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计算机组成原理习题第三章存储系统第三章习题一、填空题：1. 广泛使用的A.______和B.______都是半导体随机读写存储器。
前者速度比后者C.______，集成度不如后者高。
2. CPU能直接访问A.______和B.______,但不能直接访问磁盘和光盘。
3. 广泛使用的 ______和 ______都是半导体随机读写存储器,前者比后者速度快, ___ ___不如后者高。
它们断电后都不能保存信息。
4. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。
5. Cache是一种A______存储器，是为了解决CPU和主存之间B______不匹配而采用的一项重要的硬件技术。
6. 虚拟存贮器通常由主存和A______两级存贮系统组成。
为了在一台特定的机器上执行程序，必须把B______映射到这台机器主存贮器的C______空间上，这个过程称为地址映射。
7. 半导体SRAM靠A______存贮信息，半导体DRAM则是靠B______存贮信息。
8. 主存储器的性能指标主要是存储容量，A.______和B.______。
9. 由于存储器芯片的容量有限，所以往往需要在A.______和B.______两方面进行扩充才能满足实际需求。
10. 存储器和CPU连接时，要完成A.______的连接；B.______的连接和C.______的连接，方能正常工作。
11. 广泛使用的A.______和B.______都是半导体随机读写存储器，它们共同的特点是C.______。
12. 对存储器的要求是A.______，B.______，C.______，为了解决这三个方面的矛盾。
计算机采用多级存储器体系结构。
13. 虚拟存贮器通常由主存和A______两级存贮系统组成。
为了在一台特定的机器上执行程序，必须把B______映射到这台机器主存贮器的C______空间上，这个过程称为地址映射。
第3章习题解答 1.解释下列术语 逻辑地址；绝对地址；地址转换 答：逻辑地址：对于⽤户来说，他⽆须知道⾃⼰的作业究竟是在主存的什么位置，他们可以认为⾃⼰的程序和数据就是放在从0地址开始⼀组连续的地址空间中，这个地址空间是程序⽤来访问信息所⽤的⼀系列连续地址单元的集合，该地址空间就是逻辑地址空间。
逻辑地址空间中，地址单元的编号称为逻辑地址。
绝对地址：主存也被按照连续的存储单元进⾏编号，绝对地址空间就是主存中⼀系列连续存储信息的物理单元的集合，也称绝对地址空间为存储地址空间或物理地址空间。
绝对地址空间中物理单元的编号称为绝对地址。
地址转换：由于⼀个作业装⼊到与其逻辑地址空间不⼀致的绝对地址空间，使得逻辑地址与绝对地址不同，⽽引起的对有关地址部分的调整，即逻辑地址转换成绝对地址的过程称为重定位，也称为地址转换。
2.存储保护的⽬的是什么？怎样实现存储保护？ 答：存储保护的⽬的就是为了保护主存中各区域内的信息不被破坏，它包括存储的权限，存储不可跨越区域等等。
为实现存储保护，必须由硬件和软件配合实现。
⽐如在页式管理中，要由操作系统提供页表，硬件机构确定页的使⽤必须是安全的，如不能访问不属于⾃⼰的页等。
3.什么叫重定位？重定位的⽅式有哪两种？⽐较它们的不同。
答：由于⼀个作业装⼊到与其逻辑地址空间不⼀致的绝对地址空间，使得逻辑地址与绝对地址不同，⽽引起的对有关地址部分的调整，即逻辑地址转换成绝对地址的过程称为重定位，也称为地址转换。
重定位有静态和动态两种情况。
所谓静态重定位是在装⼊⼀个作业的时候，把作业中的指令地址和数据地址全部⼀次性地转换成绝对地址。
所谓动态重定位是由软件和硬件相配合来实现的。
地址重定位不再是装⼊的时候⼀次完成了，⽽是设置⼀个基址寄存器，装⼊作业的时候，将作业在主存区域的⾸地址放⼊到基址寄存器中。
作业执⾏的时候，由硬件的地址转换机构动态地对地址进⾏转换，执⾏指令的时候，只要将逻辑地址加上基址寄存器的内容，就得到了绝对地址。
第3章 习题解答3-1 解释下列名词：存储元，存储单元，存储体，存储容量，存取周期。
答：基本存储元是用来存储一位二进制信息0或1。
存储单元需要n 个存储元才能组成一个存储单元。
存储体是存储单元的集合。
存储容量就是存储器可以容纳的二进制信息的数量，常以字节（Byte ）为单位。
存储周期时间 是指存储器完成一次的存取操作所需的时间，即存储器进行两次连续、独立的操作（或读写）之间所需的时间，用TM 表示。
