[考研类试卷]计算机专业基础综合（存储器系统的层次结构）模拟试卷 2 一、单项选择题 1-40小题，每小题2分，共80分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。 1 下列关于DRAM和SRAM的说法中，错误的是( )。 Ⅰ．SRAM不是易失性存储器，而DRAM是易失性存储器 Ⅱ．DRAM比SRAM集成度更高，因此读写速度也更快 Ⅲ．主存只能由DRAM构成，而高速缓存只能由SRAM构成 Ⅳ．与SRAM相比，DRAM由于需要刷新，所以功耗较高 （A）Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ （B）Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ （C）Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ （D）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 2 某机字长32位，主存容量1 MB，按字编址，块长512 B，Cache共可存放16个块，采用直接映射方式，则Cache地址长度为( )。 （A）11位 （B）13位 （C）18位 （D）20位 3 在Cache和主存构成的两级存储体系中，Cache的存取时间是100ns，主存的存取时间是1000ns。如果希望有效(平均)存取时间不超过(；ache存取时间的15％，则Cache的命中率至少应为( )。
（A）90％ （B）98％ （C）95％ （D）99％ 4 下列关于Cache写策略的论述中，错误的是( )。 （A）全写法(写直达法)充分保证Cache与主存的一致性 （B）采用全写法时，不需要为Cache行设置“脏位／修改位” （C）写回法(回写法)降低了主存带宽需求(即减少了Cache与主存之间的通信量) （D）多处理器系统通常采用写回法 5 假定用若干个8K×8位的芯片组成一个32K×32位的存储器，则地址41FDH所在芯片的最大地址是( )。 （A）0000H （B）4FFFH （C）5FFFH （D）7FFFH 6 某机器采用四体低位交叉存储器，现分别执行下述操作： (1)读取6个连续地址单元中存放的存储字，重复80次； (2)读取8个连续地址单元中存放的存储字，重复60次； 则(1)、(2)所花时间之比为( )。 （A）1：1
第3章存储系统 一．判断题 1．计算机的主存是由RAM和ROM两种半导体存储器组成的。 2．CPU可以直接访问主存，而不能直接访问辅存。 3．外（辅）存比主存的存储容量大、存取速度快。 4．动态RAM和静态RAM都是易失性半导体存储器。 5．Cache的功能全部由硬件实现。 6．引入虚拟存储器的目的是为了加快辅存的存取速度。 7．多体交叉存储器主要是为了解决扩充容量的问题。 8．Cache和虚拟存储器的存储管理策略都利用了程序的局部性原理。 9．多级存储体系由Cache、主存和辅存构成。 10．在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由编译器完成地址映射。 二．选择题 1．主（内）存用来存放。 A．程序 B．数据 C．微程序 D．程序和数据 2．下列存储器中，速度最慢的是。 A．半导体存储器 B．光盘存储器 C．磁带存储器 D．硬盘存储器 3．某一SRAM芯片，容量为16K×1位，则其地址线有。 A．14根 B．16K根 C．16根 D．32根 4．下列部件（设备）中，存取速度最快的是。 A．光盘存储器 B．CPU的寄存器 C．软盘存储器 D．硬盘存储器 5．在主存和CPU之间增加Cache的目的是。 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 6．计算机的存储器采用分级存储体系的目的是。 A．便于读写数据 B．减小机箱的体积 C．便于系统升级 D．解决存储容量、价格与存取速度间的矛盾 7．相联存储器是按进行寻址的存储器。 A．地址指定方式 B．堆栈存取方式 C．内容指定方式 D．地址指定与堆栈存取方式结合 8．某SRAM芯片，其容量为1K×8位，加上电源端和接地端后，该芯片的引出线的最少数目应为。 A．23 B．25 C．50 D．20 9．常用的虚拟存储器由两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。 A．主存—辅存 B．快存—主存 C．快存—辅存 D．通用寄存器—主存 10．在Cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射到Cache内的任意一快的位置上，则这种方法称为。 A．全相联映射 B．直接映射 C．组相联映射 D．混合映射 三．填空题
