按字节寻址的范围是16MB，按字寻址的范围为4MB。如上图(b)所示，对24位地址线而言，按字节寻址的范围仍为16MB，但按字寻址的范围为8MB。
2．主存的技术指标
主存的主要技术指标是存储容量和存储速度。
(1)存储容量。存储容量是指主存能存放二进制代码的总数，即：
存储容量＝存储单元个数×存储字长
它的容量也可用字节总数来表示，即：
存储容量＝存储单元个数×存储字长／8
(2)存储速度。存储速度是由存取时间和存取周期来表示的。
存取时间又叫存储器的访问时间(MemoryAccessTime)，它是指启动一次存储器操作(读或写)到完成该操作所需的全部时间。存取时间分读出时间和写入时间两种。读出时间是从存储器接收到有效地址开始，到产生有效输出所需的全部时间。写入时间是从存储器接收到有效地址开始，到数据写入被选中单元为止所需的全部时间。
存取周期(MemoryCycleTime)是指存储器进行连续两次独立的存储器操作(如连续两次读操作)所需的最小间隔时间，通常存取周期大于存取时间。
现代MOS型存储器的存取周期可达100ns；双极型TTL存储器的存取周期接近10ns。与存取周期密切相关的指标叫存储器的带宽，它表示每秒从存储器进出信息的最大数量，单位可用字/秒或字节/秒或位/秒表示。如存取周期为500ns，每个存取周期可访问16位，则它的带宽为32M位／秒。
存储器的带宽决定了以存储器为中心的机器可以获得的信息传输速度，它是改善机器瓶颈的一个关键因素。为了提高存储器的带宽，可以采用以下措施：
①缩短存取周期；
②增加存储字长，使每个周期访问更多的二进制位；
③增加存储体。
二、半导体存储芯片简介
1．半导体存储芯片的基本结构
半导体存储芯片采用超大规模集成电路制造工艺制成，其内部结构如下图所示：
译码驱动能把地址总线送来的地址信号翻译成对应存储单元的选择信号，该信号在读写电路的配合下完成对被选中单元的读写操作。
读写电路包括读出放大器和写入电路，用来完成读写操作。
存储芯片通过地址总线、数据总线和控制总线与外部连接。
地址线是单向输入的，其位数与芯片容量有关。
数据线是双向的(有的芯片可用成对出现的数据线分别作输入或输出)，其位数与芯片可读出或写入的数据位数有关。
地址线和数据线的位数共同反映存储芯片的容量。如地址线为10根，数据线为4根，则芯片容量为210×4B＝4KB
控制线主要有读/写控制线与片选线两种。读/写控制线决定芯片进行读/写操作，片选线用来选择存储芯片。由于存储器是由许多芯片组成，需用片选信号来确定哪个芯片被选中。2．半导体存储芯片的译码驱动方式
半导体存储芯片的译码方式有两种：线选法和重合法
(1)线选法（又称单译码方式）
上图是一个16×1字节线选法存储芯片的结构示意图。它的特点是用一根字选择线(字线)，直接选中一个存储单元的各位(如一个字节)。这种方式结构较简单，但只适于容量不大的存储芯片。如当地址线A3A2A1A0为1111时，则第15根字线被选中，对应上图中的最后一行八位代码便可直接读出或写入。
(2)重合法
上图是一个1K×1位重合法结构示意图。显然，只要用64根选择线(X、Y两个方向各32根)，便可选择32×32矩阵中的任一位。例如当地址线为全0时，译码输出X0和Y0有效，选中矩阵中的第0行、第0列对应位。由于被选单元是由X、Y两个方向的地址决定的，故称重合法。
三、随机存取存储器（RAM）
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。1．静态RAM（SRAM）
(1)静态RAM基本单元电路。存储器中用于寄存“0”和“1”代码的电路叫做存储器的基本单元电路，下图所示一个6个MOS管组成的基本单元电路。
图中T1～T4是一个由MOS管组成的触发器基本电路，T5、T6尤如一个开关，受行地址选择信号控制。由T1～T6共同构成一个六管MOS基本单元电路。T7、T8受列地址选择控制，分别与位线A和A′相连，它们并不包含在基本单元电路内，而是芯片内同一列的各个基本单元电路所共有的。
假设触发器己存有“1”信号，即A点为高电平。当需读出时，只要使行、列地址选择信号均为有效，则使T5、T6，T7、T8均导通，A点高电平通过T6后，再由位线A通过T8作为读出放大器的输入信号，在读选择有效时，将“1”信号读出。
由于静态RAM是触发器存储信息，因此即使信息读出后，它仍保持其原状态，不需要再生。但电源掉电时，原存信息丢失，故它属易失性半导体存储器。