3-3 存储器的功能是什么？答：存储器是计算机中信息的存放地，是CPU 与外界进行数据交流的窗口，是计算机中的核心组成部分。
3-6 为什么动态RAM 需要刷新？常用的刷新方式有哪几种？答： 动态RAM 存在电容，电容放电需要刷新，常用的刷新有集中式刷新，分散式刷新，异步刷新三种3-8 八体交叉主存系统，每体并行读出两个字，每字长两字节，主存周期为T ，求存储器最大频宽。
答： 频宽为单位时间读出的二进制位数 W=Q/TQ 为读出信息的总量 Q=2×2×8B=32BW=32B/T3-9 设主存容量为4MB ，如果分别采用字为32位或16位编址，则需要地址码至少多少位？如果系统允许字节编址，则需要地址码至少多少位？答： 4MB=4×220B=222B32位编址 222B /22B=220 需要地址码为20位16位编址 222B /2B=221 需要地址码为21位允许字节编址 需要地址码为22位3-11 设有一个具有14位地址和8位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少字节的信息？（2）如果存储器由4K ×4位RAM 芯片组成，需要多少片？（3）需要多少位地址作芯片选择？答：(1) 14位 214B=24KB =16KB (2) 82448416=⨯=⨯K K 片 (3) 14位->12位 高2位地址作芯片选择。
3-12 有一个4K ×16位的存储器，由1K ×4位的DRAM 芯片构成（芯片内部结构是64×64），问：（1）总共需要多少DRAM 芯片？（2）设计此存储体组成框图。
第3章（大本）习题解答一、填空1．将作业相对地址空间的相对地址转换成内存中的绝对地址的过程称为 地址重定位 。
2．使用覆盖与对换技术的主要目的是 提高内存的利用率 。
3．存储管理中，对存储空间的浪费是以 内部碎片 和 外部碎片 两种形式表现出来的。
4．地址重定位可分为 静态重定位 和 动态重定位 两种。
5．在可变分区存储管理中采用最佳适应算法时，最好按 尺寸 法来组织空闲分区链表。
6．在分页式存储管理的页表里，主要应该包含 页号 和 块号 两个信息。
7．静态重定位在程序 装入 时进行，动态重定位在程序 执行 时进行。
8．在分页式存储管理中，如果页面置换算法选择不当，则会使系统出现 抖动 现象。
9．在请求分页式存储管理中采用先进先出（FIFO ）页面淘汰算法时，增加分配给作业的块数时， 缺页中断 的次数有可能会增加。
10．在请求分页式存储管理中，页面淘汰是由于 缺页 引起的。
11．在段页式存储管理中，每个用户作业有一个 段 表，每段都有一个 页 表。
二、选择1．虚拟存储器的最大容量是由 B 决定的。
A ．内、外存容量之和B ．计算机系统的地址结构C ．作业的相对地址空间D ．作业的绝对地址空间2．采用先进先出页面淘汰算法的系统中，一进程在内存占3块（开始为空），页面访问序列为1、2、3、4、1、2、5、1、2、3、4、5、6。
运行时会产生 D 次缺页中断。
A ．7B ．8C ．9D ．10 从图3-1中的“缺页计数”栏里可以看出应该选择D 。
1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 6页面走向→ 3个内存块→缺页计数→图3-1 选择题2配图3．系统出现“抖动”现象的主要原因是由于 A 引起的。
A ．置换算法选择不当B ．交换的信息量太大C ．内存容量不足D ．采用页式存储管理策略 4．实现虚拟存储器的目的是 D 。
A ．进行存储保护B ．允许程序浮动C ．允许程序移动D ．扩充主存容量5．作业在执行中发生了缺页中断，那么经中断处理后，应返回执行B 指令。
word 文档下载后可自由复制编辑你计算机系统结构清华第 2 版习题解答word 文档下载后可自由复制编辑1 目录1.1 第一章（P33）1.7-1.9 （透明性概念），1.12-1.18 （Amdahl定律），1.19、1.21 、1.24 （CPI/MIPS）1.2 第二章（P124）2.3 、2.5 、2.6 （浮点数性能），2.13 、2.15 （指令编码）1.3 第三章（P202）3.3 （存储层次性能）， 3.5 （并行主存系统），3.15-3.15 加 1 题（堆栈模拟），3.19 中（3）（4）（6）（8）问（地址映象/ 替换算法-- 实存状况图）word 文档下载后可自由复制编辑1.4 第四章(P250)4.5 （中断屏蔽字表/中断过程示意图），4.8 （通道流量计算/通道时间图）1.5 第五章（P343）5.9 （流水线性能/ 时空图），5.15 （2种调度算法）1.6 第六章（P391）6.6 （向量流水时间计算），6.10 （Amdahl定律/MFLOPS）1.7 第七章（P446）7.3 、7.29（互连函数计算），7.6-7.14 （互连网性质），7.4 、7.5 、7.26（多级网寻径算法），word 文档下载后可自由复制编辑7.27 （寻径/ 选播算法）1.8 第八章(P498)8.12 ( SISD/SIMD 算法)1.9 第九章(P562)9.18 ( SISD/多功能部件/SIMD/MIMD 算法)（注：每章可选1-2 个主要知识点，每个知识点可只选 1 题。