计算机专业基础综合（存储器系统的层次结构）-试卷1 (总分：72.00，做题时间：90分钟) 一、单项选择题(总题数：24，分数：48.00) 1.单项选择题1-40小题。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。 __________________________________________________________________________________________ 2.下列关于存储系统层次结构的说法中，不正确的是( )。 A.存储层次结构中，离CPU越近的存储器速度越快，价格越贵，容量越小 B.Cache-主存层次设置的目的是为了提高主存的等效访问速度 C.主存一辅存层次设置的目的是为了提高主存的等效存储容量 D.存储系统层次结构对程序员都是透明的√ 此题考查的知识点：存储系统层次结构的基本概念。Cache-主存层次对所有程序员都是透明的。主存一辅存层次只对应用程序员透明，对系统程序员不透明。 3.存储器的存取周期与存储器的存取时间的关系是( )。 A.存取周期大于存取时间√ B.存取周期等于存取时间 C.存取周期小于存取时间 D.存取周期与存取时间关系不确定 此题考查存储器存取周期与存取时间的概念及其关系。存取周期是存储器进行连续地读或写操作允许的最短时间间隔，存取时间是存储器进行一次读或写操作所需的平均时间。 4.以下几种存储器中，存取速度最快的是( )。 A.Cache B.寄存器√ C.内存 D.光盘 存储层次结构中，离CPU越近的存储器速度越快，价格越贵，容量越小。寄存器就是离CPU最近的存储器。 5.属于易失性存储器的是( )。 A.E 2 PROM B.Cache √ C.Flash Memory D.CD-ROM 易失性存储器包括Cache。 6.虚拟存储器理论上的最大容量取决于( )。 A.辅存容量 B.主存容量 C.虚地址长度√ D.实地址长度 虚地址和实地址是虚拟存储器的两个基本概念，虚拟存储器的最大容量取决于虚地址长度，主存储器的最大容量取决于实地址长度。 7.下列存储保护方案中，不是针对“地址越界”访存违例的是( )。 A.界限保护 B.键保护 C.环保护 D.设置访问权限位√ 设置访问权限位是针对“访问越权”访存违例的。 8.下列关于DRAM刷新的说法中，错误的是( )。 A.刷新是指对DRAM中的存储电容重新充电 B.刷新是通过对存储单元进行“读但不输出数据”的操作来实现
第7章存储器分层体系结构复习要点 一、存储器概述和存储器芯片 1. 熟悉随机存取存储器、顺序存取存储器、直接存取存储器、相联存储器、只读存储器、读写存储器、非易失（不挥发）性存储器、易失（挥发）性存储器、静态存储器、动态存储器这些名称的含义。这些类型的存储器在计算机的层次结构存储系统中 按工作性质/存取方式分类： 随机存取存储器(RAM) ：每个单元读写时间一样，且与各单元所在位置无关。如：内存。（注：原意主要强调地址译码时间相同。现在的DRAM芯片采用行缓冲，因而可能因为位置不同而使访问时间有所差别。） 顺序存取存储器(SAM)：数据按顺序从存储载体的始端读出或写入，因而存取时间的长短与信息所在位置有关。例如：磁带。 直接存取存储器(DAM)：直接定位到读写数据块，在读写数据块时按顺序进行。如磁盘。相联存储器（AM/CAM)：按内容检索到存储位置进行读写。例如：快表。 按信息的可更改性分类: 读写存储器（Read / Write Memory)：可读可写。 只读存储器（Read Only Memory)：只能读不能写。 按断电后信息的可保存性分类： 非易失（不挥发）性存储器(Nonvolatile Memory) 信息可一直保留，不需电源维持。（如：ROM、磁表面存储器、光存储器等） 易失（挥发）性存储器(Volatile Memory) 电源关闭时信息自动丢失。（如：RAM、Cache）按功能/容量/速度/所在位置分类： 寄存器(Register)封装在CPU内，用于存放当前正在执行的指令和使用的数据；用触发器
实现，速度快，容量小（几~几十个）。 高速缓存(Cache)位于CPU内部或附近，用来存放当前要执行的局部程序段和数据；用SRAM实现，速度可与CPU匹配，容量小（几MB）。 内存储器MM（主存储器Main (Primary) Memory）位于CPU之外，用来存放已被启动的程序及所用的数据；用DRAM实现，速度较快，容量较大（几GB）。 外存储器AM (辅助存储器Auxiliary / Secondary Storage)位于主机之外，用来存放暂不运行的程序、数据或存档文件；用磁表面或光存储器实现，容量大而速度慢。 2. 层次结构存储系统中的寄存器、高速缓存、内存(主存)、外存它们所在的位置、工作速度、存储容量、成本等的相对大小和大致的数量级。这些存储器和前述各类存储器之间的对应关系。 3. 静态存储器和动态存储器的基本工作机制；动态存储器刷新的概念，按行刷新的含义。最大刷新周期的确定的依据是什么。DRAM的集中刷新、分散刷新和异步刷新的刷新操作与正常访存分别是如何安排的？ 4. 了解SDRAM芯片中的突发传输方式 二、存储器容量的扩展及其与CPU的连接 1. 位扩展、字扩展、字位扩展方式，系统存储容量的计算，芯片数的计算，这几种扩展方式下的芯片(组)与片选信号的地址线分配，各芯片(组)的地址范围的计算、划分。片选信号用地址信号表示的逻辑表达式。 三、高速缓冲存储器(cache) 1. 直接映射、全相联映射、组相联映射三种方式映射关系；三种方式下的主存地址与cache 的行、内容之间的对应关系；cache容量的计算方法，注意区分数据区、标记、有效位。 2. CPU对cache的访问时，直接映射采用的是按地址进行查找的方法，而全相联映射采用
