任务5 选购外部存储器
【知识目标】
了解硬盘驱动器的分类；
熟悉硬盘的结构；
理解硬盘的工作原理；
熟悉硬盘的性能指标及市场主流品牌和型号；
熟悉光存储设备的硬件结构和性能指标；
熟悉光存储器的设备和光盘的种类；
熟悉移动存储器的种类。
【技能目标】
能够选择合适的硬盘；
能够根据需要选购合适的设备和光盘；
能够选购合适的移动存储器。
5.1 任务描述
外部存储器是计算机数据的主要存储设备，平时用户处理后的信息都存储在外部存储器里。如何选购一款合适的外部存储来方便信息的存储和使用及保证信息的安全，在当今的信息社会显得成尤为重要。那么，如何选购合适的外部存储器呢？
５.２相关基础知识
外部存储器简称外存，也称为辅存，是内存的延伸，其主要作用是长期存放计算机工作所需要的系统文件、应用程序、用户程序、文档和数据等。外存设备是CPU不能直接访问的，它需要经过内存与
CPU与I/Ｏ设备交换信息，用于长久地存放大量的、包括暂不使用的程序和数据。外部存储器有磁带、磁盘和光盘等，其中最常用的是磁盘。
外存既属于输入设备，又属于输出设备。磁盘是微型计算机使用的主要存储设备，分为硬盘、软盘、光盘和移动磁盘等。通常一台微型计算机至少安装一个硬盘存储器、一个软盘存储器和一个光盘存储器。随着移动存储器的出现，软盘也渐渐消失了。
5.2.1 硬盘驱动器
硬盘驱动器(Hard Disk Drive,HDD)通常称为硬盘，是驱动器、盘片全二为一做成的一个整体。硬盘是计算机中读写速度最快、存储容量最大的外部存储器，计算机大部分软件和数据都存储在硬盘上，因此它是计算机所必需的设备之一。硬盘的维护是整台计算机日常维护的重点。目前市场上的台式机硬盘几乎都是3.5英寸产品，其外观如图5.1所示。
1、硬盘驱动器的分类
(1)按照物理尺寸
硬盘可分为主要用在台式计算机和服务器上的3.5英寸和5.25英寸型（已经被淘汰），主要用于笔记本计算机的2.5英寸型，面向迷你笔记本计算机和便携音乐播放机的1.8英寸型，以及用于CF卡的1英寸型。
(2)按接口类型
目前，市面上流行的硬盘，其接口类型大致可分为PATA(IDE)和SATA
两种。
①PATA接口。平时使用的IDE接口就是属于这种，如图5.2所
示。PATA的全称是Parallel ATA，即并行ATA硬盘接口规范，它是目前市面上较常见的硬盘接口规范。
图5.1 硬盘的外观图5.2 硬盘IDE接口
②SATA接口（如图5.3所示）。SATA采用串行数据传输方式，
第一个时钟周期只传输一位数据。
图5.3 SATA接口和数据线
2、硬盘的结构
(1)硬盘的外部结构
①电源接口（如图5.4所示）。电源接口与主机电源相连，为硬盘工
作提供电力保证。
②数据线接口（如图5.4所示）。数据线接口是硬盘数据和主板控制
器之间进行数据传输变换的纽带，使用时是用一根灵气电缆将其与主板硬盘接口或与控制适配器的接口相连接，通常所说的40芯、80芯、接口电缆也就是指数据电缆。根据连接方式的差异，常用接口有IDE接口、SCSI接口和Serial ATA接口。
图5.4 硬盘电源接口和数据线接口
③控制电路板（如图5.5所示）。控制电路板一般裸露在硬盘下表面，
这样利于散热。
图5.5 控制电路板
④固定盖板（如图5.6）所示。硬盘的外壳和底板结合成一个密封的
整体，正面的外壳保证了硬盘盘片和机构的稳定运行。在固定面板上贴有产品标签，上面印着产品型号、产品系列号、产地、生产日期等信息，由此可以对这款产品做一番大致的了解。
图5.6 固定盖板
(2)硬盘的内部结构
硬盘的内部结构由磁头组件、接口及附件等几大部分组成。而磁头组件(Hard Disk Assembly,HAD)是构成硬盘的核心，封装在硬盘的净化腔体内，如图5.7所示。磁头组件包括浮动磁头组件（如图5.8所示）、磁头驱动机构、盘片及主轴驱动机构、前置读写控制电路等。
图5.7 硬盘的内部结构
图5.8 浮动磁头组件
3、硬盘驱动器的性能参数
硬盘驱动器的性能参数或称性能参数，决定了整块硬盘所具备的功能及性能的高低。在选购硬盘的过程中，需对这些性能参数有所了解。
(1)容量
硬盘做为计算机系统的数据存储器，其容量是最主要的参数容量越大，所能存储的数据也就越多。
硬盘的容量以GB、TB、为单位，1GB=1024MB。但硬盘厂商在
标称硬盘时通常采用1G=1000MB，因此，在BIOS中或在格式化进看到的容量会比厂家的标称值小。目前主流PC的硬盘大小是320GB、500GB，市场上１TB和1.5TB的大硬盘。
(2)转速
转速(Rotational Speed或Spindle Speed)是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为r/min。转速是决定硬盘内部数据传输速率的决定性因素之一，同时，也是区别硬盘档次的主要标志。目前，市场上IDE 硬盘的主轴速度为5400~7200r/min，主流硬盘的转速为7200r/min。SCSI硬盘的主轴转速可达7200~10000r/min，而SCSI硬盘的最高转速高达15000r/min（希捷“捷豹X15”系列硬盘）。
(3)数据传输速率
硬盘的数据传输速率（Data Transfer Tate）是指硬盘读写数据的速度，单位为MB/s，硬盘数据传输又包括了内部数据传输速率和外部数据传输速率。
(4)平均访问时间
平均访问时间(Average Access Time) 指磁头从起始位置到达目标磁道位置，且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需要的时间。平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：
平均访问时间＝平均寻道时间+平均等待时间
硬盘的平均寻道时间（Average Seek Time）是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需要的时间。这个时间越小越好。目前，硬盘的平
均寻道时间勇冠在8~12ms之间。
硬盘的等待时间又称为潜伏期（Latency），是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要讯问的扇区旋转至磁头下的方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需要时间的1/2，一般应在4ms以下。
(5)高速缓存
与主板上的调整缓存一样，缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所，汉磁头从硬盘片上将磁记录转化为电信号时，硬盘会临时将数据保存到数据缓存内，当数据缓存内的暂存数据传输完毕后，硬盘会清空缓存，然后再进行下一次的填充与清空。这个填充、清空和再填冲的周期与主机系统总线周期一致。目前，主流SATA硬盘的数据缓存为8MB和16MB。缓存大的硬盘在存取零散文件时具有很大的优势。
(6)硬盘单碟容量
单碟容量是指硬盘单个盘片的存储容量，由单位记录密度（每平方英寸）决定。通过提高单碟容量，可以缩短寻道时间和等待时间，并极大地降低硬盘的成本。单盘容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。目前，市面上大多数硬盘的单碟容量为60GB、80 GB、100 GB、200 GB和250GB，而更高的容量则已达到334 GB。
