计算机组成原理习题答案(蒋本珊)

第五章

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、速度和价格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。异步方式虽然也有死区,但比集中方式的死区小得多,而且减少了刷新次数,是比较实用的一种刷新方式。

6 .一般存储芯片都设有片选端

,它有什么用途?

解:片选线中;

用来决定该芯片是否被选中。=0,芯片被选

=1,芯片不选中。

7 .DRAM 芯片和SRAM 芯片通常有何不同?

解:主要区别有:

① DRAM 记忆单元是利用栅极电容存储信息;SRAM 记忆单元利用双稳态触发器来存储信息。

② DRAM 集成度高,功耗小,但存取速度慢,一般用来组成大容量主存系统;SRAM的存取速度快,但集成度低,功耗也较大,所以一般用来组成高速缓冲存储器和小容量主存系统。 ③ SRAM 芯片需要有片选端通信号

、列选通

,DRAM 芯片可以不设

,而用行选

兼作片选信号。

④ SRAM 芯片的地址线直接与容量相关,而DRAM 芯片常采用了地址复用技术,以减少地址线的数量。

8 .有哪几种只读存储器? 它们各自有何特点?

解:MROM :可靠性高,集成度高,形成批量之后价格便宜,但用户对制造厂的依赖性过大,灵活性差。

PROM :允许用户利用专门的设备(编程器)写入自己的程序,但一

旦写入后,其内容将无法改变。写入都是不可逆的,所以只能进行一次性写入。

EPROM :不仅可以由用户利用编程器写入信息,而且可以对其内容进行多次改写。

EPROM 又可分为两种:紫外线擦除(UVEPROM)和电擦除(EEPROM) 。

闪速存储器:既可在不加电的情况下长期保存信息,又能在线进行快速擦除与重写,兼备了EEPROM 和RAM 的优点。 9 .说明存取周期和存取时间的区别。

解:存取周期是指主存进行一次完整的读写操作所需的全部时间,即连续两次访问存储器操作之间所需要的最短时间。存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存取周期一定大于存取时间。

10 .一个1K × 8 的存储芯片需要多少根地址线、数据输入线和输出线?

解:需要10 根地址线,8 根数据输入和输出线。

11 .某机字长为32 位,其存储容量是64KB ,按字编址的寻址范围是多少? 若主存以字节编址,试画出主存字地址和字节地址的分配情况。

解:某机字长为32 位,其存储容量是64KB ,按字编址的寻址范围是16KW 。若主存以字节编址,每一个存储字包含4 个单独编址的存储字节。假设采用大端方案,即字地址等于最高有效字节地址,且字地址总是等于4 的整数倍,正好用地址码的最末两位来区分同一个字中的4 个字节。主存字地址和字节地址的分配情况如图5-19 所示。

12 .一个容量为16K × 32 位的存储器,其地址线和数据线的总和是多少? 当选用下列不同规格的存储芯片时,各需要多少片?

1K×4位,2K×8位,4K×4位,16K×1位,4K×8位,8K×8位。

解:地址线14 根,数据线32 根,共46 根。

若选用不同规格的存储芯片,则需要:1K×4位芯片128片,2K×8位芯片32片,4K×4位芯片

32片,16K×1位芯片32片,4K×8位芯片16片,8K×8位芯片8 片。

13 .现有1024 × 1 的存储芯片,若用它组成容量为16K × 8 的存储器。试求:

(1) 实现该存储器所需的芯片数量?

(2) 若将这些芯片分装在若干块板上,每块板的容量为4K × 8 ,该存储器所需的地址线总位数是多少? 其中几位用于选板? 几位用于选片? 几位用作片内地址?

解:(1) 需1024 × 1 的芯片128 片。

(2) 该存储器所需的地址线总位数是14位,其中2位用于选板,2位用于选片,10位用作片内地址。

14 .已知某机字长8 位,现采用半导体存储器作主存,其地址线为16 位,若使用1K × 4 的SRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间,并采用存储模板结构形式。

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