写入时可以不管触发器原状态如何，只要将写入代码送至D IN端，在写选择有效时，经两个写放大器，使两端输出为相反电平。当行、列地址选择有效时，使T5、T6、T7、T8导通，并使A与A′点置成完全相反的电平。这样，就把欲写入的信号写入到该单元电路中。如欲写入“1”，即D IN=1，经两个写放大器使位线A为高电平，位线A′为低电平，结果使A 点为高，A′点为低，即写入了“1”信息。
(2)静态RAM芯片举例。Intel2114芯片的外特性如下图所示。2114的容量为1K×4位。图中A9～A0为地址输入端；
I/O1～I/O4为数据输入输出端；
为片选信号(低电平有效)；
为写允许信号(低电平为写)；
V cc为电源端；
GND为接地端。
上图为2114芯片内的结构示意。其中每一个小方块均为一个六管MOS触发器基本单元电路，排列成64×64矩阵，64列对应64对T7、T8管。又将64列分成4组，每组包含16列，并与一个读写电路相连，读写电路受和控制，4个读写电路对应4根数据线I/O l～I/O4。由图可见，行地址经译码后可选中某一行；列地址经译码后可选中4组中的对应列，共四4。当对某个基本单元电路进行读/写操作时，必须被行、列地址共同选中。例如，当A9～A0为全0时，对应行地址A8～A3为000000，列地址A9、A2、A l、A0也为0000，则第0行的第0、16、32、48这4个基本单元电路被选中。此刻，若做读操作，则为低电平，为高电平，在读写电路的输出端I/O l～I/O4便输出第0行的第0、16、32、48这4个单元电路所存的信息。若做写操作，将写入信息送至I/O1～I/O4端口，并使为低电平、为低电平，同样这4个输入信息将分别写入到第0行的第0、16、32、48四个单元之中。
(3)静态RAM读写时序。·读周期时序
2114RAM芯片读周期时序
上图是2114RAM芯片读周期时序，在整个读周期中始终为高电平(故图中省略)。读周期t RC 是指对芯片进行两次连续读操作的最小间隔时间。读时间t A表示从地址有效到数据稳定所需的时间。图中t CO是从片选有效到输出稳定的时间。可见只有当地址有效经t A后，且当片选有效经t CO后，数据才能稳定输出，这两者必须同时具备。根据t A和t CO的值，便可知当地址有效后，经t A—t CO时间必须给出片选有效信号，否则信号不能出现在数据线上。
需注意，从片选失效到输出高阻需一段时间t OTD，故地址失效后，数据线上的有效数据有一段维持时间t OHA，以保证所读数据可靠。
·写周期时序
2114RAM芯片写周期时序
上图是2114RAM芯片写周期时序。写周期t WC是对芯片进行连续两次写操作的最小间隔时间。写周期包括滞后时间t AW、写入时间t W和写恢复时间t WR。在有效数据出现前，RAM 的数据线上存在着前一时刻的数据D out，故在地址线发生变化后，、均需滞后t AW再有效，以避免将无效数据写入到RAM的错误。但写允许失效后，地址必须保持一段时间，叫做写恢复时间。此外，RAM数据线上的有效数据(即CPU送至RAM的写入数据D IN)必须在、失效前的t DW时刻出现，并延续一段时间t DH(此刻地址线仍有效，t WR＞t DH)，以保证数据可靠写入。
2．动态RAM(DRAM)
(1)动态RAM的基本单元电路。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”。电容上的电荷一般只能维持1～2ms，因此即使电源不掉电信息也会自动消失。为此，必须在2ms内对其所有存储单元恢复一次原状态，这个过程叫再生或刷新。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。
上图示意了由T l、T2，T3三个MOS管组成的三管MOS动态RAM基本单元电路。
读出时，先对预充电管T4置一预充电信号(在存储矩阵中，每一列共用一个T4管)，使读数据线达高电平V DD，然后由读选择线打开T2，若T l的极间电荷Cg存有足够多的电荷(被认
为原存“1”)，使T1导通，则因T2、T l导通接地，使读数据线降为零电平，读出“0”信息。若C g没足够电荷(原存“0”)，则T1截止，读数据线为高电平不变，读出“1”信息。可见，由读出线的高低电平可区分其是读“1”，还是读“0”，只是它与原存信息反相。
写入时，将写入信号加到写数据线上，然后由写选择线打开T3，这样，C g便能随输入信息充电(写“1”)或放电(写“0”)。
为了提高集成度，将三管电路进一步简化，去掉T l，把信息存在电容Cs上，将T2、T3合并成一个管子T，得单管MOS动态RAM基本单元电路，如下图所示。
读出时，字线上的高电平使T导通，若C s有电荷，经T管在数据线上产生电流，可视为读出“1”。若C s无电荷，则数据线上无电流，可视为读出“0”。读操作结束时，C s的电荷已泄放完毕，故是破坏性读出，必须再生。