(7)磁头数
磁盘的磁头数(Headers)与硬盘体内的盘片数目有关。由于每个盘片有两个磁面，每面都应有一个磁头，因此，磁头数一般为盘片数的两倍。每面磁道与每磁道所含的扇区数与硬盘的各类及容量无关。(8)柱面
硬盘通常由重叠的一组盘片（盘片最多为１４片，一般均在１~１０片之间）构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘以０开始编号。具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称为硬盘的柱面，如图５.９所示。硬盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的碰头，因此，盘面数等于总的磁头数。
(9)每磁道扇区数
把硬盘的磁道进一步划分为扇区，如图5.10所示，每一扇区是512KB。格式化后，硬盘的容量由３个参数决定，即：
硬盘容量＝磁头数*柱面数*扇区数*512(KB)
图5.9 硬盘柱面图5.10 硬盘扇区
(10)MTBF
MTBF即连续无故障工作时间，它指硬盘从开始使用到第一次出现故障的最长时间，单位是h（小时）。该指标关系到硬盘的使用寿命，一般硬盘的MTBF至少在3000h或４000h。
5.2.2光存储设备和光盘
１.光存储基本原理
光存储与光有密切关系。有一些介质在光线照射下会产生一些物理的或者化学的变化，这些变化通常可使介质具有两种状态，这两种不同的状态可分别用数据０和数据１表示，因此就可以用这种介质做成光盘，然后对激光加以控制、进行精细聚焦，沿一定轨迹对光盘进行扫描，再通过一个光电头对光盘介质因激光照射而产生的反射、吸收或相称做出反应，从而完成了对光盘的读写、擦除等操作。
２.光驱的分类
光驱是台式机里比较常见的一个配件。随着多媒体的应用越来越广泛，使得光驱在台式机多配件中已经成标准配置。目前，光驱可分为CD-ROM驱动器、DVD光驱(DVD--ROM)、康宝(COMBO)和记录机等。图5.11所示为内置光驱和外置光驱。
图5.11 内置光驱和外置光驱
(1)CD-ROM光驱：又称为致密盘只读存储器，是一种只读的光存储介质。它是刊用原本用于音频CD的CD-DA(Digital Audio)格式发展起来的。
(2)DVD光驱：是一种可以读取DVD碟片的光驱，除了DVD-ROM、DVD Video、DVD-R和CD-ROM等常见的格式外，对于CD-R/PW、CD-I、Video-CD和CD-G等都能很好地支持。
(3)COMBO光驱：“康宝”光驱是人们对COMBO光驱的俗称。而COMBO光驱是一种集成了CD刻录、CD-ROM和DVD-ROM为一体的多功能的光存储产品。
(4)刻录光驱：包括了CD-R、CD-RW和DVD刻录等，其中DVD刻录机又分为DVD+R、DVD-R、DVD+RW、DVD-RW(W代表可反复擦写)和DVD-RAM。刻录机的外观普通光驱差不多，只是其前置面板上通常都清楚地标识着写入、复写和读取３种速度。
３.光驱的性能指标
(1)数据传输速率
数据传输速率是指光驱在1秒内所能读写的数据量，单位为KB/s。它是衡量光驱性能的最基本的指标。该值越大，光驱的数据传输速率越高。
最初CD-ROM数据传输速率只有150KB/s，定义为倍速(1x)，在此之后出现的CD-ROM其速度与倍速是一个倍数关系，如40倍速CD-ROM的数据传输速率为6000 KB/s(150*40)。随着光驱传输速率越来越快，出现了40X、48X、52X、56X的CD-ROM光驱。DVD-ROM 的1X为1358MB/s，DVD-ROM的最高倍速为20X。
(2)平均访问时间
平均访问时间又称为“平均访问寻道时间”，是指光驱的激光头从原来的位置塔夫绸到指定的数据扇区，并把该扇区上的第一块数据读入高速缓存所花费的时间，其值一般在80~90ms。
(3)CPU占用时间
CPU占用时间(CPU Loading)是指光驱在保持一定的转速和数据传输速率时所占用CPU的时间。这是衡量光驱性能的一个重要指标。光驱的CPU占用时间越少，系统整体性能的发挥就越好。
(4)缓存容量
缓存容量主要用于存放临时从光盘中读出的数据，然后发送给计算机系统进行处理。这样就可以确保计算机系统能够一直接收到稳定的数据流量。
缓存容量越大，读取数据的性能就越高。目前，普通DVD-ROM 光驱大多采用512KB的缓存，而刻录机一般采用2~8MB的缓存。(5)接口类型
目前，市场上光驱的接口类型主要有SA TA、IDE、SCSI和USB。在选购光驱时，一定要注意光驱的接口类型。
采用SCSI接口的DVD光驱，与采用IDE接口的光驱相比，具有更好的稳定性和数据传输速率，且其CPU的占用率比较低。但是，它必须通过SCSI卡才能连接，安装、使用很不方便。而采用IDE接口的DVD光驱可谓即插即用。因此，目前一般用户都选用IDE接口或SATA接口的光驱。USB接口的一般用于外置光驱。
(6)纠错能力
纠错能力是指光驱器对一些质量不好的光盘读取数据的能力。目前，各个品牌的产品都差不多，建议购买品牌产品，这样在售后服务上有保证。
(7)刻录方式
这项指标仅适用于刻录机。刻录方式分为4种：整盘、轨道、多段和增量包。整盘刻录无法再添加数据；轨道刻录每次刻录一个轨道，CD-R最多支持写4条轨道，但要浪费几十兆容量；多段刻录与轨道刻录一样，也可以随时向CD-R中追加数据，每添加一次数据，浪费数兆容量；增量包的数据记录方式与硬盘类似，允许在一条轨道中多次添加小块数据，避免了数据备份量少的浪费，刻意避免发生缓存欠载现象。
(8)旋转方式
旋转方式知己光头在光盘表面横向移动读取轨道数据时，光驱主轴电机带动光盘旋转的方式。有以下3种方式。
４.光盘
光盘(CD)是通过冲压设备压制或激光烧刻，从而在其上产生一系列凹槽来记录信息的一种存储媒体。光盘具有容量大、保存时间长、工作稳定、便于携带、价格低廉等优点。
(1)光盘的类型
①光盘按照读/写类型分为3种：第一种是只读型光盘，它们
有生产厂家预先写入信息，用户只能读出不能写入；第二种是致谢一次性光盘，可以由用户写入信息，但只能写一次，可多次读出；第三种是可擦写型光盘，可以重复读写，类似磁盘。
(2)光盘的容量及记录原理
①光盘的容量。磁盘容量的单位与光盘的单位不同，与计算机内
存的容量单位相同，都是`1Byte=8bit。但光盘容量的单位则不
同，它以14bit为编码单位，1Byte=14bi，并且字节与字节之间
还有3bit的间隔，故光盘实际的数据为1Byte=(14+3)bit=17bit。
另外，唱片光盘是以时间(min)为单位，如一张CD唱片可播放
74min，一张电影DVD单面光盘可播放133min等。
②光盘的记录原理。光盘是通过其表面上的凹槽来反映信息的，
在盘片上用平坦表面表示0，用凹坑端部表示1.如图5.12所示
为光盘的结构。
图5.12 光盘结构图
5.2.3移动存储器
移动存储器是一种可随身携带，便于储藏的辅助设备和装置。随着科学技术的飞速发展，计算机处理的高清晰度图像、声音、动画及视频
