第六章存储器装置(1)

第六章习题及参考答案
1. 某半导体存储器容量16K ×8位，可选芯片容量为4K×4/片。

地址总线A15-A0（低），双向数据线D7-D0（低），由R
W/线控制读写。

请设计并画出该存储器逻辑图，注明地址分配、片选逻辑式及片选信号极性。

参考答案：
（1） 芯片选取与存储空间分配：
共需8片“4K×4/片”的芯片，存储空间分配如下图所示：
(2).地址分配与片选逻辑如下图所示：
(3).存储器逻辑图如下图所示：
2. 某半导体存储器总容量15k ×8位，其中固化区8k ×8，选用EPROM芯片4K ×8/片，可随机读写区7K ×8，可选用SRAM芯片有：4K ×4/片、2K ×4/片、1K ×4/片。

地址总线A15∼A0，双向数据总线D7∼D0，由R
W/线控制读写，MREQ为低电平时允许存储器工作。

请设计并画出该存储器逻辑图，注明地址分配、片选逻辑式及片选信号极性。

参考答案：
(1)芯片选取与存储空间分配如下图所示：
（2）地址信号与片选逻辑如下图所示：
（4）存储器逻辑图如下图所示：。

第一章思考题与习题：1．什么叫微处理器、微机？微机系统包含哪些部分？2 ．为什么计算机使用二进制计数制？3．CPU 在内部结构上由哪几部分组成？4 ．十六进制的基数或底数是。

5．将下列十进制数分别转换成十六进制、二进制、八进制数：563 6571 234 1286 ．将下列十进制小数转换成十六进制数（精确到小数点后4 位数）：0.359 0.30584 0.9563 0.1257．将1983.31510转换成十六进制数和二进制数。

8．将下列二进制数转换成十进制数、十六进制数和八进制数：（1）101011101.11011 （2 ）11100011001.011 （3 ）1011010101.00010100111 9．将下列十六进制数转换成十进制数和二进制数：AB7.E2 5C8.11FF DB32.64E10．判断下列带符号数的正负，并求出其绝对值（负数为补码）：10101100；01110001；11111111；10000001。

11．写出下列十进制数的原码、反码和补码（设字长为8 位）：+64 -64 +127 -128 3/5 -23/12712．已知下列补码，求真值X ：（1）[X]补=1000 0000（2 ）[X]补=1111 1111（3 ）[-X]补=1011011113．将下列各数转换成BCD 码：30D，127D，23D，010011101B，7FH14．用8421 BCD 码进行下列运算：43+99 45+19 15+3615．已知X =+25，Y =+33，X = -25，Y = -33，试求下列各式的值，并用其对应的真值进行验证：1 12 2（1）[X +Y ]补1 1（2 ）[X -Y ]补1 2（3 ）[X -Y ]补1 1（4 ）[X -Y ]补2 2（5 ）[X +Y ]补1 2（6 ）[X +Y ]补2 216．当两个正数相加时，补码溢出意味着什么？两个负数相加能产生溢出吗？试举例说明。

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。

微机原理与接口技术（楼顺天第二版）习题解答第6章总线及其形成6.1答：内存储器按其工作方式的不同，可以分为随机存取存储器（简称随机存储器或RAM）和只读存储器（简称ROM）。

随机存储器。

随机存储器允许随机的按任意指定地址向内存单元存入或从该单元取出信息，对任一地址的存取时间都是相同的。

由于信息是通过电信号写入存储器的，所以断电时RAM中的信息就会消失。

计算机工作时使用的程序和数据等都存储在RAM中，如果对程序或数据进行了修改之后，应该将它存储到外存储器中，否则关机后信息将丢失。

通常所说的内存大小就是指RAM的大小，一般以KB或MB为单位。

只读存储器。

只读存储器是只能读出而不能随意写入信息的存储器。

ROM中的内容是由厂家制造时用特殊方法写入的，或者要利用特殊的写入器才能写入。

当计算机断电后，ROM 中的信息不会丢失。

当计算机重新被加电后，其中的信息保持原来的不变，仍可被读出。

ROM 适宜存放计算机启动的引导程序、启动后的检测程序、系统最基本的输入输出程序、时钟控制程序以及计算机的系统配置和磁盘参数等重要信息。

6.2 答：存储器的主要技术指标有：存储容量、读写速度、非易失性、可靠性等。

6.3答：在选择存储器芯片时应注意是否与微处理器的总线周期时序匹配。

作为一种保守的估计，在存储器芯片的手册中可以查得最小读出周期t cyc(R)(Read Cycle Time)和最小写周期t cyc(W)(Write Cycle Time)。

