计算机组成原理存储器.docx
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计算机组成原理第4章存储器系统存储器系统是计算机的核心组成部分之一,它用于存储和检索数据和指令。
在计算机组成原理中,存储器系统的设计和性能对整个计算机系统的性能有着重要的影响。
本章将介绍存储器系统的组成、层次结构以及存储器的性能评价等内容。
一、存储器系统的组成存储器系统由多个存储器模块组成,其中包括主存储器、辅助存储器以及缓存存储器等。
主存储器是CPU直接访问的存储器,用于存储程序和数据。
辅助存储器是主要用于长期存储数据和程序的存储器,例如磁盘、光盘等。
缓存存储器是位于CPU和主存储器之间的高速存储器,用于缓存主存储器中的数据和指令,以提高计算机系统的性能。
二、存储器系统的层次结构存储器系统的层次结构是指根据存储器的速度和容量,将存储器划分为多个层次,从而提供更高效的数据访问方式。
通常,存储器层次结构由多个层次组成,包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。
高速缓存是存储器层次结构中最靠近CPU的一级存储器,其速度比主存储器快几倍或几十倍,容量较小。
它通过存储最近访问的数据和指令来提高访问速度,减少CPU等待数据的时间。
主存储器是存储器层次结构中的第二级存储器,其速度比辅助存储器快几百倍或几千倍,容量适中。
主存储器通过存储程序和数据来提供直接访问的能力。
辅助存储器是存储器层次结构中的最低级存储器,其速度比主存储器慢几个数量级,容量很大。
辅助存储器主要用于长期存储数据和程序,例如磁盘、光盘等。
三、存储器的性能评价存储器的性能主要包括存取时间和存储容量两个方面。
存取时间是指从CPU发出读/写指令到数据从存储器中被读取或写入CPU的时间间隔。
存取时间越短,存储器的性能越好。
存储容量是指存储器能够存储的数据和程序的大小。
存储容量越大,存储器的性能越好。
除了存取时间和存储容量,存储器的成本也是考虑的重要因素。
成本包括硬件成本和能源消耗成本,通常在存储器设计中需要在性能和成本之间进行权衡。
四、存储器系统的设计原则存储器系统的设计需要考虑以下几个原则。
计算机组成原理_存储器1. 存储器的分类2. 存储器的层次结构⼀般来说,存储器的速度越快,价格越昂贵,相应的容量越⼩。
存储器的层次结构主要体现在缓存-主存和主存-辅存这两个存储层次上。
① CPU和缓存、主存能够直接交换信息;②缓存能直接和CPU、主存交换信息;③主存可以和CPU、缓存、辅存直接交换信息;④辅存只能和主存直接交换信息。
缓存-主存层次主要解决CPU与主存速度不匹配的问题。
由于缓存的速度⽐主存的速度⾼,只要将CPU近期要⽤到的信息调⼊缓存,CPU就可以直接从缓存中获取信息,从⽽提⾼了访存速度。
主存-辅存层次主要解决存储系统的容量问题。
辅存的速度很低,不能直接与CPU进⾏信息交换,但其容量很⼤,可以⽤来存放⼤量暂时不需要信息。
缓存、主存、辅存的关系。
缓存、主存、辅存为当前计算机的三级存储系统,CPU⾸先访问速度最快的缓存Cache,⽽缓存中的数据由主存提供,称缓存中的数据为主存中数据的映射,主存中的数据是由速度最慢的辅存中获得的。
采⽤三级存储系统后,可以⼤⼤提⾼CPU⼯作效率。
3. 存储器的主要技术指标存储容量存储容量是指存储器中能存放⼆进制代码的总位数。
存储容量 = 存储单元个数 × 存储字长(单位为bit)存储容量 = 存储单元个数 × 存储字长 / 8 (单位为Byte)若MDR的位数为n,MAR的位数为m,则最⼤存储容量为 2^n × m存储速度存储速度是由存取时间和存取周期来表⽰的。
存取时间是指启动⼀次存储器读/写操作到完成该操作所需的全部时间。
存储周期是指存储器进⾏连续两次独⽴的存储器操作所需的最⼩时间间隔。
通常存取周期⼤于存取时间,存取周期 = 存取时间 +恢复时间存储器带宽存储器带宽指单位时间内存取的信息量,单位可以是Byte/s,bit/s等。
存储器的带宽决定了以存储器为中⼼的机器获得信息的速率。
4. 存储器的扩展由于单⽚存储芯⽚的容量总是有限的,很难满⾜实际的需要,因此必须将若⼲存储芯⽚连在⼀起,以扩展存储容量。
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D2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C3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CacheIVRAM和ROM都需要进行刷新(1.2分)A、仅I和IIB、仅I和IIIC、仅I,II,IIID、仅II,III,IV正确答案A4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B5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8bC、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C6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、1MB、640KC、64KD、384K正确答案C7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、2B、4C、8D、16正确答案B8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C9下列几种存储器中,()是易失性存储器。