文件越来越多，内容也越来越庞大，传统的移动存储器――1.44MB 的软盘无论从容量上还是从存储速度上都已远远满足不了该类文件的存储。具有无须驱动器、无须外接电源、即用即插、存取速度较快、性价比高、体积小、重量轻、外面时尚等诸多优势的新型移动存储器迅速成为移动存储产品中的一匹黑马。移动存储器主要有移动硬盘、闪存类产品和依靠读卡器读取的数码产品3类。
１.U SB接口移动硬盘
所谓USB接口移动硬盘（如图5.13所示），就是硬盘安放在一个可抽取的硬盘盒中，由外接DC电源供电，通过USB或IEEE 1394火线接口与计算机连接，可以把普通硬盘自由插拨（非热插拨），可抽出并随意移动。此类硬盘盒一般内置的是笔记本计算机硬盘，在性能上比普通硬盘稍差。该类产品在携带时要防止用力撞击，以免引起磁盘和磁磁碰撞，因此不便于携带，且每单位存储空间的成本也高。购买移动硬盘的行为多为务业客户和需要经常传输大容量文件的用户。随着闪存类型存储器容量的增加，移动硬盘的使用了越来越少。２.闪存类存储器
闪存类存储器，平时简称为U盘，如图5.14所示，它的存储介质有别于移动存储器的磁介质和光介质，为半导体电介质。与其他移动存储器相比，闪存类存储器具有体积小、可靠性高等优点。闪存芯片是非易失性存储器，即存储数据是不需要电压维持的，所消耗的能源主要用在读写数据。闪存类存储器可靠性比较高，因为它是一种名符其实的“固态存储介质”，也就不存在碰头与盘片之间产生的碰撞，
所以不怕磕碰，在进行读写操作时有可以抵抗高达2000Gs的冲击，因此用户不必担心因为自己的失误而使资料受到损坏。目前市场上的内存品牌和各类繁多，存储空间了达到2GB、4GB甚至更高，完全满足普通用户的需求，因此成为备受大家青睐的移动存储器。
图5.13 移动硬盘图5.14 U盘
３.通过读卡器与计算机传递文件的数码产品
其主要指MP3随身听、数码相机上应用广泛的MMC卡、SM闪存卡、SD卡等，这些卡通过读卡器就可以方便、快捷地与计算机互传文件。当不使用数据相机或MP3随身听时，就可以用读卡器来进行移动存储。
5.3任务实施：外部存储器的选购
5.3.1 硬盘的选购
购买硬盘时和其他设备一样，首先要综合考虑用户的用途和需求，结合硬盘各项参数来选择。选购硬盘主要考虑以下要素。
1.硬盘容量和单碟容量
存盘作为计算机最主要的外部存储器，其容量是第一性能指标，也是购买时重点考虑的因素。目前，PC硬盘的容量有160GB、250GB、
320GB、500GB，甚至1TB、1.5TB。主流容量是320GB、500GB。除了看硬盘容量外，尽量购买单碟容量大的硬盘，单碟容量大的硬盘比单碟小的硬盘性能高。当然，在选购硬盘时，不能单纯追求容量，因为对于普通办公文件之类的储存，80GB的小硬盘就够了。如果做多媒体视频编辑类的，则需要较大容量的硬盘。
2.转速
选购硬盘的第二个因素就是看转速。硬盘的转速越快，其数据传输速率就越快，硬盘的整体性能也随之提高。目前市场上台式机硬盘转速以7200r/min为主，日立、希捷公司也有分硬盘转速超过10000r/min。
3.硬盘接口
根据选定的主板决定选用何种接口的硬盘。目前市场上台式机有IDE和SATA两种接口的内置硬盘，主流的并行ATA硬盘仅有ATA-100和ATA-133两种数据传输规范，传输速率最高只能达到100MB/s或133MB/s。与之相比，串行（SATA）硬盘在传输速率上则占有一定的优势，SATA的传输速度为150MB/s，SATA2/3更可提升到300MB/s以至600MB/s。考虑性价比因素，应选SATA接口的硬盘。
4.缓存大小
缓存容量的大小与硬盘的性能的提高有着明显的帮助，在选购时应尽量选择缓存大的硬盘。目前硬盘缓存容量有2MB、8MB、16MB 几种规格。对于相同容量的硬盘而言，缓存增加一档，价格增加几十
元。
5.看售后服务
目前市场上，主流硬盘的质保各生产厂家各不相同，这几年不少厂家出了终身保修的售后服务。
6.品牌
目前市场上，主流硬盘的品牌有希捷、日立、西部数据、三星、迈拓等，国产的易拓硬盘也在硬盘市场占有一席之地。但在台式机上，还是以希捷和西部数据品牌的硬盘居多。
5.3.2光存储设备的选购
因为现在CD只读光驱用得越来越少，而且它的选购要领与DVD 选购要领大同小异，因此这里只介绍DVD只读光驱和刻录机的选购注意事项。
1.DVD只读光驱的选购
因为CD不能兼容高性能DVD，所以CD 光驱正逐步被淘汰。目前，DVD光驱市场的是市场的主流。购买DVD只读光驱可考虑以下几个因素。
（1）关注速度，兼顾其他性能参数
用户在购买光驱时，最关注的可能是数据传输速率。其实，现在越来越多的人开始改变观念，逐渐关注光驱缓存的大小和平均寻到时间等参数。
（2）稳定性
在当今速度与纠错（指新出厂产品的纠错能力）差距并不大的情
况下，稳定性的表现显得尤为可贵。普通用户在选购光驱时，不可能注意从硬件结构方面分析产品的优劣。所以吗，选购光驱时不可只贪图新品，应尽量购买推向市场时间较长、口碑较好的产品，这样的光驱往往稳定性较好。
（3）接口
目前，IDE和SATA接口是市场上的主流，特别是现在主板都提供多个SATA接口，因此应尽量考虑SATA接口的光驱。
（4）静音
光驱噪声是计算机工作社的噪声源之一。光盘的盘片总处于高速旋转中，这就不可避免的会产生很大的震动。另外，目前市面上的光盘盘片质量参次不齐，质量差的盘片在高速旋转过程中也会带来震动。而震动会影响激光头的聚焦，从而影响读取数据的正确性。所以光驱的生产厂家采用了各种各样的技术，尽量减少震动。
（5）品牌
目前市场的光驱品牌特别多，品牌也是选购一个好光驱的要素之一。目前国内DVD光驱市场知名的品牌有索尼、先锋、三星、明基、TPOS、LG、飞利浦、惠普和台电等。
2.刻录机的选购
选购刻录机时，需要考虑以下因素。
（1）工作稳定性和发热量
由于用刻录机刻录时耗时相对较长，要求刻录机有较高的稳定性。另外，还要考虑刻录机的发热量。如果刻录机在短时间内发热量
过大，容易缩短激光头的使用寿命，是正在刻录中的光盘受热、变形，造成刻录失败甚至盘片炸裂。
（2）缓存容量
缓存容量的大小是选购刻录机的一个重要指标。因为刻录时数据先写入缓存，刻录软件再从缓存调用刻录数据，刻录同时后续数据再读入缓存，以保持写入数据能良好组织并连接连续传输。如果后续数据没及时写入，传输中断，将导致刻录失败。因此，价格差别并不明显，建议优先选择缓存容量大的产品。
（3）刻录速度
刻录速率越高，时间越短。同时还要考虑刻录机支持的盘片。（4）品牌
目前国内刻录机市场知名的品牌有先锋、索尼、三星。明基、华硕、浦科特、飞利浦、惠普和台电等。
5.3.3移动存储器的选购
近几年，移动存储器逆流而上，许多IT厂商都推出了自己品牌的U盘。如何在琳琅满目的产品中选到自己满意的产品，这也是大家比较关心的。在选购U盘时，应注意以下几个原则。
1.容量