写入时，字线为高电平使T导通，若数据线上为高电平，经T管对C s充电使其存“1”；若数据线为低电平，则C s经T放电，使其无电荷而存“0”。
(2)动态RAM芯片举例
①三管动态RAM芯片。三管动态RAM芯片的结构如下图所示。
这是一个1K×1位的存储芯片，图中每一小方块代表由3个MOS管组成的动态RAM基本单元电路。它们排列成32×32的矩阵，每列都有一个刷新放大器(用来形成再生信息)和一个预充电管，芯片有10根地址线，采用重合法选择基本单元电路。
读出时，先置以预充电信号，接着按行地址A9～A5经行译码器给出读选择信号，同时由列地址A4~A0经列译码器给出列选择信号。只有在行、列选择信号共同作用下的基本单元电路，才能将其信息经读数据线送到读写控制电路并从数据线D输出。
写入时，首先将写入信息由数据线D送入读写控制电路，并在列地址的作用下，由列译码器的输出控制输入信息只送到被选中列的写数据线上。然后在受行地址控制的行译码器给出的写选择信号的作用下，信息被写入到行列共同选中的基本单元电路内。
②单管动态RAM芯片。
4116动态RAM(16K×1位)芯片结构
单管动态RAM芯片结构的示意图如上图所示。这是一个16K×1位的存储芯片，按理应有14根地址线，但为了减少芯片封装的引脚数，地址线只有7根。因此，地址信息分两次传送，先送7位行地址，再送7位列地址。芯片内有时序电路，它受行地址选通、列地址选通以及写允许信号控制。
16K×1位4116动态RAM存储矩阵示意图
16K×1位的存储芯片共有16K个单管MOS基本单元电路，它们排列成128×128的矩阵，如上图所示。图中的行线就是字线，列线就是数据线。128行分布在读放大器的左、右两侧(左侧为0～63行，右侧为64～127行)。每根行选择线与128个MOS管的栅极相连。128列共有128个读放大器，它的两侧又分别与64个MOS管相连，每根列线上都有一个列地址选择管。128个列地址选择管的输出又互相并接在一起与I/O缓冲器相连，I/O缓冲器的一端接输出驱动器，作为数据输出，另一端接输入器，作为数据输入。
读出时，行、列地址受和控制，分两次分别存入行、列地址缓存器。行地址经行译码后选中一行，使该行上所有的MOS管均导通，并分别将其电容C s上的电荷反映到128个读放大器的某一侧(第0～63行反映到读放大器的左侧，第64～127行反映到读放大器的右侧)。读放大器实质上是个触发器，其左右两侧电平相反。此外列地址经列译码后选中某一列，该列上的列地址选择管导通，即可将读放大器右侧信号经读/写线、I/O缓冲器输出至D OUT端。例如，选中第63行、第0列的单管MOS电路，其C S有电荷为“1”状态，则反映到第0列读出放大器的左侧为“1”，右侧为“0”，经列地址选择管输出至D OUT为0，与原存信息反相。同理，第0～63行经读出放大器至输出线D OUT的信息与原存信息均反相，而读出第64～127行时，因它们的电容C S上的电荷均反映到读出放大器的右侧，故经列地址选择管输出至D OUT的信息为同相。
写入时，行、列地址也要分别送入芯片内的行、列地址缓存器，经译码可选中某列。输入信息D IN通过数据输入器，经I/O缓冲器送至读/写线上，但只有被选中的列地址选择管导通，可将读/写线上的信息送至读放大器，破坏了读放大器的平衡，使读放大器的右侧与输入信息同相，左侧与输入信息反相，读放大器的信息便可写入到选中行的C S中。例如，选中第64行、第127列，输入信息为“1”，则第127列地址选择管导通，将“1”信息送至第127列的读放大器右侧。虽然第64行上的128个MOS管均导通，但惟有第64行、第127列的MOS管能将其读放大器右侧信息“1”对C S充电，使其写入“1”。值得注意的是写入读放大器左侧行的信息与输入信息都是反相的，而由读出过程分析又知，对读放大器左侧行进行读操作时，读出的信息也是反相的，故最终结果是正确的。
(3)动态RAM时序。由于动态RAM的行、列地址是分别传送的，因此分析其时序时，应特别注意、与地址的关系。即：
[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。