计算机组成原理题解指南 第一部分：简答题 第一章计算机系统概论 1．说明计算机系统的层次结构。 计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。 第四章主存储器 1．主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？ 存储器的性能指标主要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽。 在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。 存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。 存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率。 2．DRAM存储器为什么要刷新？DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 DRAM采用读出方式进行刷新。因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。 常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式。 3．什么是闪速存储器？它有哪些特点？ 闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM，所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。 闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性，（2）廉价的高密度，（3）可直接执行，（4）固态性能。4．请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。 第五章指令系统 1．在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？ 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。2．一个较完整的指令系统应包括哪几类指令？ 包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。 3．什么叫指令？什么叫指令系统？ 指令就是要计算机执行某种操作的命令 一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。 第六章中央处理部件CPU 1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。 时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。
n局部性原理★ n存储器层次结构☆n高速缓存存储器☆
n到目前为止的计算机模型中，我们假设计算机的存储器系统是一个线性的字节数组，而CPU能够在一个常数时间内访问每个存储器位置。但它没有反映现代系统实际的工作方式。 n实际上，存储器系统是一个具有不同容量、成本和访问时间的存储设备的层次结构。 n如果你的程序需要的数据是存储在CPU寄存器中，那在指令的执行期间，在零个周期内就能访问到它们；如果存储在高速缓存中，需要1~30个周期；如存储在主存中，需要50~200个周期；如存储在磁盘上，需要大约几千万个周期 n作为一个程序员，需要理解存储器层次结构，它对应用程序的性能有着巨大的影响，这是因为计算机程序的一个称为局部性的基本属性引起的。
?不同矩阵乘法核心程序执行相同数量的算术操作，但有不同程度局部性，它们运行时间可以相差20倍 ?本章将介绍基本的存储技术、局部性、高速缓冲存储器等内容。
n局部性原理★ n存储器层次结构☆n高速缓存存储器☆
?RAM(随机访问存储器，Random-Access Memory )–静态RAM (SRAM) ?每个cell使用6个晶体管电路存储一个位 ?只要有电，就会无限期地保存它的值 ?相对来说，对电子噪声等干扰不敏感 ?比DRAM更快、更贵 –动态RAM (DRAM) ?每个cell使用1个电容和1个访问晶体管电路存储一个位 ?每隔10-100 ms必须刷新值 ?对干扰敏感 ?比SRAM慢，便宜 ü拍、太、吉、兆、千、毫、微、纳(毫微)、皮(微微)、飞(毫微微)
?传统DRAM芯片 –所有cell被组织为d个supercell，每个supercell包含了w个cell，一个d×w的DRAM总共存储了dw位信息。supercell被组织成r行c 列的矩阵，即rc=d。
1. 用下列芯片构成存储系统，各需要多少个RAM芯片？需要多少位地址作为片外地址译码？设系统为20位地址线，采用全译码方式。 （1）512×4位RAM构成16KB的存储系统； （2）1024×1位RAM构成128KB的存储系统； （3）2K×4位RAM构成64KB的存储系统； （4）64K×1位RAM构成256KB的存储系统。 解：(1 需要16KB/512×4=64片，片外地址译码需20-log2512=11位地址线。 (2 需要128KB/1K×1=1024片，片外地址译码需20-log21024=10位地址线。 (3 需要64KB/2K×4=64片，片外地址译码需20-log2(1024×2=9位地址线。 (4 需要256KB/64K×1位=32片，片外地址译码需20-log2(1024×64=4位地址线。 2. 现有一种存储芯片容量为512×4位，若要用它组成4KB的存储容量，需多少这样的存储芯片？每块芯片需多少寻址线？而4KB存储系统最少需多少寻址线？ 