如果根据计算，微处理器对存储器的读写周期都比存储器芯片手册中的最小读写周期大，那么我们认为该存储器芯片是符合要求的，否则要另选速度更高的存储器芯片。

8086CPU对存储器的读写周期需要4个时钟周期(一个基本的总线周期)。

因此，作为一种保守的工程估计，存储器芯片的最小读出时间应满足如下表达式：t cyc(R)＜4T－t da－t D－T其中：T为8086微处理器的时钟周期；t da为8086微处理器的地址总线延时时间；t D为各种因素引起的总线附加延时。

交通信息与控制工程系教案（理论教学用）课程名称微机原理与接口技术第 15 次第 7 周 2 学时上课教室WM1310 课程类型专业基础课授课对象自动化专业章节名称第6章存储器系统（6.4,6.5,6.6）教学目的和要求1．熟练掌握存储器与地址总线的连接；2．了解CACHE的概念和工作原理；3．了解8086/8088系统的存储器管理方法4．了解现代计算机存储器管理方法；讲授主要内容及时间分配存储器与地址总线的连接高速缓冲存储器（40min）存储器管理；（35min）硬盘、RAID和光盘原理；（15min）教学重点与难点重点：1．CACHE的概念和工作原理；2．086/8088系统的存储器管理方法；3．现代计算机存储器管理方法；4．存储器与地址总线的连接。

难点：1．存储器与地址总线的连接。

要求掌握知识点和分析方法1．了解CACHE的概念和工作原理；2．了解8086/8088系统的存储器管理方法；3．了解现代计算机存储器管理方法；4．存储器与地址总线的连接。

启发与提问1．为什么现代计算机要使用缓存？2．硬盘属于什么存储器？教学手段多媒体作业布置思考题：1．Windows的虚拟内存在计算机程序运行中起什么作用，如何设置虚拟内存？主要参考资料备注注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。

重复班授课可不另填写教案。

程序的逻辑结构中的段与内存的段建立直接联系。

页式存储管理页式存储管理是把虚拟空间和主存空间都分成大小相同的页（为二的整数幂个字），并以页为单位进行虚存与主存间的信息交换。

此时虚存地址和主存地址分别被分为虚存页号、页内地址和主存页号、页内地址，虚、实二页号会不同，但使用相同的页内地址。

与段式存储管理不一样，页不是程序本身的结构特性，而是从管理的角度人为划分的结果。

设置和管理好页表是页式存储管理的关键技术。

4. 分页和分段的主要区别(1) 页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率。

１．如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？解：存储器和寄存器不是一回事。

存储器在CPU 的外边，专门用来存放程序和数据，访问存储器的速度较慢。

寄存器属于CPU 的一部分，访问寄存器的速度很快。

２．存储器的主要功能是什么？为什么要把存储系统分成若干个不同层次？主要有哪些层次？解：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。

存储系统是由几个容量、速度和价存储系统和结构各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。

把存储系统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。

由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓存和主存间称为Cache －主存存储层次（Cache 存储系统）；主存和辅存间称为主存—辅存存储层次（虚拟存储系统）。

３．什么是半导体存储器？它有什么特点？解：采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。

半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。

半导体随机存储器存储的信息会因为断电而丢失。

４．SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么？它和DRAM 记忆单元电路相比有何异同点？解：SRAM 记忆单元由６个MOS 管组成，利用双稳态触发器来存储信息，可以对其进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。

DRAM 记忆单元可以由４个和单个MOS管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。

５．动态RAM 为什么要刷新？一般有几种刷新方式？各有什么优缺点？解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电容上的电荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷，这个过程就叫做刷新。

常见的刷新方式有集中式、分散式和异步式３种。

集中方式的特点是读写操作时不受刷新工作的影响，系统的存取速度比较高；但有死区，而且存储容量越大，死区就越长。

分散方式的特点是没有死区；但它加长了系统的存取周期，降低了整机的速度，且刷新过于频繁，没有充分利用所允许的最大刷新间隔。