第六章存储器系统 本章主要讨论内存储器系统，在介绍三类典型的半导体存储器芯片的结构原理与工作特性的基础上，着重讲述半导体存储器芯片与微处理器的接口技术。 6.1 重点与难点 本章的学习重点是8088的存储器组织；存储芯片的片选方法（全译码、部分译码、线选）；存储器的扩展方法（位扩展、字节容量扩展）。主要掌握的知识要点如下： 6.1.1 半导体存储器的基本知识 1.SRAM、DRAM、EPROM和ROM的区别 RAM的特点是存储器中信息能读能写，且对存储器中任一存储单元进行读写操作所需时间基本上是一样的，RAM中信息在关机后立即消失。根据是否采用刷新技术，又可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。SRAM是利用半导体触发器的两个稳定状态表示“1”和“0”；DRAM是利用MOS管的栅极对其衬间的分布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“1”和“0”；ROM的特点是用户在使用时只能读出其中信息，不能修改和写入新的信息；EPROM可由用户自行写入程序和数据，写入后的内容可由紫外线照射擦除，然后再重新写入新的内容，EPROM可多次擦除，多次写入。一般工作条件下，EPROM 是只读的。 2.导体存储器芯片的主要性能指标 （1）存储容量：存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，以存储单元的总位数表示，通常也用存储器的地址寄存器的编址数与存储字位数的乘积来表示。 （2）存储速度：有关存储器的存储速度主要有两个时间参数：TA：访问时间（Access Time），从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间。TMC：存储周期（Memory Cycle），启动两次独立的存储器操作之间所需的最小时间间隔。 （3）存储器的可靠性：用MTBF—平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures）来衡量。MTBF越长，可靠性越高。 （4）性能/价格比：是一个综合性指标，性能主要包括存储容量、存储速度和可靠性。 3.半导体存储器的基本结构 半导体存储器的基本结构如下图所示。
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。
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
第三章存储器 1．内存和外存各自的特点是什么？ 答：内存的空间大小受地址总线位数的限制，即容量受限；存取速度快；用来存放当前运行的程序和数据；CPU可直接用指令对其进行读/写操作。 外存的容量大，且容量不受限制；速度比内存慢，并要配置专用的驱动器；用来存放当前暂时不用的程序和数据；CPU不能直接用指令对其进行读/写操作。 2．存储器的层次化结构是指什么？ 答：是指将多种速度不同、容量不同、存储技术不同的存储设备分为若干个层面，通过硬件和管理软件将它们组成一个有机的整体，这个整体构成了足够大的存储空间、足够快的存取速度，同时价格又较为适中，从而使整个存储体系达到一个很好的性价比。 3．现代微机中采用三级存储系统，解决了什么实际问题？ 答：在微机系统中， 一方面，通过硬、软件之间的结合，将内存和外存构成一种存储层次，这样，从整体来看，它解决了存储器的容量与成本之间的矛盾； 另一方面，在存储系统中引入高速缓存，在CPU和内存中间通过设置高速缓存，将高速缓存和内存构成另一种存储层次，这样，从CPU的角度来看，它解决了存储器的存取速度与成本之间的矛盾。 因此，在现代微机中，同时采用内存—外存和高速缓存—内存这两种存储层次，构成了“高速缓存—内存—外存”的三级存储系统，满足了人们在速度、容量及价格方面的综合要求。 4．按在微机中的作用，存储器分为哪几种？它们各自的特点是什么？ 答：按在微机中的作用，存储器分为内存、外存和高速缓存。它们各自的特点是： 内存的速度快、容量小、每位价格高，目前主要采用半导体存储器，且使用随机存取的方式； 外存的速度慢、容量大、每位价格低，一般采用软磁盘、硬磁盘、光盘、磁带机等； 高速缓存（又称为Cache）用在CPU和内存这两个工作速度不同的部件之间，在交换信息时起缓冲作用。 5．为什么存储体将许多单元按一定规则排列而成矩阵？以4KB存储体为例加以说明。答：对内存进行读/写操作时，都要给出地址来选择具体的单元。为简化选择单元的译码电路，在组成存储体时，总是将大量单元按照一定的规则排列而成矩阵。因为按照矩阵的形式来排列，可以通过行选择线和列选择线来确定一个单元。 例如，要组成4KB的存储体，若不用矩阵来组织这些单元，而是将它们一字排开的话，则需要4×1024=4096条译码线才能实现对这些单元的寻址；而若用 64×64的矩阵来实现排列，则只要64条行选择线和64条列选择线，即 64＋64=128条译码线就可以了。 6．为节省内存的地址译码电路，内存一般采用什么结构？ 答：一般采用模块结构。在内存空间较大的微机系统中，内存往往分布在几块插件板上，1块插件板即1个存储模块。同一个模块中的存储器芯片可以有若干个组，每一组中又可以有多个芯片，同一组中的几个芯片总是同时被选中或同时未被选中。当片/组选信号有效时，被选中的组就可按照一个字节被读出或写入。同样，还可以对模块进行选择。