解: 4K×8bit /512×4bit= 16片，需要16片存储芯片； 29 = 512，每片芯片需9条寻址线； 212 = 4096，4KB存储系统最少需12条寻址线。 3. 一个具有8KB直接相联Cache的32位计算机系统，主存容量为32MB，假定该Cache 中块的大小为4个32位字。 （1）求该主存地址中区号、块号和块内地址的位数。 （2）求主存地址为ABCDEF16的单元在Cache中的位置。 解: (1 主存区数为32MB/8KB = 4096，212 = 4096，区号的位数为12； 区内块数为8KB/4×4B = 512，29 = 512，块号的位数为9； 块内单元数（字节编址）为4×32 / 8 = 16，24 = 16，块内地址的位数4。 （2）主存地址为ABCDEF16的单元其二进制地址为： 0 1010 1011 1100 1101 1110 1111 (主存字节地址为25位 区号为0 1010 1011 110 块号为0 1101 1110
《计算机组成原理》存储器练习题 一、选择题 1、存储器和CPU之间增加Cache的目的是( )。 A. 增加内存容量 B. 提高内存的可靠性 C. 解决CPU与内存之间速度问题 D.增加内存容量，同时加快存取速度 2、常用的虚拟存储系统由（）两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。 A 主存-辅存 B 快存-主存 C 快存-辅存 D 通用寄存器-主存 3、双端口存储器所以能高速进行读 / 写，是因为采用（）。 A．高速芯片 B．两套相互独立的读写电路 C．流水技术 D．新型器件 4、在下列几种存储器中，CPU可直接访问的是（）。 A. 主存储器 B. 磁盘 C. 磁带 D. 光盘 5、SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为（）。 A．64，16 B．16，16 C．64，8 D．16，64。 6、采用虚拟存储器的主要目的是（）。 A．扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度 B．提高主存储器的存取速度 C．提高外存储器的存取速度 D．扩大外存储器的存储空间 7、双端口存储器在（）情况下会发生读/写冲突。 A. 左端口与右端口的地址码不同 B. 左、右端口的地址码相同 C. 左、右端口的数据码相同 D. 左、右端口的数据码不同 8、计算机系统中的存储器系统是指（）。 A RAM存储器 B ROM存储器 C 主存储器 D主存储器和外存储器 9、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按半字编址，它的寻址范围是（）。 A 0~4MB-1 B 0~2MB-1 C 0~2M-1 D 0~1M-1 10、某一SRAM芯片，采用地址线与数据线分离的方式，其容量为512×8位，除电源和接地端外，该芯片引出线的最小数目应是（）。 A 23 B 25 C 50 D 19 11、以下四种类型的半导体存储器中，以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传输率最高的是（）。 A DRAM B SRAM C FLASH ROM D EPROM 12、计算机的存储器采用分级存储体系的目的是（）。 A．便于读写数据 B．减小机箱的体积
一.判断题 1.计算机的主存是由RAM和ROM两种半导体存储器组成的. 答:正确. 2.CPU可以直接访问主存,而不能直接访问辅存. 答:正确. 3.外(辅)存比主存的存储容量大,存取速度快. 答:错误. 4.动态RAM和静态RAM都是易失性半导体存储器. 答:正确. 5.Cache的功能全部由硬件实现. 答:正确. 6.引入虚拟存储器的目的是为了加快辅存的存取速度. 答:错误. 7.多体交叉存储器主要是为了解决扩充容量的问题. 答:错误.多体交叉存储器主要是为了提高存取速度,增加带宽. 8.Cache和虚拟存储器的存储管理策略都利用了程序的局部性原理. 答:正确. 9.多级存储体系由Cache,主存和辅存构成. 答:正确. 10.在虚拟存储器中,当程序正在执行时,由编译器完成地址映射. 答:错误(由操作系统完成). 二.选择题 1.主(内)存用来存放. A.程序 B.数据 C.微程序 D.程序和数据 解:答案为D. 2.下列存储器中,速度最慢的是. A.半导体存储器 B.光盘存储器 C.磁带存储器 D.硬盘存储器 解:答案为C. 3.某一SRAM芯片,容量为16K×1位,则其地址线有. A.14根 B.16K根 C.16根 D.32根 解:答案为A. 4.下列部件(设备)中,存取速度最快的是. A.光盘存储器 B.CPU的寄存器 C.软盘存储器 D.硬盘存储器 解:答案为B. 5.在主存和CPU之间增加Cache的目的是. 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中的寄存器工作解:答案为C. 6.计算机的存储器采用分级存储体系的目的是. A.便于读写数据 B.减小机箱的体积 C.便于系统升级 D.解决存储容量,价格与存取速度间的矛盾 解:答案为D. 7.相联存储器是按进行寻址的存储器. A.地址指定方式 B.堆栈存取方式 C.内容指定方式 D.地址指定与堆栈存取方式结合 解:答案为C. 8.某SRAM芯片,其容量为1K×8位,加上电源端和接地端后,该芯片的引出线的最少数目应为.