有下划线者为推荐的主要知识点。
）word 文档 下载后可自由复制编辑2 例 , 习题2.1 第一章 (P33)例 1.1,p10假设将某系统的某一部件的处理速度加快到 10倍 ,但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？解：由题意可知： Fe=0.4, Se=10，根据 Amdahl 定律S n To T n1 (1Fe )S n 1 10.6 0.4100.64 Fe Se 1.56word 文档 下载后可自由复制编辑例 1.2,p10采用哪种实现技术来求浮点数平方根 FPSQR 的操作对系统的性能影响较大。
《操作系统》习题集：第3章存储管理第3章存储管理-习题集⼀、选择题1.把作业空间中使⽤的逻辑地址变为内存中物理地址称为（）。
【＊，★，联考】A. 加载B. 重定位C. 物理化D. 逻辑化2.为了保证⼀个程序在主存中改变了存放位置之后仍能正确执⾏，则对主存空间应采⽤（）技术。
【＊，★，联考】A. 静态重定位B. 动态重定位C. 动态分配D. 静态分配3.分区分配内存管理⽅式的主要保护措施是（）。
（注：分区包括“固定分区”和“可变分区”）【＊＊，09考研】A. 界地址保护B. 程序代码保护C. 数据保护D. 栈保护4.分区管理要求对每⼀个作业都分配（）的内存单元。
【＊，★，联考】A. 地址连续B. 若⼲地址不连续C. 若⼲连续的块D. 若⼲不连续的块5.在固定分区分配中，每个分区的⼤⼩是（）。
【＊，联考】A. 相同B. 随作业长度变化C. 可以不同但预先固定D. 可以不同但根据作业长度固定6.在可变式分区存储管理中的拼接技术可以（）。
（注：拼接是指通过移动将多个分散的⼩分区合并成⼀个⼤分区。
）【＊，★，联考】A. 集中空闲分区B. 增加内存容量C. 缩短访问周期D. 加速地址转换7.可变式分区存储管理中，采⽤拼接技术的⽬的是（）。
【＊，联考】A. 合并空闲分区B. 合并分配区C. 增加主存容量D. 便于地址转换8.某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（初始为空），采⽤最佳适配算法，分配和释放的顺序为：分配15MB，分配30MB，释放15MB，分配8MB，分配6MB，此时主存中最⼤空闲分区的⼤⼩是（）。
【＊＊，★，10考研】A. 7MBB. 9MBC. 10MBD. 15MB9.在分页存储管理中，主存的分配是（）。
【＊，联考】A. 以块为单位进⾏B. 以作业的⼤⼩分配C. 以物理段进⾏分配D. 以逻辑记录⼤⼩进⾏分配10.⾸次适应算法的空闲分区是（）。
【＊＊，★，联考】A. 按⼤⼩递减顺序连在⼀起B. 按⼤⼩递增顺序连在⼀起C. 按地址由⼩到⼤排列D. 按地址由⼤到⼩排列11.最佳适应算法的空闲分区是（）。
第三章存储系统(习题解答)
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第三章存储系统
（习题参考答案）
1．有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：
（1）该存储器能存储多少个字节的信息？
（2）如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要多少芯片？
（3）需要多少位地址作芯片选择？
解：（1）∵ 220= 1M，∴ 该存储器能存储的信息为：1M×32/8=4MB （2）（1024K/512K）×（32/8）= 8（片）
（3）需要1位地址作为芯片选择。
（选择两个512K×32位的存储体）
2. 已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用256K×16位的DRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式，问：
（1）每个模块板为1024K×64位，共需几个模块板？
（2）每个模块板内共有多少DRAM芯片?