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
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？
+单选题 1. 世界上第一台电子计算机(ENIAC)于( C )年在美国诞生。 A. 1944 B. 1945 C. 1946 D. 1947 2. 世界上第一台电子计算机采用( A )做逻辑元件。 A. 电子管 B. 晶体管 C. 小规模集成电路 D. 大规模集成电路 3. 电子计算机因能代替或加强人类的智能劳动而获得( A )的美称。 A. 电脑 B. 神脑. C. 神童 D. 铁算盘 4. 微型机与其他计算机都采用了( B )的工作原理。 A. 存储数据 B. 存储程序 C. 存储文件 D. 存储图形 5. 计算机都采用了“存储程序”的工作原理，这一原理是1946年由( B )提出的。 A. 保尔·盖茨 B. 冯·诺依曼 C. 甲骨文 D. 图灵 6. ( A )合称计算机的主机。 A. CPU和内部存储器 B. 运算器和控制器 C. CPU和输入输出设备 D. CPU和外部存储器 7. 一个完整的计算机系统由( C )组成。 A.主机、键盘和显示器 B.主机及外部设备 C.硬件系统和软件系统 D.操作系统及应用软件 8. 通常所说的主机是指( B ) A. CPU B. CPU 和内存 C. CPU、内存和外存 D. CPU、内存和硬件 9. 以PentiumⅡ、PentiumⅢ为CPU的计算机属于( C ) A. 文件服务器 B. 小型计算机 C. 微型计算机 D. 珍袖型计算机 10. 微型机可以从不同的角度进行分类，但一般不按( D )进行分类。 A. 微机生产厂家及微机型号 B. 微机所用处理器芯片 C. 微处理器芯片位数 D. 微型机所用的内存数 11. 微处理器芯片性能的决定因素除了时钟频率之外，最具有标志意义的是( A ) A. 芯片位数 B. 内存大小 C. 外存大小 D. 微处理器体积 12. 第五代微机的字长是( C )位。 A. 16 B. 32 C64 D. 128 13. Pentium II、Pentium III 微机属于( C )微机。 A. 第三代 B. 第四代 C. 第五代 D. 第六代 14.一个字节的二进制数的位数为( C )。 A. 2 B. 4 C. 8 D. 16 15.计算机的存储容量往往以KB、MB、GB为单位，其中IKB等于( B)。 A. 1000字节 B. 1024字节 C. 1000*1000字节 D. 1024*1024字节 16.计算机的存储容量往往以KB、MB、GB为单位，其中IMB等于( D ) A. 1000字节 B. 1024字节 C. 1000*1000字节 D. 1024*1024字节 17.计算机的存储容量往往以KB、MB、GB为单位，其中IGB等于( D ) A. 1024字节 B. 1024*1024K字节 C. 1024K字节 D. 1024*1024KM字节 18.计算机内部的数据都是以( A )数的形式存储 A. 二进制 B. 八进制 C. 十进制 D. 十六进制 19. ASC II 码是( D )的简称。 A.英文字符和数字 B.国际通用信息代码 C.国家标准信息交换代码 D.美国标准信息交换代码
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)
《大学计算机》基础知识试题及答案 （说明：将认为正确答案的字母填写在每小题后面的括号内） 1.世界上第一台通用电子数字计算机诞生于（ A ）。 A．美国B．英国C．德国D．日本 2.世界上第一台通用电子数字计算机诞生于（ B ）。 A．1953年B．1946年C．1964年D．1956年 3.第一台电子计算机是1946年在美国研制的，该机的英文缩写名是（A ）。 4.一个完整的微型计算机系统应包括（ C ）。 A.计算机及外部设备 B.主机箱、键盘、显示器和打印机 C.硬件系统和软件系统 D.系统软件和系统硬件 5.计算机的中央处理器CPU包括运算器和（ C ）两部分。 A．存储器B．寄存器C．控制器D．译码器 6.