第4 章存储器 1.解释概念：主存、辅存、Cache RAM SRAM DRAMROMPROMEPROVEEPROM CDRO、MFlash Memory 。 答：主存：主存储器，用于存放正在执行的程序和数据。CPU可以直接进行随机 读写，访问速度较高。 辅存：辅助存储器，用于存放当前暂不执行的程序和数据，以及一些需要永久保存的信息。 Cache：高速缓冲存储器，介于CPU和主存之间，用于解决CPU和主存之间速度不匹配问题。 RAM半导体随机存取存储器，主要用作计算机中的主存。 SRAM 静态半导体随机存取存储器。 DRAM 动态半导体随机存取存储器。 ROM 掩膜式半导体只读存储器。由芯片制造商在制造时写入内容，以后只能读出而不能写入。 PROM 可编程只读存储器，由用户根据需要确定写入内容，只能写入一次。 EPRO M紫外线擦写可编程只读存储器。需要修改内容时，现将其全部内容擦除，然后再编程。擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷泄露而实现。 EEPROM电擦写可编程只读存储器。 CDROMI只读型光盘。 Flash Memory :闪速存储器。或称快擦型存储器。 2.计算机中哪些部件可以用于存储信息？按速度、容量和价格/ 位排序说明。 答：计算机中寄存器、Cache主存、硬盘可以用于存储信息。 按速度由高至低排序为：寄存器、Cache主存、硬盘； 按容量由小至大排序为：寄存器、Cache主存、硬盘； 按价格/位由高至低排序为：寄存器、Cache主存、硬盘
3.存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？ 答：存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。 Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。 主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。 综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。 主存与CACH之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。 4.说明存取周期和存取时间的区别。 解：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而 存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。即： 存取周期= 存取时间+ 恢复时间 5.什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32 位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？ 解：存储器的带宽指单位时间内从存储器进出信息的最大数量。 存储器带宽=1/200ns X 32位=160M位/秒=20MB/秒=5M字/秒 注意：字长32位，不是16位。（注：1ns=10-9s）
思考题与习题解答： 1. 解释下列概念： 主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory、存取周期、存储器带宽、存储层次、直接映象、全相联映象、组相联映象、LRU、失效率、磁盘阵列、虚拟存储器 2. 说明存储器的存取时间与存取周期之间的联系与区别。 解：存取时间是指存储器从接收到CPU发来的读写命令和单元地址开始，到读出或写入数据所需的时间。 存取周期是指连续两次读写存储器所需的最小时间间隔。 两者都是反映存储器存取速度的指标，显然存取周期大于存取时间。在存储器进行读写操作时，由于存储元件本身的性能，做完一次存或取后，不能马上进行另外的存或取，需要一段稳定和恢复时间。存取周期就是存取时间加上存储单元的恢复稳定时间。 3. 什么是存储器的带宽？如果存储器总线宽度为32位，存取周期为250ns，该存储器带宽为多少？ 解：存储器带宽是指每秒钟可以从存储器读出或向存储器写入的二进制位的数目，表明了一个存储器单位时间处理信息的能力。 若总线宽度为32位，存储周期为250ns，则： 存储器带宽=32Bit/250ns=128Mbit/s 4. 指出下列存储器哪些是易失性的？哪些是非易失性的？哪些是读出破坏性？哪些不是？ DRAM，SRAM，ROM，Cache，磁盘，光盘 解：易失性：DRAM、SRAM和Cache；非易失性：ROM、磁盘和光盘 读出破坏性：DRAM，其余都不是读出破坏性。 5. ROM和RAM两者的差别是什么？ 解：RAM是随机存取存储器，ROM是只读存储器。RAM是易失性的，一旦断电，则保存的信息全部消失，ROM为非易失性的，其信息可以长期保存，常用于存放一些固定的数据和程序，如计算机的自检程序、BIOS、BASIC解释程序等。 6. 简述“Cache-主存”和“主存-辅存”层次的区别。 解： “Cache-主存”“主存-辅存” 目的为了弥补主存速度的不足为了弥补主存容量的不足存储管理实现全部由专用硬件实现主要由软件实现 访问速度的比值 几比一几百比一 （第一级比第二级） 大小 典型的块（页）几十个字节几百到几千个字节 CPU对第二级的 可直接访问均通过第一级 访问方式 失效时CPU是否切换不切换切换到其它进程 7. 单级存储器的主要矛盾是什么？通常采取什么方法来解决？
