计算机组成原理自学考试试卷

第三章 存储系统

一、 单选题

1. 计算机中表示地址时使用（ A ）

A. 无符号数 B. 原码 C. 反码 D. 补码 2. 运算器虽有许多部件组成，但核心部分是（ B ）

A．数据总线 B．算术逻辑单元 C．多路开关 D．通用寄存器 3、断电后，下列说法中，正确的是( A )。

A．ROM中的数据仍然存在 B．DRAM中的数据仍然存在 C．SRAM中的数据仍然存在 D．CD-ROM中的数据会丢失

4、一个8位的微型机系统以16位来表示地址，则该计算机系统有( D )个地址空间。A．128 B．256 C．1024 D．65536 5、磁盘存贮器的记录方式一般采用( C )。

A．归零制 B．不归零制 C．调频制 D.调相制 6、相联存贮器是按( B )进行寻址的存贮器。 A．地址指定方式 B．内容指定方式

C．堆栈存取方式 D．地址指定方式与堆栈存取方式结合 7、访问存储器时，读出的信息或将写入的信息要经过(A )。

A．数据寄存器 B．指令寄存器 C．累加器 D．地址寄存器 8、指令系统中采用不同寻址方式，其目的是( C )。 A．可以直接访问外存 B．实现存储程序和程序控制

C．缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 D．提供扩展操作码的可能，并降低指令译码难度 9. 主存储器和CPU之间增设高速缓冲器的目的是（ A ） A. 解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B. 扩大主存储的容量

C. 扩大CPU中通用寄存器的数量

D. 扩大CPU中通用寄存器的数量和主存储器的容量

10. 某计算机的字长为16位，它的存储容量为64KB，若按字寻址，其寻址范围是( B ) A. 0～32KB B. 0～32K-1 C. 0～64KB D. 0～64K-1 11、存储周期（ C ）存储时间。

A、大于 B、小于 C、略大于 D、略小于 12、CPU与主存之间以（B ）信号表示一次访存操作结束。

A、Busy B、Ready C、Write D、Read 13、静态存储器的功耗和集成度比动态存储器要（ A ）。

A、大、小 B、大、大 C、小、小 D、小、大 14、在三层次存储系统中不包括（ C ）。

A、辅助存储器 B、主存储器 C、寄存器 D、Cache 15、若操作数在寄存器中，寄存器号在指令中给出，则这种指令的寻址方式为(A ) A．寄存器寻址方式 B．寄存器间接寻址方式 C．寄存器基址寻址方式 D．寄存器变址寻址方式 16．存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于（ D ）

A．存放程序 B．存放软件 C．存放微程序 D．存放程序和数据 17．采用虚拟存储器的主要目的是（ B ）

A．提高主存储器的存取速度 B．扩大主存储器空间，并能进行自动管理 C．提高外存储器的存取速度 D．扩大外存储器的存储空间 18．EPROM是指（ D ）

A． 读写存储器 B．只读存储器

C．可编程的只读存储器 D．可擦除可编程的只读存储器 19．若RAM中每个存储单元为16位，则下面所述正确的是（ B ）

A. 地址线也是16位 B．地址线与16无关 C．地址线与16有关 D．地址线不得少于16位 20．计算机的存储器采用分级方式是为了（ B ）

A．减少主机箱的体积 B．解决容量、价格、速度三者之间的矛盾 C．保存大量数据方便 D．操作方便 21．需要进行刷新处理存储器的是（ C ）

A. ROM B. EPROM C. DRAM D. SRAM

22. 某芯片,其容量512×8位,除电源和接地端,该芯片引出线的最小数目应为（ D A. 23 B. 25 C. 50 D. 19 23、存贮周期是指( C )。

A．存贮器的读出时间 B．存贮器的写入时间

C．存贮器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔 D．存贮器进行连续写操作所允许的最短时间间隔 24、存贮单元是指( B )。

A．存放一个二进制信息位的存贮元 B．存放一个机器字的所有存贮元集合 C．存放一个字节的所有存贮元集合 D．存放两个字节的所有存贮元集合 25、在一般微处理器中，( D )包含在CPU中。