下列设备中，（ D ）不是微型计算机的输出设备。 A．打印机B．显示器C．绘图仪D．扫描仪 7.下列各项中,不属于多媒体硬件的是（D ）。 A.光盘驱动器 B.视频卡 C.音频卡 D.加密卡 8.计算机中对数据进行加工与处理的部件，通常称为（ A ）。 A.运算器 B.控制器 C.显示器 D.存储器 9.运算器的组成部分不包括（ B ）。 A.控制线路 B.译码器 C.加法器 D.寄存器 10.把内存中的数据传送到计算机的硬盘，称为（ D ）。 A.显示 B.读盘 C.输入 D.写盘 11.用MIPS为单位来衡量计算机的性能，它指的是计算机的（ B ），指的是每秒处理的百 万级的机器语言指令数。 A.传输速率 B.运算速度 C.字长 D.存储器容量 12.计算机硬件的核心部件是（ A ）。 A．中央处理器B．存储器C．运算器D．控制器 13.在外部设备中，打印机属于计算机的（ B ）设备。 A．输入B．输出C．外存储D．内存储 14.CGA、EGA和VGA标志着（ C ）的不同规格和性能。 A.打印机 B.存储器 C.显示器 D.硬盘 15.硬盘上原存的有效信息，在下列哪种情况下会丢失（ C ）。 A.通过海关的X射线监视仪 B.放在盒内半年没有使用 C.放在强磁场附近 D.放在零下10摄氏度的库房中
计算机存储器的种类和特点 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而不必再输出行地址了。由于一般的程序和数据在内存中排列的地址是连续的，这种情况下输出行地址后连续输出列地址就可以得到所需要的数据。FPM将记忆体内部隔成许多页数Pages，从512B到数KB不等，在读取一连续区域内的数据时，就可以通过快速页切换模式来直接读取各page内的资料，从而大大提高读取速度。在96年以前，在486时代和PENTIUM时代的初期，FPM DRAM被大量使用。 05.EDO DRAM（Extended Data Out DRAM，延伸数据输出动态随机存取存储器）
计算机中的存储器（主存，内存，外存） 在计算机的组成结构中，有一个很重要的部分，就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内存储器（简称内存），辅助存储器又称外存储器（简称外存）。外存通常是磁性介质或光盘，像硬盘，软盘，磁带，CD 等，能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息，但是由机械部件带动，速度与CPU相比就显得慢的多。内存指的就是主板上的存储部件，是CPU直接与之沟通，并用其存储数据的部件，存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序，它的物理实质就是一组或多组具备数据输入输出和数据存储功能的集成电路，内存只用于暂时存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，其中的程序和数据就会丢失。 RAM和ROM是啥意思 ROM是只读内存（Read-Only Memory）的简称，是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，资料并且不会因为电源关闭而消失。 RAM（random access memory）随机存储器。存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。 ram是数据缓存即运行内存，电脑的内存条；rom是数据存储即文件存储用，电脑的硬盘。 RAM：随机存储器，一般是指内存 ROM：只能读取资料的内存，一般是指主板bios或者显卡bios。 主板BIOS：计算机用户在使用计算机的过程中，都会接触到BIOS，它在计算机系统中起着非常重要的作用。一块主板性能优越与否，很大程度上取决于主板上的BIOS管理功能是否先进。 BIOS（Basic Input/Output System，基本输入输出系统）全称是ROM－BIOS，是只读存储器基本输入／输出系统的简写，它实际是一组被固化到电脑中，为电脑提供最低级最直
