计算机组成原理11-存储系统01
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摩尔定律:对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测,其主要内容是:成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番,性能将提高一倍,而其价格将降低一半。
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。
控制器:计算机的指挥中心,它使计算机各部件自动协调地工作。
时钟周期:时钟周期是时钟频率的倒数,也称为节拍周期或T周期,是处理操作最基本的时间单位。
多核处理器:多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。
字长:运算器一次运算处理的二进制位数。
存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。
CPI:指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
MIPS:用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标,该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。
CPU时间:计算某个任务时CPU实际消耗的时间,也即CPU真正花费在某程序上的时间。
计算机系统的层次结构:计算机系统的层次结构由多级构成,一般分成5级,由低到高分别是:微程序设计级,机器语言级,操作系统级,汇编语言级,高级语言级。
基准测试程序:把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。
软/硬件功能的等价性:从逻辑功能的角度来看,硬件和软件在完成某项功能上是相同的,称为软/硬件功能是等价的,如浮点运算既可以由软件实现,也可以由专门的硬件实现。
固件:是一种软件的固化,其目的是为了加快软件的执行速度。
可靠性:可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内,完成规定功能的能力。
产品可靠性定义的要素是三个“规定”:“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。
MTTF:平均无故障时间,指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。
MTTR:系统的平均修复时间。
MTBF:平均故障间隔时间,指相邻两次故障之间的平均工作时间。
可用性:指系统在任意时刻可使用的概率,可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。
第四章、存储系统(一)4.1 存储系统层次结构随堂测验1、哈弗结构(Harvard Architecture)是指()(单选)A、数据和指令分别存放B、数据和指令统一存放C、指令和数据分时存放D、指令和数据串行存放2、如果一个被访问的存储单元,很快会再次被访问,这种局部性是()(单选)A、时间局部性B、空间局部性C、数据局部性D、程序局部性3、下列关于存储系统层次结构的描述中正确的是()(多选)A、存储系统层次结构由Cache 、主存、辅助存储器三级体系构成B、存储系统层次结构缓解了主存容量不足和速度不快的问题C、构建存储系统层次结构的的原理是局部性原理D、构建存储系统层次结构还有利于降低存储系统的价格4、下列属于加剧CPU和主存之间速度差异的原因的是()(多选)A、由于技术与工作原理不同,CPU增速度明显高于主存增速率B、指令执行过程中CPU需要多次访问主存C、辅存容量不断增加D、辅存速度太慢5、下列关于局部性的描述中正确的是()(多选)A、局部性包括时间局部行和空间局部性B、局部性是保证存储系统层次结构高效的基础C、顺序程序结构具有空间局部性D、循环程序结构具有时间局部性4.2 主存中的数据组织随堂测验1、设存储字长为64位,对short 变量长度为16位,数据存储按整数边界对齐,关于short 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是()(此题为多选题)A、j的物理地址mod 8 = 0B、j的物理地址mod 8 = 1C、j的物理地址mod 8 = 2D、j的物理地址mod 8 = 32、设存储字长为64位,对char 变量长度为8位,数据存储按整数边界对齐,关于char 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是()(此题为多选题)A、j的物理地址mod 8 = 0B、j的物理地址mod 8 = 1C、j的物理地址mod 8 = 2D、j的物理地址mod 8 = 33、下列关于大端与小端模式的描述中,正确的是()(此题为多选题)A、大端模式(Big-endian)是指数据的低位保存在内存的高地址中,而数据的高位,保存在内存的低地址中B、小端模式(Little-endian)是指数据的低位保存在内存的低地址中,而数据的高位保存在内存的高地址中C、0x12345678 按大端模式存放时,其所在存储单元最低字节单元存放的数据是0x12D、0x12345678 按小端模式存放时,其所在存储单元最高字节单元存放的数据是0x124、下列关于存储字长的描述中正确的是()(此题为多选题)A、主存一个单元能存储的二进制位数的最大值B、存储字长与所存放的数据类型有关C、存储字长等于存储在主存中数据类型包含的二进制位数D、存储字长一般应是字节的整数倍5、某计算机按字节编址,数据按整数边界存放,可通过设置使其采用小端方式或大端方式,有一个float 型变量的地址为FFFF C000H ,数据X = 12345678H,无论采用大端还是小段方式,在内存单元FFFF C001H,一定不会存放的数是()(此题为多选题)A、12HB、34HC、56HD、78H4.3 静态存储器工作原理随堂测验1、某计算机字长16位,其存储器容量为64KB,按字编址时,其寻址范围是()(单选)A、64KB、32KBC、32KD、64KB2、一个16K*32位的SRAM存储芯片,其数据线和地址线之和为()(单选)A、48B、46C、36D、39。
【计算机组成原理】存储系统存储器的层次和结构从不同⾓度对存储器进⾏分类:1.按在计算机中的作⽤(层次)分类 (1)主存储器。
简称主存,⼜称内存储器(内存),⽤来存放计算机运⾏期间所需的⼤量程序和数据,CPU 可以直接随机地对其进⾏访问,也可以和告诉缓冲存储器(Cache)及辅助存储器交换数据,其特点是容量较⼩、存取速度较快、单位价格较⾼。
(2)辅助存储器。
简称辅存,⼜称外存储器(外存),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,以及⼀些需要永久性保存的信息,它不能与CPU 直接交换信息。
其特点是容量极⼤、存取速度较慢、单位成本低。
(3)⾼速缓冲存储器。
简称 Cache,位于主存和 CPU 之间,⽤来存放正在执⾏的程序段和数据,以便 CPU 能⾼速地使⽤它们。
Cache 地存取速度可与 CPU 的速度匹配,但存储容量⼩、价格⾼。
⽬前的⾼档计算机通常将它们制作在 CPU 中。
2.按存储介质分类 按存储介质,存储器可分为磁表⾯存储器(磁盘、磁带)、磁芯存储器、半导体存储器(MOS型存储器、双极型存储器)和光存储器(光盘)。
3.按存取⽅式分类 (1)随机存储器(RAM)。
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。
其优点是读写⽅便、使⽤灵活,主要⽤作主存或⾼速缓冲存储器。
RAM ⼜分为静态 RAM (以触发器原理寄存信息,SRAM)和动态 RAM(以电容充电原理寄存信息,DRAM)。
(2)只读存储器(ROM)。
存储器的内容只能随机读出⽽不能写⼊。
信息⼀旦写⼊存储器就固定不变,即使断电,内容也不会丢失。
因此,通常⽤它存放固定不变的程序、常数和汉字字库,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。
由ROM 派⽣出的存储器也包含可反复重写的类型,ROM 与RAM 的存取⽅式均为随机存取。
⼴义上的只读存储器已可已可通过电擦除等⽅式进⾏写⼊,其“只读”的概念没有保留,但仍然保留了断电内容保留、随机读取特性,但其写⼊速度⽐读取速度慢得多。