A．主内存 Ｂ．外存 Ｃ．主存储器 Ｄ． Cache 26、DRAM是指( C )。

A．随机访问存储器 Ｂ．顺序访问存储

） Ｃ．动态随机访问存储器 Ｄ．静态随机访问存储器

27、计算机中的地址总线共有24位，则该机器可访问的内存最大为( D )。 A．1MB Ｂ．24MB Ｃ．4MB Ｄ．16MB 28、存贮器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来( C )。

A．存放数据 Ｂ．存放程序 Ｃ．存放数据和程序 Ｄ．存放微程序 29、CPU不能直接访问的是( D )。

A．RAM Ｂ．ROM Ｃ．内存 Ｄ．外存 30、采用虚拟存储器的目的是( D )。

A．提高外存的速度 B．提高主存速度 C．扩大外存容量 D．扩大内存的寻址空间 31、SRAM是指( D )，

A．随机访问存储器 B．顺序访问存储器 C．动态随机访问存储器 D．静态随机访问存储器 32、计算机中的存储器系统是指( D )。

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 33、“640K存储器”是指下列( D )。

A.40×23Bytes的存储器 B．640×23 Bits的存储器 C．640×210Bits的存储器 D．640×210Bytes的存储器 34、存储单元是指（ A ）

A．存放一个机器字的所有存储元 B．存放一个二进制信息位的存储元 C．存放一个字节的所有存储元的集合 D．存放两个字节的所有存储元的集合 35、在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由（ D ）完成地址映射。 A．程序员 B．编译器 C．装入程序 D．操作系统

36、某计算机字长32位，其存储容量是4MB，若按字编址，它的寻址范围是（ A ） A.0～1MW B.0～1MB C.0～4MW D.0～4MB

二、 填空题

1．EPROM是指 可擦写可编程的ROM 。 2．刷新的方式有两种，集中和 分布 。 3. 堆栈中数据的存取顺序是 先进后出 。

4、连续启动两次独立的存储器操作所需时间间隔的最小时间称为 存储周期 。 5．动态RAM靠电容存储电荷存贮信息, 使用时需不断 刷新 才能使信息保持。 6．层次化存储体系涉及到主存、辅存、Cache和寄存器，

按存取时间由短至长的顺序是 寄存器、Cache、主存、辅存 。

7．设Cache的存取时间为tc，命中率为h，主存的存取时间为tm，则平均存取时间为

h*tc+(1-h)*(tc+tm) 。

8．对存储器的访问包括读、 写 两类。

9、存储器中可容纳的 信息数量 ，称为存储器的容量。

10、统—编址法就是 存储器地址映射外设 的输入输出方法。 11、由于主存储器需要较高的速度，故—般都采用 半导体电路 来实现。 12、数据的存储一般是以 字 为单位进行的。

13、位扩展法这种方式没有选片要求，只对 数据位数 进行扩展。

三、 名词解释

1、RAM：即随机存储器，有三个特点：常规下可读可写，断电后信息丢失，访问时间与单

元物理位置无关。

2、段式管理：把主存按段分配的存储管理方式称为段式管理。段式管理是一种模块化的存

储管理方式。

3、DRAM：动态RAM，是利用半导体器件内部的分布电容来保存信息，以电容充电的正、

负性来表示“0”、“1“信息。DRAM的特点是集成度高、价格便宜，但需要刷新操作。DRAM适合于做大容量主存中的RAM。

4、写回法：即写cache时不写主存，而当cache数据被替换出去时才写回主存。写回法cache

中的数据与主存中的数据不一致。

5、组相联映像：存储空间分成若干组，组间是直接映象，组内采用全相联映象。 6、全相联映像：任何虚页都可以调进内存(主存)中的任意页面位置，这种映像规则称为全

相联映像。

7、访存局部性：程序对存储空间的90％的访问局限于存储空间的10％的区域中，而另外

10％的访问则分布在存储空间的其余90％的区域中，这—规律称为访存局部性规律。

四、 简答题

1、计算机的存储器为什么有内存与外存之分？

计算机的存储器分为内存与外存，主要是从速度和价格上考虑的结果。

在存储器介质中，半导体存储介质的存储密度高，信息的存入和取出的速度快，但存储成本高，在电源断开后存储的信息会丢失。

而光、磁等介质则容量大，成本较低，掉电后信息不会丢失，但是读写速度慢。为了用最合理的成本实现最大的存储容量，存储器采用半导体存储器来做主存满足系统对速度的要求；采用光、磁存储器作外存，来满足系统对容量的需要。