冯·诺依曼体系计算机存储器体系的瓶颈及发展 ——计算机类王一之摘要： 冯·诺依曼体系结构是目前应用最广泛的计算机体系结构，从1949年的EDVAC （Electronic Discrete variable Automatic Compute电子离散变量计算机）到如今几乎所有的商用计算机，历经半个多世纪，计算机制造技术发生了巨大变化，但冯·诺依曼体系结构仍 然沿用至今，可见其优越性。而其中储存器在该体系中有着至关重要的作用。本文就存储器对于冯·诺依曼体系结构的影响以及该体系的未来发展展开讨论。 0 引言： 美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论的要点是：计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。人们把冯·诺依曼的这个理论称 为冯·诺依曼体系结构。①这个体系中，以二进制表示数据，计算机运把要执行的程序和处理的数据首先存入主存储器（即内存），在执行程序时，按顺序从主存储器中取出指令一条一条地执行。计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。其最大特点便是将指令和数据都放在储存器中，那么储存器的作用便尤为重要。随着半导体技术的发展，以其为基础的储存器也随之高速发展，然而计算机其它部件（如运算器）发展的速度已经超过了储存器的发展速度，并且还有着不断拉开差距的趋势，而储存器的发展似乎即将到达瓶颈。现今储存器中信息传输速度的瓶颈成为了该体系计算机的瓶颈。本文将讨论这种瓶颈的原因以及对未来计算机发展的思考。 1 冯·诺依曼体系计算机的储存器体系 冯·诺依曼体系计算机中的储存器最粗略的可分为两种，即只读存储器(Read-only Memory，ROM)和随机存取存储器(Random-access Memory, RAM)。ROM属于非易失性存储器，即使电源断电，ROM中存储的数据也不会消失。而RAM属于易失性存储器,一旦电 源断电，RAM中存储的数据就会随之消失。其中RAM的速度快，但容量小，可跟随处理器实时运算。而ROM速度慢，但容量大，用于大量储存数据。 更加详细地，存储器可分为下图中的七种，由上至下速度更慢，容量更大，价格更便宜。寄存器（Register）是最接近运算器的储存器，由触发器和锁存器及其他门电路构成，其响应速度可达1ns，相应的，容量只有几百比特（如8086寄存器包含14个16位寄存器，仅有224bit的容量）。主存（DRAM）即我们生活中所说的内存，它的作用主要是用来暂时存放需要在CPU中进行运算的数据，以及与各种外部存储设备交换数据。在计算机运行中，CPU把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后再将结果传送出来。其容量有 几GB，响应速度则超出了100ns。为了弥补主存与寄存器间的巨大差异，高速缓冲存储器（Cache）诞生了。它是存在于主存与CPU之间的一级存储器，由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多，在计算机存储系统的层次结构中，是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。为了提升效率，现今多数CPU拥有三级高速缓存， 如intel的i7-7700HQ有着256KB L1缓存，1MB L2缓存以及6MB L3缓存）。CPU会首先在L1高速缓存中寻找数据，若未找到，则在L2中寻找，之后在L3中寻找，只有高速缓冲存 储器不含有所需数据时，CPU才会访问主存。这极大的提升了CPU的运行效率。剩余的两种存储器都属于非易失性存储器，本地存储有硬盘，光盘，U盘等，可以储存多达TB级量的数据，速度相比RAM极大的下降，目前最快的固态硬盘也只能达到3-4GB/s的读写速度，
计算机基础知识试题 1、CPU的主要功能是进行（）。 A、算术运算 B、逻辑运算 C、算术逻辑运算 D、算术逻辑运算与全机的控制 答：D 分析：中央处理器（CPU），它包括运算器和控制器，其中运算器完成各种运算任务（包括算术运算与逻辑运算两大类），控制器根据指令的内容产生指挥其他硬件部件直辖市工作的控制信号。所以正确答D。 2、CPU能直接访问的存储部件是（）。 A、软盘 B、硬盘 C、内存 D、光盘 答：C 分析：内存与外存有一个重要区别：内存能够被CPU直接访问，而外存的信息只能由CPU 通过输入输出操作来存取，不能与CPU直接交换信息。所以，当前CPU正在执行的程序、正在处理的数据都存在内存里，外存上保存的程序、数据只有先调入内存，才能再被CPU 访问。换句话说，内存是工作存储器，外存是后备性的存储器，是内存的扩充与备份。内、外存组成这样一种层次结构，在存取速度、容量、价革几方面实现了合理的配合。本题正确答是C。 3、如果一个存储单元存放一个字节，那么一个64KB的存储单元共有（）个存储单元，用十六进制的地址码则编号为0000~（）。 