第3章存储器习题与思考题 3-1. 什么是计算机的内存与外存，它们有什么区别？ 3-2. 简述存储器系统的层次结构，并说明为什么会出现这样的结构？ 3-3. 静态存储器和动态存储器的区别是什么，它们各有什么优缺点？ 3-4. 什么是RAM和ROM？ 3-5. RAM和ROM各自的特点是什么？ 3-6. DRAM为什么要刷新？ 3-7. ROM在计算机中的作用是什么？ 3-8. 什么是Cache?它的作用是什么？ 3-9. CPU与存储器连接时要注意哪几方面的问题？ 3-10. 什么是字扩展、位扩展和字位扩展？ 3-11. 存储器的性能指标有哪些？ 3-12. 常用的存储器地址译码方式有哪几种，各自的特点是什么？ 3-13. 某微机系统的RAM容量为4K×8位，首地址为4800H，求其最后一个单元的地址。3-14. 设有一个具有14位地址和8位数据的存储器，问： （1）该存储器能存储多少字节的信息？ （2）如果存储器由8K×8位RAM芯片组成需要多少片？ （3）需要多少位地址做芯片选择？ 3-15. 用16K×1位的DRAM芯片组成64K×8位的存储器，画出该存储器组成的逻辑框图。3-16. 在计算机系统中一个大的存储体可由多片小的存储芯片连接而成，现由INTEL 2114（1K×4bit）构成4K字节的存储体，假设CPU具有A0～A15地址线，A13、A14、A15通过74LS138部分译码选片，请问： （1）需要多少片2114？ （2）请问该连接方法的重叠区域是多少？ （3）请画出结构图。 3-17. 在8086系统中，若用1024×1位的RAM芯片组成16K×8位的存储器，需要多少芯片？3-18. 在8086系统中，用1024×1位的RAM芯片组成16K×8位的存储器，在CPU的地址总线 中有多少位参与片内寻址？多少位可做芯片的片选信号？ 3-19. 存储器芯片功耗的选择原则是什么？ 3-20. 概述8086CPU的存储器地址分配情况。
计算机组成原理题集含答案 题库题目总数：293 第一章单选题 1、控制器、运算器和存储器合起来一般称为（主机）： I/O部件 内存储器 外存储器 主机 2、冯?诺依曼机工作方式的基本特点是（按地址访问并顺序执行指令）：按地址访问并顺序执行指令 精确结果处理 存储器按内部地址访问 自动工作 3、输入、输出设备以及辅助存储器一般统称为（外围设备）： I/O系统 外围设备 外存储器 执行部件 4、计算机硬件能直接识别和执行的语言是（机器语言）： 高级语言 汇编语言 机器语言 符号语言 判断题
5、若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称数据字(错)。 6、若某计算机字是运算操作的对象，即代表要处理的数据，则称指令字（错）。 7、数字计算机的特点：数值由数字量（如二进制位）来表示，运算按位进行。（对） 8、模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的。（对） 填空题 9、系统软件包括：服务程序、语言程序、（操作系统）、数据库管理系统。 10、计算机系统的发展按其核心部件采用器件技术来看经历了五代的变化，分别是（电子管）、（晶体管）、（集成电路）、（大规模集成电路）、（巨大规模集成电路）五个部分。 11、计算机系统是一个由硬件和软件组成的多级层次结构，这通常由（微程序级）、（一般机器级）、（操作系统级）、（汇编语言级）和（高级语言级）等组成，在每一级上都可以进行（程序设计）。 12、计算机的软件一般分为（系统软件）和（应用软件）两大部分。 13、计算机的硬件基本组成包括（控制器）、（运算器）、（存储器）、（输入设备）和（输出设备）五个部分。 简答题 14、什么是存储容量？什么是单元地址？ 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。灭个存储单元都有编号，称为单元地址。 15、什么是外存？简述其功能。 外存：为了扩大存储容量，又不使成本有很大的提高，在计算机中还配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器，称为外存储器，简称外存。外存可存储大量的信息，计算机需要使用时，再调入内存。 16、什么是内存？简述其功能。 内存：一般由半导体存储器构成，装在底版上，可直接和CPU交换信息的存储器称为内存储器，简称内存。用来存放经常使用的程序和数据。。 17、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 取指周期中从内存读出的信息流是指令流，而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。 18、什么是适配器？简述其功能。 适配器是外围设备与主机联系的桥梁，它的作用相当于一个转换器，使主机和外围设备并行协调的工作。
第3章存储器层次结构 3.1知识要点总结 一、存储器分类 存储器是计算机中的记忆设备，用来存放计算机中的程序与数据。存储器的分类方法有很多种，比较常用的有以下几种： 1．按照存储介质分类 可以分为半导体存储器，磁表面存储器，光存储器。 2．按照存储方式分类 可以分为随机存储器，顺序存储器以及只读存储器。 （1）随机存储器（RAM） 存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。 （2）只读存储器（ROM） 一般是装入整机前事先写好的，整机工作过程中只能读出，而不像随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。ROM所存数据稳定，断电后所存数据也不会改变。 （3）顺序存储器 存储器内容只能按照某种顺序存储，典型的是磁带，磁盘是半顺序型。 3．按照信息的可保存性 可分为：（1）永久性存储器，在断电后信息还被保存。
（2）非永久性存储器，断电后，信息丢失。 一般磁性材料，光存储器以及ROM是永久性的，RAM是非永久性的。 4．按照在计算机系统的作用 分为缓冲存储器，控制存储器，主存储器，辅存储器。 二、存储器的层次化结构 1．存储器的结构 在计算机系统中，对存储器的要求是：容量大，速度快，成本低。但是在计算机中同时满足这三个需求，是存在矛盾的。为了解决这个矛盾，现代计算机中一般采用多级存储器结构，来尽可能的达到这个要求。 实际上，存储器的结构主要体现在“Cache—主存”与“主存—辅存”上。 （1）相对于CPU的运行速度来说，主存显得很缓慢，为了解决速度不匹配，这之间加上Cache作为缓冲，为了进一步提高CPU效率，可以使用两级Cache。 （2）对于主存来说，其存储容量有限，速度相对于辅存来说也快了很多，所以辅存通过主存来与CPU交换数据。 在存储体系中，Cache、主存能与CPU直接交换信息，辅存则要通过主存与CPU交换信息：主存与CPU、Cache，辅存都能交换信息。