2、在大数端存储方式下，向存储器中地址为1000的地方写入个32位的字1267AB92H，然后分别从存储器中地址分别为1000，1001，1002，1003的单元读取四个字节。问这四个字节的内容分别是什么?

答：大数端存储方式是将最低字节存储在最大地址位置，所以 1000单元中的内容是12H 1001单元中的内容是67H 1002单元中的内容是ABH 1003单元中的内容是92H

3、已知某存储器芯片容量为4K×4bit，问： ⑴ 该存储器芯片的引脚最少为多少？

⑵ 构成32K×8bit的存储系统需多少块该芯片？

解：⑴ 该芯片容量为4K×4bit,故地址线12根,数据线4根,加上CS、R/W、VCC、GND, 该

芯片的引脚最少为20根。 ⑵共需芯片数:32K*8/4K*4=16(片)。 4、比较动态RAM和静态RAM。

静态RAM利用双稳态触发器来保存信息,只要不断电,信息不会丢失。动态RAM利用MOS电容存储电荷来保存信息,使用时需不断给电容充电才能使信息保持。静态RAM集成度低,但功耗较大,动态RAM集成度高,功耗小,主要用于大容量存储器。 5、画出存储器系统的层次结构，并加以说明。

一个完整的存储器系统按层次来分类,可分为主存储器、高速缓冲存储器Cache和辅存储器。主存储器用来存放计算机运行期间所需要的程序和数据；Cache位于主存和CPU之间，用来存放正在执行的程序和数据，以便CPU高速地使用它们；辅存也称外存储器，用来存放当前暂不参与运行的程序和数据，以及一些需要永久保存的信息，辅存设在主机外部,容量极大且成本很低，但存取速度较低，而且CPU不能直接访问它，必须通过专门的程序与主存进行成批的信息交换，待信息调入主存，CPU才能使用它。

CPUCache主存

辅存

6、存储器芯片的容量通常用a×b的方式表示，其中a为字数，b为每个字的位数。如果问以下几种存储器芯片分别有多少地址线和数据线?

(1)2K×16 (2)64K×8 (3)16M×32 (4)4G×4 解：(1)因为2K=211，所以地址线为11，数据线为16。 (2)因为64K=216，所以地址线为16，数据线为8。 (3)因为16M=224，所以地址线为24，数据线为32。

(4)因为4G=232，所以地址线为32，数据线为4。 7、什么叫刷新？动态存储器为什么需要刷新？

为了保证存储信息不遭破坏,每隔一定的时间对电容进行充电的过程称为刷新。

动态RAM利用MOS电容存储电荷来保存信息,随着时间的增加,其电荷会逐渐漏掉,从而使存储的信息丢失,因此使用时需进行刷新,即不断给电容充电才能使信息保持。 8、比较“主存—辅存”、“Cache—主存”层次的不同点。

“主存—辅存”，“Cache—主存”层次有很多相似之处,都基于程序局部性原理。

⑴相同点:①出发点相同, 二者都是为了提高存储系统的性能/价格比而构造的层次存储体系②原理相同,都是利用了程序运行时的局部性原理把最近常用的信息块从相对慢速而大容量的存储器调入相对高速而小容量的存储器。

⑵不同点: ①目的不同,Cache主要解决主存与CPU的速度差异问题,而辅存主要解决存储容量问题。②未命中时的损失不同,虚存未命中时的损失要远大于Cache未命中时的损失。③数据通路不同。 9、什么是组相联映像？