存储器 选择题： 1、下面关于半导体存储器组织叙述中，错误的是()。D 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 2、下面()存储器是目前已被淘汰的存储器。C 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 3、若SRAM芯片的容量为1024*4位，则地址和数据引脚的数目分别是()。A A、10,4 B、5,4 C、10,8 D、5,8 4、若计算机字长16位，主存地址空间大小是64KB，按字节编址，则主存寻址范围是()。A A、0~64K-1 B、0~32K-1 C、0~64KB-1 D、0~32KB-1 5、需要定时刷新的半导体存储器芯片是()B A、SRAM B、DRAM C、EPROM D、Flash Memory 6、假定用若干个16K*1位的存储器芯片组成一个64K*8位的存储器，芯片内各单元连续编址，则地址BFF0H所在的芯片的最小地址为()。C A、4000H B、6000H C、8000H D、A000H 7、假定用若干个16K*8位的存储器芯片组成一个64K*8位的存储器，芯片内各单元交叉编址，则地址BFFFH所在的芯片的最小地址为()。D A、0000H B、0001H C、0002H D、0003H 8、假定主存地址位数为32位，按字节编址，主存和Cache之间采用直接映射方式，，主存块大小为1个字，每字32位，写操作时采用全写方式，则能存放32K字数据的Cache的总容量至少应有多少位( )。B A、1504K B、1536K C、1568K D、1600K 9、假定主存地址位数为32位，按字节编址，主存和Cache之间采用直接映射方式，，主存块大小为1个字，每字32位，写操作时采用回写方式，则能存放32K字数据的Cache的总容量至少应有多少位( )。C A、1504K B、1536K C、1568K D、1600K 10、假定主存地址位数为32位，按字节编址，主存和Cache之间采用全相连映射方式，，主存块大小为1个字，每字32位，写操作时采用回写方式和随机替换策略，则能存放32K 字数据的Cache的总容量至少应有多少位( )。D 10题干有问题应为全相连因为直接映射没有替换算法，冲突就替换 A、1536K B、1568K C、2016K D、2048K 11、假定主存按字节编址，Cache共有64行，采用直接映射方式，主存块大小为32字节，所有编号从0开始。问主存第3000号所在主存块对应Cache行号是()。C A、13 B、26 C、29 D、58 12、有一主存-Cache层次的存储器，其主存容量为1MB，Cache容量为16KB，每字块有8 个字，每字32位，采用直接地址映像方式，若主存地址为35301H，且CPU访问Cache 命中，则在Cahce的第( )(十进制数表示)字块中(Cache起始字块为第0字块)。A A、152 B、153 C、154 D、151 13、关于虚拟存储器，下列说法正确的是( )。A Ⅰ、虚拟存储器利用了局部性原理
计算机存储器 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
4.2半导体存储器 4.2.1填空题 1．计算机中的存储器是用来存放__①___的，随机访问存储器的访问速度与___②___无关。答案：①程序和数据②存储位置 2．对存储器的访问包括______和________两类。 答案：①读②写 3．计算机系统中的存储器分为__①___和___②____。在CPU执行程序时，必须将指令存在____③____中。 答案：①内存②外存③内存 4．主存储器的性能指标主要是①、②、存储周期和存储器带宽。 答案：①存储容量②存取时间 5．存储器中用①来区分不同的存储单元，1GB=②KB。 答案：①地址②1024X1024(或220) 6．半导体存储器分为①、②、只读存储器(ROM)和相联存储器等。 答案：①静态存储器(SRAM) ②动态存储器(DRAM) 7．RAM的访问时间与存储单元的物理位置①，任何存储单元的内容都能被② 答案：①无关②随机访问 8．存储揣芯片由①、②、地址译码和控制电路等组成。 答案：①存储体②读写电路 9．地址译码分为①方式和②方式。 答案：①单译码②双译码 10．双译码方式采用①个地址译码器，分别产生②和③信号。 答案：①两②行选通③列选通 11．若RAM芯片内有1024个单元，用单译码方式，地址译码器将有①条输出线；用双译码方式，地址译码器有②条输出线。 答案：①1024 ②64 12．静态存储单元是由晶体管构成的①，保证记忆单元始终处于稳定状态，存储的信息不需要②。 答案：①双稳态电路②刷新(或恢复) 13．存储器芯片并联的目的是为了①，串联的目的是为了②。 答案：①位扩展②字节单元扩展 14．计算机的主存容量与①有关，其容量为②。 答案：①计算机地址总线的根数②2地址线数 15．要组成容量为4MX8位的存储器，需要①片4MXl位的存储器芯片并联，或者需要②片1MX3的存储器芯片串联。 答案：①8 ②4 16．内存储器容量为256K时，若首地址为00000H，那么末地址的十六进制表示是 答案：3FFFFH 17．主存储器一般采用①存储器件，它与外存比较存取速度②、成本③。 答案：①半导体②快③高 18．三级存储器系统是指______这三级： 答案：高缓、内存、外存
预览： 计算机组成原理——习题与解析第四章存储器系统邵桂芳 4.2半导体存储器 4.2.1填空题 1. 计算机中的存储器是用来存放__①___的, 随机访问存储器的访问速度与___② ___无关。答案:①程序和数据②存储位置 2. 对存储器的访问包括______和________两类。 答案:①读②写 3. 计算机系统中的存储器分为__①___和___②____。在CPU 执行程序时,必须将指令存在____③____中。 答案:①内存②外存③内存 4. 主存储器的性能指标主要是①、②、存储周期和存储器带宽。 答案:①存储容量②存取时间 5. 存储器中用①来区分不同的存储单元, 1GB=②KB 。 答案:①地址②1024X1024(或220) 6. 半导体存储器分为①、②、只读存储器(ROM)和相联存储器等。 答案:①静态存储器(SRAM) ②动态存储器(DRAM) 7. RAM 的访问时间与存储单元的物理位置①,任何存储单元的内容都能被② 答案:①无关②随机访问 8. 存储揣芯片由①、②、地址译码和控制电路等组成。 答案:①存储体②读写电路 9. 地址译码分为①方式和②方式。 答案:①单译码②双译码 10.双译码方式采用①个地址译码器,分别产生②和③信号。 答案:①两②行选通③列选通 11.若RAM 芯片内有1024个单元,用单译码方式,地址译码器将有①条输出线;用双译码方式,地址译码器有②条输出线。 答案:①1024 ②64 12. 静态存储单元是由晶体管构成的①, 保证记忆单元始终处于稳定状态, 存储的信息不需要②。 答案:①双稳态电路②刷新(或恢复) 13.存储器芯片并联的目的是为了①,串联的目的是为了②。 答案:①位扩展②字节单元扩展 14.计算机的主存容量与①有关,其容量为②。 答案:①计算机地址总线的根数②2地址线数 15.要组成容量为4MX8位的存储器, 需要①片4MXl 位的存储器芯片并联, 或者需要②片1MX3的存储器芯片串联。 答案:①8 ② 4 16.内存储器容量为256K 时,若首地址为00000H ,那么末地址的十六进制表示是 答案:3FFFFH 17.主存储器一般采用①存储器件,它与外存比较存取速度②、成本③。 答案:①半导体②快③高 18.三级存储器系统是指______这三级: 答案:高缓、内存、外存 预览：