(1.2分)A、cacheB、EPROMC、FlashMemoryD 、 C D-ROM正确答案A10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D11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C12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C、掉电后信息不丢失,是一种非易失性存储器D、采用随机访问方式,可替代计算机外部存储器正确答案A13某一DRAM芯片其容量为16K×1,该芯片地址线与数据线的最小引脚数目应为()。
(1.2分)A、8B、12C、10D、15正确答案A14在下列存储器中,存取时间的长短与信息所在的位置有关的是()。
(1.2分)A、主存B、高速缓存C、磁带D、固存正确答案C15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什么。
(1.2分)A、10,4B、5,4C、10,8D、5,8正确答案A16在表示存储器容量时,1K×8表示()(1.2分)A、有1000个存储单元,每个单元为8bitB、存储器中有8000个存储器单元C、有1k个存储器单元,每个单元可存一个字节D、访问时需要20位地址线正确答案C17已知单个存储体的存储周期为110ns,总线传输周期为10ns,则当采用低位交叉编址的多模块存储器时,存储体数应什么。
(1.2分)A、小于11B、等于11C、大于11D、大于等于11正确答案D18某32位计算机的Cache容量为16KB,Cache行的大小为16B,若主存与Cache地址映像采用直接映像方式,则主存地址为0x1234E8F8的单元装入Cache的地址是什么。
(1.2分)A、00010001001101B、01000100011010C、10100011111000D、11010011101000正确答案C19一个四体并行低位交叉存储器,每个模块的容量是64K*32位,存取周期为200ns,在下述说法中什么是正确的。
(1.2分)A、在200ns内,存储器能向CPU提供256位二进制信息B、在200ns内,存储器能向CPU提供128位二进制信息C、在50ns内,存储器能向CPU提供32位二进制信息D、以上都不对正确答案D20主存和硬盘构成三级存储系统,则CPU访问该存储系统时发送的地址是什么。
(1.2分)A、高速缓存地址B、虚拟地址C、主存物理地址D、磁盘地址正确答案C21地址总线A15(高位)~A0(低位),用4K×4的存储芯片组成16KB存储器,则加至各存储芯片上的地址线是()。
(1.2分)A、A15~A0B、A9~A0C、A11~A0D、A15~A4正确答案C22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。
问主存地址为3000的单元的所在主存块对应Cache行号是什么。
(1.2分)A、13B、26C、29D、58正确答案C23下列存储器中,()速度最快。
(1.2分)A、硬盘B、光盘C、磁带D、半导体存储器正确答案D24用1位奇偶校验能检测出1位错误的百分比为()。
(1.2分)A、0%B、100%C、50%D、无法计算正确答案B25动态半导体存储器的特点是()。
(1.2分)A、在工作中存储器内容会产生变化B、每次读出后,需要根据原存内容重新写入一遍C、每隔一定时间,需要根据原存内容重新写入一遍D、在工作中需要动态地改变访存地址正确答案C26下列存储器中,CPU不能直接访问的是()。
(1.2分)A、硬盘B、内存C、 C acheD、寄存器正确答案A27需要定时刷新的半导体存储器芯片是什么。
(1.2分)A、SRAMB 、 D RAMC、EPROMD、FlashMemory正确答案B28若计算机字长16位,主存地址空间大小是64KB,按字节编址,则主存寻址范围是什么。
(1.2分)A、0~64K-1B、0~32K-1C、0~64KB-1D、0~32KB-1正确答案A29组相联映象和全相联映象通常适合于()。
(1.2分)A、小容量CacheB、大容量CacheC、小容量ROMD、大容量ROM正确答案A30表示主存容量,通常以()为单位。
(1.2分)A、数据块数B、字节数C、扇区数D、记录项数正确答案B31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,采用直接映像方式,若主存地址为35301H,且CPU访问cache命中,则在cache 的第什么(十进制表示)字块中(cache起始字块为第0字块)。
(1.2分)A、152B、153C、154D、151正确答案A32下列各类存储器中,不采用随机存取方式的是(1.2分)A、EPROMB 、C DROMC 、D RAMD、SRAM正确答案B33一般来讲,直接映象常用在()。
(1.2分)A、小容量高速CacheB、大容量高速CacheC、小容量低速CacheD、大容量低速Cache正确答案B34在cache存储器系统中,当程序正在执行时,由什么完成地址变换。
(1.2分)A、程序员B、硬件C、硬件和软件D、操作系统正确答案B35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()。
(1.2分)A、0000HB、0001HC、0002HD、0003H正确答案D36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什么。
(1.2分)。