题库题目总数：293 第一章 单选题 1、控制器、运算器和存储器合起来一般称为（）： I/O部件 内存储器 外存储器 主机 2、冯?诺依曼机工作方式的基本特点是（）： 按地址访问并顺序执行指令 — 精确结果处理 存储器按内部地址访问 自动工作 3、输入、输出设备以及辅助存储器一般统称为（）： I/O系统 外围设备 外存储器 执行部件 4、计算机硬件能直接识别和执行的语言是（）： 高级语言 ] 汇编语言 机器语言 符号语言 判断题 5、若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称数据字。 对 错 6、若某计算机字是运算操作的对象，即代表要处理的数据，则称指令字。 对 错 [ 7、数字计算机的特点：数值由数字量（如二进制位）来表示，运算按位进行。 对 错 8、模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的。 对 错 填空题 9、系统软件包括：服务程序、语言程序、、数据库管理系统。
10、计算机系统的发展按其核心部件采用器件技术来看经历了五代的变化，分别是、、、和。 11、计算机系统是一个由硬件和软件组成的多级层次结构，这通常由、、、和等组成，在每一级上都可以进行。 | 12、计算机的软件一般分为和两大部分。 13、计算机的硬件基本组成包括、、、和五个部分。 简答题 14、什么是存储容量什么是单元地址 15、什么是外存简述其功能。 16、什么是内存简述其功能。 17、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据 … 18、什么是适配器简述其功能。 19、什么是CPU简述其功能。 20、 冯诺依曼体系结构要点 第二章 单选题 1、下列数中最小的数为（）： （ 101001B 52Q 29D 233H 2、一个8位二进制整数，采用补码表示，且由3个“1”和5个“0”组成，则其最小值是（）： -127 -32 -125 -3 3、若某数x的真值为，在计算机中该数表示为，则该数所用的编码方法是（）码： （ 原 补 反 移 4、某数在计算机中用8421BCD码表示为0111 1000 1001，其真值是：
1.交叉存储器实质上是一种_模块式_存储器，它能_并行_执行_多个_独立的读写操作，（流水）方式执行多个独立的读写操作。 2.32位浮点数格式中,符号位为1位,阶以码为8位,尾数为23位。则它所能表示的最大规格表示范围规格化近零数非规格化近零数 3.IEEE754标准规定的64位浮点数格式中，一个浮点数由符号位S 1位、阶码E 11位、尾数M 52位三个域组成。其中阶码E的值等于指数的真值e加上一个固定偏移值+127。则它能表示的最大规格化正数为 4.一组相联映射的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共20位，其中主存字块标记应为9位，组地址应为5位，Cache地址共13位。 5.CPU存取出一条指令并执行该指令的时间叫（指令周期），它通常包含若干个（CPU周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。 3.十进制数在计算机内有两种表示形式：（字符串）形式和（压缩的十进制数串）形式。前者主要用在非数值计算的应用领域，后者用于直接完成十进制数的算术运算。 4.一个较完善的指令系统，应当有数据处理、数据存储、数据传送、程序控制四大类指令。 5.机器指令对四种类型的数据进行操作。这四种数据类型包括地址数值字符逻辑型数据。 6.CPU中保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器，指示下一条指令地址的寄存器是（程序寄存器，保存算术逻辑运算结果的寄存器是（数据缓冲寄冲器和（状态寄存器）。 12.挂接在总线上的多个部件（只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据;）。 13.在冯诺依曼体制中，计算机硬件系统是由输入设备、输出设备、控制器、存储器和运算器等五大部件组成。 14.补码加减所依据的基本关系是(X+Y)补=X补+Y补和(X-Y)补=X补+(-Y)补。 15.按照微命令的形成方式，可将控制器分为组合逻辑控制器和微程序控制器两种基本类型。 16.CPU对信息传送的控制方式主要分为直接程序传送方式、程序中断传送方式、DMA传送方式等3种。 18.半导体存储器分为静态存储器和动态存储器两种,前者依靠双稳触发器的两个稳定状态保存信息,后者依靠电容上的存储电荷暂存信息。 Cache和主存地址的映射方式有直接映射、全相连映射、组相连三种。 19.Cache常用的替换算法大致有最不经常使用LFU算法、近期最少使用LRU、随即替换。 20.动态存储器有三种典型的刷新方式，即集中刷新方式、分散刷新方式、异步刷新方式。 21.信息只用一条传输线，且采用脉冲传输的方式称为_串行传输_。 22.在指令的地址字段中，直接指出操作数本身的寻址方式，称为_立即寻址_。 23.CPU响应中断的时间是_一条指令结束_。中断向量地址是：中断服务例行程序入口地址的指示器 24.PCI总线的基本传输机制是_猝发式传输__。 25.中断向量地址是__中断服务子程序入口地址_。 26.系统总线按传输信息的不同分为地址总线、数据、地址控制三大类。 27.完整的指令周期包括取指、间址、执行、中断四个子周期，影响指令流水线性能的三种相关分别是结构、数据、控制相关。 28.计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。 29.对存储器的要求是容量大、速度快、成本低。为了解决这三方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构，即cache、主存和外存。