授课课题：外部存储器 授课时间：月日第周星期第节 授课班级： 授课类型：理论课 教学目标、要求： 1、认识计算机的外部存储器 2、掌握外部存储器的相关参数 教学重难点： 1、认识计算机的外部存储器 2、掌握外部存储器的相关参数 教学方法：讲授 教学手段：多媒体 教时安排：2课时 参考资料：无 教学过程： 外部存储器即外存，也称辅存，主要作用是长期存放计算机工作所需的系统文件、应用程序、用户程序、文档和数据等。 外存储器是指除计算机内存以及CPU缓存以外的存储器，一般断电后任然能保存数据。常见的有硬盘、软盘、光盘、U盘等。 1、硬盘
硬盘的存储容量较大，目前流行的硬盘容量一般在80GB—1.5TB 之间，存取速度比早起的硬盘有了很大的提高，是目前计算机系统配置中必不可少的外存储器，由一个或者多个玻璃制的碟片组成，这些碟片外部覆盖有铁磁性材料。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。 2、硬盘的主要性能技术指标 作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。 硬盘的容量以兆字节或千兆字节为单位，计算机是以1024为换算的，但硬盘厂商通常是以1000为换算单位，所以硬盘上标称的容量在计算机中显示的要小一点。 转速时硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数，转速决定硬盘内部传输率和需找文件的速度。单位是每分钟多少转。 平均访问时间是指磁头从其实位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。 目前硬盘的平均寻道时间通常在8—12MS之间，决定着硬盘的访问速度快慢。 传输速率是指硬盘的数据传输率，硬盘的读写数据的速度，单位为兆比特每秒，包括内部数据传输率和外部数据传输率。 内部传输率也称为持续传输率或借口传输率，标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘借口类型和硬盘缓存的大小有关。
第七章半导体存储器习题 一、选择题 1．一个容量为1K×8的存储器有个存储单元。 A.8 B.8K C.8000 D.8192 2．要构成容量为4K×8的RAM，需要片容量为256×4的RAM。 A.2 B.4 C.8 D.32 3．寻址容量为16K×8的RAM需要根地址线。 A.4 B.8 C.14 D.16 E.16K 4．若RAM的地址码有8位，行、列地址译码器的输入端都为4个，则它们的输出线（即字线加位线）共有条。 A.8 B.16 C.32 D.256 5．某存储器具有8根地址线和8根双向数据线，则该存储器的容量为。 A.8×3 B.8K×8 C.256×8 D. 256×256 6.采用对称双地址结构寻址的1024×1的存储矩阵有。 A.10行10列 B.5行5列 C.32行32列 D.1024行1024列 7．随机存取存储器具有功能。 A.读/写 B.无读/写 C.只读 D.只写 8．欲将容量为128×1的RAM扩展为1024×8，则需要控制各片选端的辅助译码器的输出端数为。 A.1 B.2 C.3 D.8 9．欲将容量为256×1的RAM扩展为1024×8，则需要控制各片选端的辅助 译码器的输入端数为。 A.4 B.2 C.3 D.8 10．只读存储器ROM在运行时具有功能。 A.读/无写 B.无读/写 C.读/写 D.无读/无写 11．只读存储器ROM中的内容，当电源断掉后又接通，存储器中的内容。 A.全部改变 B.全部为0 C.不可预料 D.保持不变 12．随机存取存储器RAM中的内容，当电源断掉后又接通，存储器中的内容。 A.全部改变 B.全部为1 C.不确定 D.保持不变 13．一个容量为512×1的静态RAM具有。 A.地址线9根，数据线1根 B.地址线1根，数据线9根 C.地址线512根，数据线9根 D.地址线9根，数据线512根 14．用若干RAM实现位扩展时，其方法是将相应地并联在一起。 A.地址线 B.数据线 C.片选信号线 D.读/写线 15．PROM的与陈列（地址译码器）是。 A.全译码可编程阵列 B. 全译码不可编程阵列 C.非全译码可编程阵列 D.非全译码不可编程阵列 二、判断题（正确打√，错误的打×） １．实际中，常以字数和位数的乘积表示存储容量。（） ２． RAM由若干位存储单元组成，每个存储单元可存放一位二进制信息。（） ３．动态随机存取存储器需要不断地刷新，以防止电容上存储的信息丢失。（） ４．用2片容量为16K×8的RAM构成容量为32K×8的RAM是位扩展。（）５．所有的半导体存储器在运行时都具有读和写的功能。（）６． ROM和RAM中存入的信息在
一、选择题 1、存储器和CPU之间增加Cache的目的是( )。 A. 增加内存容量 B. 提高内存的可靠性 C. 解决CPU与内存之间速度问题 D.增加内存容量，同时加快存取速度 2、常用的虚拟存储系统由（）两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。 A 主存-辅存 B 快存-主存 C 快存-辅存 D 通用寄存器-主存 3、双端口存储器所以能高速进行读/ 写，是因为采用（）。A．高速芯片B．两套相互独立的读写电路 C．流水技术D．新型器件 4、在下列几种存储器中，CPU可直接访问的是（）。 A. 主存储器 B. 磁盘 C. 磁带 D. 光盘 5、SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为（）。 A．64，16 B．16，16 C．64，8 D．16，64。 6、采用虚拟存储器的主要目的是（）。 A．扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度B．提高主存储器的存取速度 C．提高外存储器的存取速度 D．扩大外存储器的存储空间
7、双端口存储器在（）情况下会发生读/写冲突。 A. 左端口与右端口的地址码不同 B. 左、右端口的地址码相同 C. 左、右端口的数据码相同 D. 左、右端口的数据码不同 8、计算机系统中的存储器系统是指（）。 A RAM存储器 B ROM存储器 C 主存储器D主存储器和外存储器 9、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围是（）。 A 0~4MB-1 B 0~2MB-1 C 0~2M-1 D 0~1M-1 10、某一SRAM芯片，采用地址线与数据线分离的方式，其容量为512×8位，除电源和接地端外，该芯片引出线的最小数目应是（）。 A 23 B 25 C 50 D 19 11、以下四种类型的半导体存储器中，以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传输率最高的是（）。 A DRAM B SRAM C FLASH ROM D EPROM 12、计算机的存储器采用分级存储体系的目的是（）。A．便于读写数据B．减小机箱的体积