（3）主存共需多少DRAM芯片? CPU如何选择各模块板？
解：(1)最大主存空间为：226×64位，每个模块板容量为：1024K×64位=220×64位设：共需模块板数为m：
则：m=（226×64位）/（220×64位）= 64 (块)
(2). 设每个模块板内有DRAM芯片数为n:
n=(/) ×(64/16)=16 (片)
(3) 主存共需DRAM芯片为：m×n = 64×16=1024 (片)
每个模块板有16片DRAM芯片，容量为1024K×64位，需20根地址线(A19~A0)完成模块
板内存储单元寻址。
一共有64块模块板，采用6根高位地址线
(A25~A20)，通过6:64译码器译码,产生片选信号对各模块板进行选择。
3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，要求：
(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS, CPU在1μS内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需
的实际刷新时间是多少？
解：（1）组成64K×32位存储器需存储芯片数为：
N=（64K/16K）×（32位/8位）=16（片）。
每4片组成16K×32位的存储区，有A13~A0作为片内地址，用A15、A14经2:4译码器产生片选信号，逻辑框图如下所示：
（2）依题意，采用异步刷新方式较合理，可满足CPU在1μS内至少访问内存一次的要求。
设16K×8位存储芯片的阵列结构为128行×128列，按行刷新，刷新周期T=2ms，则异步刷新的间隔时间为：
则两次刷新的最大时间间隔发生的示意图如下：
可见，两次刷新的最大时间间隔为ｔｍａｘ
ｔｍａｘ＝15.5-0.5=15 (μS)
对全部存储单元刷新一遍所需时间为t R
t R＝0.5×128=64 (μS)
7．某机器中，已知配有一个地址空间为0000H-3FFFH的ROM区域。
现在再用一个RAM 芯片(8K×8)形成40K×16位的RAM区域，起始地址为6000H,假定RAM芯片有和
信号控制端。
CPU的地址总线为A15-A0，数据总线为D15-D0，控制信号为R/(读/写)，(访存)，要求：
（1）画出地址译码方案。
（2）将ROM与RAM同CPU连接。
解：（1）依题意，主存地址空间分布如右图所示，可选用2片27128(16K×8位)的EPROM作为ROM区；10片的8K×8位RAM片组成40K×16位的RAM区。
27128需14
位片内地址，而RAM需13位片内地址，故可用A15~A13三位高地址，经译码产生片选信号,方案如下:
（2）
8．存储器容量为64M，字长64位，模块数m = 8，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。
存储周期T = 100ns,数据总线宽度为64位，总线周期τ = 10ns .问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？
解：信息总量： q = 64位×8 =512位
顺序存储器和交叉存储器读出8个字的时间分别是：
t2 = m T = 8×100ns =8×10 (s)
t1 = T + (m - 1)= 100 + 7×10 = 1.7 ×10 (s)
顺序存储器带宽是：
W2 = q / t2 = 512÷（8×10 ）= 64 ×10（位/ S）
交叉存储器带宽是：
W1 = q / t1 = 512÷（1.7 ×10）= 301 ×10（位/ S）
9． CPU执行一段程序时, cache完成存取的次数为2420次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为240ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
解：先求命中率h
h=nc/(nc +nm )＝2420÷(2420＋80)＝0.968
则平均访问时间为ta
ta＝0.968×40＋(1-0.968) ×240＝46.4(ns)
r ＝240÷40＝6
cache/主存系统的效率为e
e＝1/[r＋(1－r)×0.968]＝86.2％
10．已知Cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，Cache/主存系统平均访问时间为50ns，求Cache的命中率是多少？
解：∵ ta = tc× h +tr×(1-h)
∴ h =(ta-tr)/(tc-tr)=(50-200)/(40-200)=15/16=0.94
11．主存容量为4MB，虚存容量为1GB，则虚存地址和物理地址各为多少位？如页面大小为4KB，则页表长度是多少？
解：已知主存容量为4MB，虚存容量为1GB
∵ ＝4M ∴物理地址为22位
又∵ ＝1G ∴虚拟地址为30位
页表长度为1GB÷4KB＝230÷212=218=256K
14．假设主存只有a,b,c三个页框，组成a进c出的FIFO队列，进程访问页面的序列是0,1,2.4,2,3,0,2,1.3,2号。
用列表法求采用LRU替换策略时的命中率。
解：
∴命中率为
15．从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案：
A．多体交叉存储主要解决扩充容量问题；
B．访问存储器的请求是由CPU发出的；
C． Cache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于Cache;
D． Cache的功能全由硬件实现。
解： D
16．从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案：
A．在虚拟存储器中，外存和主存以相同的方式工作，因此，允许程序员用比主存空间大得多的外存空间编程；
B．在虚拟存储器中，逻辑地址转换成物理地址是由硬件实现的，仅在页面失效时才由操作系统将被访问页面从外存调到内存，必要时还要先把被淘汰的页面内容写入外存；
C．存储保护的目的是：在多用户环境中，既要防止一个用户程序出错而破坏系统软件或其他用户程序，又要防止一个用户访问不是分配给他的主存区，以达到数据安全和保密的要求。
解：C。