A、64000 B、65536 C、10000H D、0FFFFH 答：依次为B和D 分析：存储器的容量是指它能存放多少个字节的二进制信息，1KB代表1024个字节，64KB 就是65536个字节。内存储器是由若个存储单元组成的，每个单元有一个唯一的序号以便识别，这个序号称为地址。通常一个存储单元存放一个字节，那么总共就有65536个存储单元。要有65536个地址，从0号编起，最末一个地址号为65536-1=65535，即十六进制FFFF。所以本题的两个正确答依次为B和D。注意地址的编号都从0开始，因此最高地址等于总个数减1。 4、计算机中访问速度最快的存储器是（）。 A、RAM B、Cache C、光盘 D、硬盘 答：B 分析：在微机存储器的层次结构里，内存、外存是两大层次，而内存又可分为高速缓冲存储器（Cache）和主存。主存是内存的主体，Cache也用半导体电路构成，访问速度很高，但容量很小，有的甚至就做在CPU芯片内，所以严格地说，Cache只起一个缓冲器的作用，其中保存着最近一段时间内刚刚从内存读来的信息。每当CPU要访问内存时，将先到Cache 中查找，如果没有再到主存中去做实际的访问操作。所以，存取速度最高的是Cache，其次是主存（如果没有Cache则最高的就是主存）。所以本题的正确答是B。 5、通常所说的CPU芯片包括（）。 A、控制器、运算器和寄存器组 B、控制器、运算器和内存储器 C、内存储器和运算器 D、控制器和内存储器 答：A 分析：CPU芯片是微机硬件系统的核心，又称微处理器芯片，其中包括控制器、运算器和寄存器组。注意：CPU不仅包括控制器和运算器，而且包括寄存器组。寄存器组是CPU内部的一些存储单元，例如，存储程序运行状态的状态寄存器，存储正在运行指令的指令寄存器，存储将要执行的下一条指令地址的程序计数器，存储参与运算的数据及运算结果的累加
1.存储器 一、单选题（题数54，共7 ） 1 在下述存储器中，允许随机访问的存储器是（）。（1.2分） A、磁带 B 、磁盘 C 、磁鼓 D 、半导体存储器 正确答案D 2 若存储周期250ns，每次读出16位，则该存储器的数据传送率为（）。（1.2分） A、4×10^6字节/秒 B、4M字节/秒 C、8×10^6字节/秒 D、8M字节/秒 正确答案C 3 下列有关RAM和ROM得叙述中正确的是()。 IRAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器 IIRAM和ROM都是采用随机存取方式进行信息访问 IIIRAM和ROM都可用做Cache IVRAM和ROM都需要进行刷新 （1.2分） A、仅I和II B、仅I和III C、仅I，II，III D、仅II，III，IV 正确答案A 4 静态RAM利用（）。（1.2分） A、电容存储信息 B、触发器存储信息 C、门电路存储信息 D、读电流存储信息 正确答案B 5 关于计算机中存储容量单位的叙述，其中错误的是（）。（1.2分） A、最小的计量单位为位（bit），表示一位“0”或“1” B、最基本的计量单位是字节（Byte），一个字节等于8b C、一台计算机的编址单位、指令字长和数据字长都一样，且是字节的整数倍 D、主存容量为1KB，其含义是主存中能存放1024个字节的二进制信息 正确答案C 6 若CPU的地址线为16根，则能够直接访问的存储区最大容量为（）。（1.2分）A、1M
B、640K C、64K D、384K 正确答案C 7 由2K×4的芯片组成容量为4KB的存储器需要()片这样的存储芯片。（1.2分） A、2 B、4 C、8 D、16 正确答案B 8 下面什么存储器是目前已被淘汰的存储器。（1.2分） A、半导体存储器 B、磁表面存储器 C、磁芯存储器 D、光盘存储器 正确答案C 9 下列几种存储器中，（）是易失性存储器。（1.2分） A、cache B、EPROM C、FlashMemory D 、 C D-ROM 正确答案A 10 下面关于半导体存储器组织叙述中，错误的是什么。 （1.2分） A、存储器的核心部分是存储体，由若干存储单元构成 B、存储单元由若干存放0和1的存储元件构成 C、一个存储单元有一个编号，就是存储单元地址 D、同一个存储器中，每个存储单元的宽度可以不同 正确答案D 11 在主存和CPU之间增加Cache的目的是什么。（1.2分） A、扩大主存的容量 B、增加CPU中通用寄存器的数量 C、解决CPU和主存之间的速度匹配 D、代替CPU中的寄存器工作 正确答案C 12 下列关于闪存(FlashMemory)的叙述中，错误的是()。（1.2分） A、信息可读可写，并且读、写速度一样快 B、存储元由MOS管组成，是一种半导体存储器