CPU能直接访问内存cache、主存，但不能直接访问外存。主存储器的技术指标有存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽。磁表面存储器主要技术指标有_存储密度、存储容量、平均存取时间_和数据传输率。 30.若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是_数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数。 31.流水CPU 是由一系列叫做“段”的处理线路所组成，和具有m个并行部件的CPU相比，一个 m段流水CPU_具备同等水平的吞吐能力。 DMA 控制器按其_组成_结构，分为_选择_型和_多路_型两种。 32.为了运算器的_高速性_，采用了_先行_进位，_阵列_乘除法和流水线等并行措施。 33. 相联存储器不按地址而是按内容访问的存储器，在cache中用来存放行地址表，在虚拟存储器中用来存放页表和段表。 34.硬布线控制器的设计方法是：先画出指令周期流程图，再利用布尔代数写出综合逻辑表达式，然后用门电路、触发器或可编程逻辑等器件实现。 1.CPU中有哪几类主要寄存器，用一句话回答其功能。 答：A.数据缓冲寄存器(DR) B.指令寄存器(IR) C.程序计算器(PC) D.数据地址寄存器(AR) E.通用寄存器(R0～R3) F.状态字寄存器(PSW) 功能：执行指令、操作、时间的控制以及数据加工。 2.指令和数据都用二进制代码存放在内存中，从时空观角度回答CPU如何区分读出的代码是指令还是数据。 答：计算机可以从时间和空间两方面来区分指令和数据，在时间上，取指周期从内存中取出的是指令，而执行周期从内存取出或往内存中写入的是数据，在空间上，从内存中取出指令送控制器，而执行周期从内存从取的数据送运算器、往内存写入的数据也是来自于运算器。 3.PCI总线中三种桥的名称是什么？简述其功能。
计算机组成原理复习题要点 MCU + NP ECS的硬件是电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备。其中运算器和存储器称为CPU(MPU/uP)，CPU和内存储器称为主机。冯诺依曼型计算机采用了存储程序方案，这是计算机自动化工作的关键。 计算机的软件是计算机系统结构的重要组成部分。计算机软件一般分为系统软件和应用程序软件两大类。系统软件是指为了方便用户和发挥计算机的效率，向用户提供的一系列软件，它包括操作系统、语言类程序、各种服务性程序和数据库管理系统等，系统软件的作用是对计算机系统进行管理、调度、监控和维护。应用软件是为了解决科学计算或信息处理等而编制的程序，是计算机厂家或用户自己开发的程序。 计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由硬联逻辑、微程序机器级、实际机器级、操作系统虚拟机、汇编语言虚拟机、应用语言虚拟机组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。 1：计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。 2：早期将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器） 3：存储程序并按地址顺序执行，这是冯.诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键 4：计算机系统是一个由硬件、软件组成的多层次结构，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成。 5:CPU和内存称为主机。 2*3=6 10*011=10+100 1：负数的加法要利用补码化为加法来做，减法运算当然也要设法化为加法来做。 2：数的真值变成机器码时有四种表示方法：原码表示法、反码表示法、补码表示法、移码表示法。 3：移码主要用于表示浮点数的阶码E，以利于比较两个指数的大小和对阶操作。 4：尾数运算结果的符号位与最高数值为同值，应执行左规格处理。 存储器是计算机系统的记忆设备，用来存放程序和数据。出于对存储器大容量、低成本、高速度的要求，目前的计算机系统通常采用Cache-主存-辅存三级存储器体系结构。Cache-主存层次用于解决CPU与主存之间的速度匹配问题，从而提高数据的传输率。主存-辅存层次用于解决CPU与主存之间大容量与低成本之间的矛盾。三层存储器之间构成一个整体，从而满足不用应用的需要。 1：根据存储器在系统中的作用，可分为内部存储器、外部存储器；又可分为主存储器、高速缓冲存储器、辅助存储器、控制存储器。半导体存储器是内部存储器，磁盘是外部存储器，又是辅助存储器。 2：主存储器的性能指标主要是存储器容量、存取时间、存储周期和存储器带宽。 3：当两个端口的地址不相同时，在两个端口进行读写操作，一定不会发生冲突；当两个端口同时存取存储器同一个存储单元时，便发生读写冲突。当两个端口均为开放状态（BUSY为高电平）且存取地址相同时，发生读写冲突。 4：一个由若干个模块组成的主存储器是线性编址的。这些地址在各模块中如何安排，有两种方式：一种是顺序方式，一种是交叉方式。 5：交叉方式的存储器可以实现多模块流水式并行存取，大大提高存储器的带宽。 6：cache是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。并且发展成为多级cache体系，指令cache与数据cache分设体系。 7：地址映射方式有全相联方式、直接方式和组相联方式三种。 9：SRAM和DRAM都是半导体随机读写存储器，前者速度比后者快，但集成度不如后者高。二者的有点是：体积小，价格低廉，可靠性高，缺点是断电后不能保存信息。 10：闪速存储器能提供高性能，低功耗，高可靠性以及瞬时启动能力是一种全新的存储体系结构，因此可作为固态盘。 1：数据的寻址方式有：隐含寻址、立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、相对