7-1、I/O接口的信号有哪几种？各有什么特点？ 答：接口信号通常有以下四种： 1、开关量：只有2种状态，用一位二进制数（0或1）表示开或关。 2、数字量：二进制形式的数据或是已经过编码的二进制形式的数据。 3、脉冲量：脉冲信号是以脉冲形式表示的一种信号。关注的是信号发生的跳变情况。 4、模拟量：用模拟电压或模拟电流幅值大小表示的物理量。 7-2、什么是接口？接口的主要功能是什么？ 答：接口是CPU与外设之间进行数据传输的桥梁。接口的主要功能： 1、信号形式转换 2、电平转换和放大 3、锁存器缓冲 4、I/O定向 5、并行及串行I/O转换 7-3、什么是端口？端口和存储单元有什么区别？ 答：端口指输入/输出接口中的寄存器。 区别：I／O单元地址使用的是绝对地址，而内存单元需要使用段地址和偏移地址来寻址。 7-4、I/O端口编址有几种方式？他们各有什么特点？ 答、I/O端口有两种编址方式： 统一编址方式是将I/O端口与内存单元统一起来进行编号。该方式优点是不需要专门的I/O指令，对I/O端口操作的指令类型多；缺点是端口要占用部分存储器的地址空间，不容易区分是访问存储器还是外部设备。 独立编址的端口单独构成I/O地址空间，不占用存储器地址。优点是地址空间独立，控制电路和地址译码电路简单，采用专用的I/O指令，使得端口操作的指令在形式上与存储器操作指令有明显区别，程序容易阅读；缺点是指令类别少，一般只能进行传送操作。 7-5、I/O接口的控制方式有几种？简述各个方式的特点？ 答：CPU和外设之间的数据传送方式通常有四种：程序传送方式、中断传送方式、DMA传送方式和I/O处理机方式。 1、程序控制方式：在程序控制下进行信息传送，分为有条件传送方式和无条件传送方式。无条件传送方式主要用于对简单外设进行操作，或者外设的定时是固定的或已知的场合。 条件传送方式主要用于不能保证输入设备总是准备好了数据或者输出设备已经处在可以接收数据的状态。 2、中断控制方式：中断传送方式下，当外设要求交换数据时，向CPU发中断请求，CPU 在执行完当前指令后，即可中断当前任务的执行，并根据中断源转入相应的中断处理服务程序，实现对请求中断外设的管理。中断控制方式主要用于需要提高CPU利用率和进行实时
《计算机组成原理》存储器练习题 一、选择题 1、存储器和CPU之间增加Cache的目的是( )。 A. 增加内存容量 B. 提高内存的可靠性 C. 解决CPU与内存之间速度问题 D.增加内存容量，同时加快存取速度 2、常用的虚拟存储系统由（）两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。 A 主存-辅存 B 快存-主存 C 快存-辅存 D 通用寄存器-主存 3、双端口存储器所以能高速进行读 / 写，是因为采用（）。 A．高速芯片 B．两套相互独立的读写电路 C．流水技术 D．新型器件 4、在下列几种存储器中，CPU可直接访问的是（）。 A. 主存储器 B. 磁盘 C. 磁带 D. 光盘 5、SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为（）。 A．64，16 B．16，16 C．64，8 D．16，64。 6、采用虚拟存储器的主要目的是（）。 A．扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度 B．提高主存储器的存取速度 C．提高外存储器的存取速度 D．扩大外存储器的存储空间 7、双端口存储器在（）情况下会发生读/写冲突。 A. 左端口与右端口的地址码不同 B. 左、右端口的地址码相同 C. 左、右端口的数据码相同 D. 左、右端口的数据码不同 8、计算机系统中的存储器系统是指（）。 A RAM存储器 B ROM存储器 C 主存储器 D主存储器和外存储器 9、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围是（）。 A 0~4MB-1 B 0~2MB-1 C 0~2M-1 D 0~1M-1 10、某一SRAM芯片，采用地址线与数据线分离的方式，其容量为512×8位，除电源和接地端外，该芯片引出线的最小数目应是（）。 A 23 B 25 C 50 D 19 11、以下四种类型的半导体存储器中，以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传输率最高的是（）。 A DRAM B SRAM C FLASH ROM D EPROM 12、计算机的存储器采用分级存储体系的目的是（）。 A．便于读写数据 B．减小机箱的体积
存储器练习题参考答案 一、选择题（75+7题） 1、计算机系统中的存储器系统是指( D )。 A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存储器 D、主存储器和外存储器 2、存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来( C )。 A、存放数据 B、存放程序 C、存放数据和程序 D、存放微程序 3、存储单元是指( B )。 A、存放一个二进制信息位的存储元 B、存放一个机器字的所有存储元集合 C、存放一个字节的所有存储元集合 D、存放两个字节的所有存储元集合 4、计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是( D )。 A、便于读写数据 B、减小机箱的体积 C、便于系统升级 D、解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾 5、存储周期是指( C )。 A、存储器的读出时间 B、存储器的写入时间 C、存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔 D、存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔 6、和外存储器相比，内存储器的特点是( C )。 A、容量大，速度快，成本低 B、容量大，速度慢，成本高 C、容量小，速度快，成本高 D、容量小，速度快，成本低 7、某计算机字长16位，它的存储容量64K，若按字编址，那么它的寻址范围是( B )。 A、0～64K B、0～32K C、0～64KB D、0～32KB 8、某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为( D )。 A、64,16 B、16,64 C、64,8 D、16,16 9、某DRAM芯片，其存储容量为512K×8位，该芯片的地址线和数据线数目为( D )。 A、8,512 B、512,8 C、18,8 D、19，8 10、某机字长32位，存储容量1MB，若按字编址，它的寻址范围是( C )。 A、0～1M B、0～512KB C、0～256K D、0～256KB 11、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按字编址，它的寻址范围是( A )。 A、0～1M B、0～4MB C、0～4M D、0～1MB 12、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围( C )。 A、0～4MB B、0～2MB C、0～2M D、0～1MB 13、某计算机字长为32位，其存储容量为16MB，若按双字编址，它的寻址范围是( B )。 A、0～16MB B、0～8M C、0～8MB D、0～16MB 14、某SRAM芯片，其容量为512×8位，加上电源端和接地端，该芯片引出线的最小数目应为( D )。 A、23 B、25 C、50 D、19 15、相联存储器是按( C )进行寻址的存储器。 A、地址指定方式 B、堆栈存取方式 C、内容指定方式 D、地址指定与堆栈存取方式结合 16、主存储器和CPU之间增加cache的目的是( A )。 A、解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B、扩大主存储器的容量