将虚存空间与主存空间均分组，虚存每组只能调进实存的一个特定组(即组间采用直接映像)；

每组又分成若干页（各组的页面数都相同），组内各页在虚实存之间按全相联方式映像。 虚存的一页可调进特定的实存组内的任意一个页面中。这种方式命中率介于上两种方式之中，但地址交换过程的速度比全相联方式快。 10、什么是多体交叉编址？

这种编址方法是主存的低K位确定一个模块(共有2k个模块)，高m位指定该块内的地址。 连续的几个地址(即存储单元)依次分布在连续的几个模块内，而不是在同一个模块内，故称为多体交叉编址(因为在2k个模块上交叉编址，又称为模2k交叉编址)。

于是CPU要访问主存的几个连续地址时可使这几个模块同时工作，使整个主存的平均利用率得到提高。

11、简述Cache中的三种地址映像方式及各自特点。

⑴直接映像。优点:实现简单,只需利用主存地址按某些字段直接判断;缺点:不够灵活,主存的2个字块只能对应唯一的Cache字块,降低了命中率。

⑵全相联映像。允许主存中的每一个字块映像到Cache的任何一个字块。 ⑶组相联映像。是直接映像和全相联映像的一种折衷方案。

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五、 综合题

1、 Intel2114(1Kx4bit)芯片有片选端(CS*)和写允许端(WE*)，试用2114存储芯片构成1K×l6bit的存储器(画出结构图)。 解：

A１５~A１２A１１~A８A７~A４A３~A０2114211421142114CS*片选Ｒ／ＷWE*A9~A0 2、有一Cache的容量为2K字,每块为16字,问: ⑴ 该Cache可容纳多少块?

⑵ 如果主存的容量是256K字,则有多少块? ⑶ 主存的地址有多少位? Cache的地址有多少位?

⑷ 在直接映射方式下,主存中的第i块映射到Cache中哪一块? 解：⑴Cache的容量为2K字,每块为16字,则Cache中有2048/16=128块。 ⑵如果主存的容量是256K字,则有256*1024/16=16384块。

⑶因为主存的容量是256KW=2W,所以主存地址有18位, Cache的容量为2K字,所以,

Cache的地址有11位。

⑷在直接映射方式下,主存中的第i块映射到Cache中的第i mod 128块。

3、已知某16位机的主存采用半导体存贮器，地址码为20位，若使用8K×8位RAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块形式，问： ⑴若每个模块为128KW，共需几个模块？ ⑵每个模块内共有多少片RAM芯片？

⑶主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择各模块？ 答：⑴2=1MW,1MW/128KW=8,所以,共需8个模块。

⑵128KW/8K*8=32(片)。 ⑶共需8*32=256片。

每两个8位RAM构成一个8K*16位的RAM组,16组构成一个128KW的模块,共八个模块,通过三八译码器来选择模块。

4、请用16×4bit的存储器芯片构成一个64KB的存储器系统。其中地址总线为A0~An， 数据总线为D0~D7，读写控制线为R/W。请画出芯片级逻辑框图，注明各种信号线，写出各片选信号逻辑式。

CS0=A15A14 ； CS1= A15A14 ； CS2= A15A14 ； CS3= A15

20

18

Y1二~四译码器Y2Y3A0~A13cscscscscscscscscsR/wR/wR/wR/wR/wR/wR/wR/wD0~D3D4~D7D0~D3D4~D7D0~D3D4~D7D0~D3D4~D7DBD0~D7

5、列举出三种存储器的分类方法？并举例说明。 （1）按存储介质分类；如半导体存储器、磁表面存储器 （2）按存取方式分类；如随机存取（RAM）、顺序存取（磁带）

（3）按信息的可保护性分类；如非永久记忆存储器（RAM）、永久记忆存储器（ROM） 6、设有一个具有14位地址和8位字长的存储器。 要求： （1）该存储器能存储多少字节的信息？

（2）如果由4K×4位的RAM芯片组成，需要多少片？采用的是何种扩展方法？

（1）存储器存储单元的个数=2=16*1024=16384字节

（2）存储器是16K×8位，所以需4K×4位的RAM芯片的数量=16K*8/(4K*4)=8(片)采用的是字位扩展方法。

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