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
https://www.doczj.com/doc/6816476416.html,/news/html/70/show1598.htm 摘要：介绍美国Cygnal公司生产的C8051F02X系列单片机的外部存储器接口、I/O 端口配置方法和有关注意的问题；在此基础上列举两个关于EMIF、I/O的配置应用。 关键词：C8051F02X EMIF I/O 交叉开关 美国Cygnal公司C8051F02X系列单片机是集成在一起芯片上的混合信号系统级单片机。该单片机具有32/64位数字I/O端口（引脚）、25MIPS高速流水线式8051微控制器内核、64KB在系统可编程Flash存储器、64KB地址的外部存储器接口、4352（4096+256）B片内RAM、各自独立的SPI、SMBUS/I2C和两个UART串行接口等特点。其最突出的优点就是，通过设置交叉开关寄存器控制片内数字资源映射到外部I/O引脚，这就允许用户根据自己的特定应用，选择通用I/O端口和所需要数字资源。当然，在设置数字交叉开关寄存器时，应该首先考虑EMIF的配置问题。其配置不同，将导致单片机通过不同的端口（低或高）访问片外存储器和存储器映像的I/O部件，以及数字交叉开关是否分配外部设备给P0.7(WR)、P0.6（RD）、P0.5（ALE）引脚。（如图EMIF设置为多路器模式。） 1 EMIF和I/O配置方法 1.1 外部存储器接口（EMIF）配置 C8051F02X系列MCU有4KB的RAM可以只映射在片内，也可以映射在64KB外部数据存储器地址空间，还可以同时映射到片内和片外（4KB地址以内在片内存储器空间访问，4KB以上经过EMIF访问）三种方式。对于后两种存储器工作模式，需通过外部存储器接口使用MOVX和DPTR或MOVX和R0（R1）指令访问外部数据存储器和存储器映像的I/O设备。但是对于高8位地址，必须由外部存储器接口寄存器（EMI0CN）提供；而EMIF可将外部数据存储器接口映射到低端口（P0～P3）（F020/2/3系列）或高端口（P4～P7）（F020/2系列），以及配置为复用模式或非复用模式等。配置外部存储器接口的步骤下： *设置EMIF为低端口或高端口； *设置EMIF为复用模式或非复用模式；
第3章存储系统 一．判断题 1．计算机的主存是由RAM和ROM两种半导体存储器组成的。 2．CPU可以直接访问主存，而不能直接访问辅存。 3．外（辅）存比主存的存储容量大、存取速度快。 4．动态RAM和静态RAM都是易失性半导体存储器。 5．Cache的功能全部由硬件实现。 6．引入虚拟存储器的目的是为了加快辅存的存取速度。 7．多体交叉存储器主要是为了解决扩充容量的问题。 8．Cache和虚拟存储器的存储管理策略都利用了程序的局部性原理。 9．多级存储体系由Cache、主存和辅存构成。 10．在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由编译器完成地址映射。 二．选择题 1．主（内）存用来存放。 A．程序 B．数据 C．微程序 D．程序和数据 2．下列存储器中，速度最慢的是。 A．半导体存储器 B．光盘存储器 C．磁带存储器 D．硬盘存储器 3．某一SRAM芯片，容量为16K×1位，则其地址线有。 A．14根 B．16K根 C．16根 D．32根 4．下列部件（设备）中，存取速度最快的是。 A．光盘存储器 B．CPU的寄存器 C．软盘存储器 D．硬盘存储器 5．在主存和CPU之间增加Cache的目的是。 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 6．计算机的存储器采用分级存储体系的目的是。 A．便于读写数据 B．减小机箱的体积 C．便于系统升级 D．解决存储容量、价格与存取速度间的矛盾 7．相联存储器是按进行寻址的存储器。 A．地址指定方式 B．堆栈存取方式 C．内容指定方式 D．地址指定与堆栈存取方式结合 8．某SRAM芯片，其容量为1K×8位，加上电源端和接地端后，该芯片的引出线的最少数目应为。 A．23 B．25 C．50 D．20 9．常用的虚拟存储器由两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。 A．主存—辅存 B．快存—主存 C．快存—辅存 D．通用寄存器—主存 10．在Cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到Cache内的任意一快的位置上，则这种方法称为。 A．全相联映射 B．直接映射 C．组相联映射 D．混合映射 三．填空题
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。
存储管理练习题一 一、单项选择题 1.采用可重入程序是通过使用（）的方法来改善响应时间的。 A 减少用户数目 B 改变时间片长短 C 加快对换速度 D 减少对换信息量 （D可重入程序是指该程序被某进程调用，但还未结束，又被另一个进程调用。 可重入程序是通过减少对换信息量来改善系统响应时间的。 可重入程序主要通过共享来使用同一块存储空间的，或者通过动态链接的方式将所需的程序段映射到相关进程中去，其最大的优点是减少了对程序段的调入调出。由此来减少对换信息量。 ） 2.段式存储管理中，用于记录作业分段在主存中的起始地址和长度的是（） A 基址寄存器和很长寄存器 B 段表 C 界限寄存器 D 上、下限寄存器 答案：B 3.固定分区存储管理中，CPU在执行作业的指令时，均会核对不等式（）是否成立，若不成立，则产生地址越界中断事件，中止该指令的执行。 A 界限寄存器≤绝对地址≤最大地址 B 下限地址≤绝对地址<上限地址 C 基址寄存器内容≤绝对地址≤限长寄存器内容 D基址寄存器内容<绝对地址<限长寄存器内容 答案：B 固定分区存储管理（适合多道程序设计） 1.分区的定义 固定分区存储管理是把主存储器中可分配的用户区域预先划分成若干个连续区，每一个连续区称为一个分区。 2.固定分区存储管理的特点 （1）分区大小固定 （2）分区数目固定。 3.主存空间的分配与回收 存储管理设置“分区分配表”来说明各分区的分配和使用情况。表中指出各分区的起始地址和长度，并为每个分区设置一个标志位。标志位为“0”表示分
区空间，非“0”表示分区已被占用。当有作业要装入分区，存储管理分配主存区域时，根据作业地址空间的长度与标志为“0”的分区的长度比较，当有分区长度能容纳该作业时，则把作业装入该分区，且把作业名填到占用标志位上。否则，该作业暂时不能装入。作业运行结束后，根据作业名查分区分配表，把该分区的占用标志置成“0”以示空闲。 4.地址转换和存储保护 因作业存放区域不会改变，可采用静态重定位方式把作业装入所在的分区号，且把该分区的下限地址和上限地址分别送入下限寄存器和上限寄存器中。处理器执行该作业的指令时必须核对：“下限地址≤绝对地址≤上限地址”如此等式不成立，产生“地址越界”中断事件。 5.为了提高主存空间的利用率，可以采用如下几种措施： （1）根据经常出现的作业的大小和数量来划分分区，尽可能使各个分区被充分利用。 （2）划分分区时按分区的大小顺序排列，低地址部分是较小的分区，高地址部分是较大的分区。 （3）按作业对主存空间的需求量排成多个作业队列，每个作业队列中的各作业依次装入一个一个固定的分区中，每次装一个作业；不同作业队列中的作业分别依次装入不同的分区中；不同的分区中可同时装入作业；某作业队列为空时；该作业队列对应的分区也不用来装入其它作业队列中的作业，空闲的分区等到对应作业队列有作业时再被使用。
第7章习题答案 1．通常8031给用户提供的I/O口有哪几个？为什么？ 答案： MCS-51系列单片机虽然有4个8位I/O口P0、P1、P2、P3，但4个I/O口实际应用时，并不能全部留给用户作系统的I/O口。因为当单片机在外部扩展了程序存储器、数据存储器时，就要用P0和P2口作为地址/数据总线，而留给用户使用的I/O口只有P1口和一部分P3口。(不做系统扩展，都可以用作I/O口) 2．在MCS-51单片机应用系统中，外接程序存储器和数据存储器的地址空间允许重叠而不会发生冲突，为什么？外部I/O接口地址是否允许与存储器地址重叠？为什么？ 答案： 因为单片机访问外部程序存储器与访问外部数据存储器（包括外部I/O口）时，会分别产生PSEN与RD/WR两类不同的控制信号，因此外接程序存储器和数据存储器的地址空间允许重叠而不会发生冲突。 外部扩展I/O口占用数据存储器地址空间，与外部数据存储器统一编址，单片机用访问外部数据存储器的指令来访问外部扩展I/O口。因此外部I/O接口地址是否允许与程序存储器地址重叠不允许与数据数据存储器地址重叠。 3．在通过MOVX指令访问外部数据存储器时，通过I/O口的哪些位产生哪些控制信号？ 答案：MCS-51对外部数据存储器的访问指令有以下4条： 1）MOVX A, @Ri 2）MOVX @Ri, A 3）MOVX A, @DPTR 4）MOVX @DPTR, A 访问外部数据存储器指令在执行前，必须把需要访问的存储单元地址存放在寄存器Ri （R0或R1）或DPTR中。CPU在执行1）、2）指令时，作为外部地址总线的P2口输出P2锁存器的内容、P0口输出R0或R1的内容；在执行3）、4）指令时，P2口输出DPH内容，P0口输出DPL内容。写时(/WR P3.6)有效；读时（/RD P3.7）有效。 4．外部存储器的片选方式有几种？各有哪些特点？ 答案： 外部存储器的片选方式有线选法和译码法两种。线选法的特点是连接简单，不必专门设计逻辑电路，但是各个扩展芯片占有的空间地址不连续，因而地址空间利用率低。适用于扩展地址空间容量不太大的场合。译码法的特点是在P2口未被扩展芯片地址线占用的地址总线数量相同的情况下，可以比线选法扩展更多的芯片，而且可以使各个扩展芯片占有的空间地址连续，因而适用于扩展芯片数量多、地址空间容量大的复杂系统。 5．简述MCS-51单片机CPU访问外部扩展程序存储器的过程。 答案： P0口作为地址/数据复用的双向三态总线，用于输出程序存储器的低8位地址或输入指令，P2口具有输出锁存功能，用于输出程序存储器的高8位地址。当ALE有效（高电平）时，高8位地址从P2口输出，低8位地址从P0口输出，在ALE的下降沿把P0口输出的低8位地址锁存起来，然后在PSEN有效（低电平）期间，选通外部程序存储器，将相应单元的数据送到P0口，CPU在PSEN上升沿完成对P0口数据的采样。 6．简述MCS-51单片机CPU访问外部扩展数据存储器的过程。 答案： 第一个机器周期是从外部程序存储器读取MOVX指令操作码，第二个机器周期才是执
存储器章节 一、填空题 1、对存储器的要求是容量大、速度快、成本低，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构，即（高速缓存）、（主存）、（辅存）。 2、一个存储器的容量假设为M*N位，若使用A*B的芯片，（A 计算机基础选择题 1.构成计算机物理实体的部件被称为( B )。 A.计算机系统 B.计算机硬件 C.计算机软件 D.计算机程序 2.计算机外设的工作是靠一组驱动程序来完成的，这组程序代码保存在主板的一个特殊内存芯片中，这个芯片称为（ D ）。 A.Cache B.ROM C.I/O D.BIOS 3.第一代计算机主要使用( A )。 A.机器语言 B.高级语言 C.数据库管理系统 D.BASIC和FORTRAN 4.在计算机系统上，一个字节等于( C )个二进制位。 A.1 B.4 C.8 D.16 5.与二进制数1011011对应的十进制数是( B )。 A.123 B.91 C.107 D.87 6.在计算机应用中，“OA”表示( C )。 A.决策支持系统 B.管理信息系统 C.办公自动化 D.人工智能 7.指挥、协调计算机工作的设备是( D )。 A.键盘、显示器 B.存储器 C.系统软件 D.控制器 8.目前使用的“奔腾”型微机采用的逻辑器件属于( D )。 A.电子管 B.晶体管 C.集成电路 D.超大规模集成电路 9.在微机中，访问速度最快的存储器是( D )。 A.硬盘 B.软盘 C.光盘 D.内存 10.磁盘是直接存储设备，它（ C ）。 A.只能直接存取 B.只能顺序存取 C.既能顺序存取，又能直接存取 D.将高级语言转换成汇编语言程序的程序 11.激光打印机属于( A )。 A.非击打式打打印机 B.热敏式打印机 C.击打式打印机 D.点阵式打印机 12.根据打印机的原理及印字技术，打印机可分为( A )。 A.击打式打印机和非击打式打印机 B.针式打印机和喷墨打印机 C.静电打印机和喷默打印机 D.点阵式打印机和行式打印机 13.下列属于输入设备的是（ D ）。 A.触摸屏、打印机 B.鼠标、打印机 C.硬盘、软盘驱动器 D.鼠标、条码阅读器 14. 具有多媒体功能的微型计算机系统中，常用的CD-ROM是（B ）。 A. 只读型大容量软盘 B. 只读型光盘 C. 只读型硬盘 D. 半导体只读存储器 15.指令的解释是电子计算机的( A )来执行。 A.控制部分 B.存储部分 C.输人输出部分 D.算术和逻辑部分 16.在微机中，指令寄存器是在( B )中。 A.存储器 B.控制器 C.运算器 D.外部设备 17.在计算机系统中，可直接执行的程序是( C )。 A.源代码 B.汇编语言代码 C.机器语言代码 D.ASCII码 18.用( C )编制的程序是边解释边执行。计算机基础选择题
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