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1、 B． RAM 是隨機(jī)存取存儲器的簡稱 D. 一般計算機(jī)內(nèi)存大量使用靜態(tài) RAM B.硬磁盤存儲器 D． CD— ROM B.增加存儲單元數(shù)量 C.降低存儲器的平均價格 B. 一定可以改寫 C.以上都不對 B． CD— ROM D.動態(tài)存儲器 B.地址線為32根，數(shù)據(jù)線為16根 D.地址線為16根，數(shù)據(jù)線為64根 ） B.指令寄存器 D． ROM B． ROM D.累加器 ） B.主存與輔存速度不匹配 D.主存與CPU速度不匹配 B.靜態(tài)存儲器和動態(tài)存儲器 D.內(nèi)存儲器和外存儲器 第 6 章 存儲器和存儲體系 【考試透視】 本章主要考核主

2、存儲器基本工作原理， RAM 的結(jié)構(gòu)、組織及其應(yīng)用， ROM 的工作原理及其應(yīng)用，外存 儲器工作原理，存儲系統(tǒng)。了解存儲器的概念、作用，存儲器的性能指標(biāo)，存儲器的基本分類及層次概念， 主存儲結(jié)構(gòu)、組成及其基本操作，存儲陣列，地址譯碼系統(tǒng)；半導(dǎo)體 RAM 的工作原理， RAM 的組織； ROM 的工作原理；外存的組成，外存介質(zhì)，磁帶、磁盤（軟、硬盤）的存儲原理和工作原理，光盤的存儲原理； 存儲體系，多級存儲，Cache技術(shù)，虛擬存儲技術(shù)等。 【同步跟蹤強(qiáng)化訓(xùn)練】 單項選擇題 1. 以下關(guān)于 RAM 的說法，錯誤的是（ ） A． RAM 是一種半導(dǎo)體存儲器 C.靜態(tài)RAM不需要刷

3、新且存取速度快 2. 外存儲器存 / 取速度最快的是（ ） A.磁帶存儲器 C.軟磁盤存儲器 3. RAM 芯片串聯(lián)的目的是（ ） A .增加存儲器字長 C.提高存儲器的速度 4. 可編程的只讀存儲器（ ） A.不一定可以改寫 C. 一定不可以改寫 5. 需要刷新的是（ ） A.只讀存儲器 C.靜態(tài)存儲器 6. 某存儲器容量為32Kx 16位，則（ ） A.地址線為16根，數(shù)據(jù)線為32根 C.地址線為15根，數(shù)據(jù)線為16根 7. 訪問存儲器時，讀出的信息或?qū)懭氲男畔⒁?jīng)過（ A.數(shù)據(jù)寄存器 C.地址寄存器 8. 通常計算機(jī)的內(nèi)存儲器可采用（ ） A．

4、RAM 和 ROM C． RAM 9. 在多級存儲體系中，虛擬存儲器解決的問題是（ A.主存容量不足 C.輔存與CPU速度不匹配 10. 組成計算機(jī)的存儲系統(tǒng)的是（ ） A.半導(dǎo)體存儲器和磁表面存儲器 C． RAM 和 ROM 11. 下列關(guān)于磁性存儲器的敘述，正確的是（ ） A.磁芯存儲器是ROM的一種 B.磁芯存儲器主要利用磁介質(zhì)具有矩形磁滯回線的原理存儲數(shù)據(jù) C.磁芯存儲器是目前常見的存儲器之一 D.以上說法都不對 12. CPU不能直接訪問的是（ ） A. RAM B. ROM C,內(nèi)存 D.外存 13 .常用的虛擬存儲系統(tǒng)由 兩級存儲器組成，其中輔存

5、是大容量的磁表面存儲器。 A.主存一輔存 B.快存一主存 C.快存一輔存 D.通用寄存器一主存 14 .某計算機(jī)字長是16位，它的存儲容量是1MB,按字編址，它的尋址范圍是（ ） A. 512K C. 512KB 15 .關(guān)于主存，以下敘述正確的是（ ） A.主存比輔存小，但存取速度快 C.主存比輔存小，且存取速度慢 16 .下列說法正確的是（ ） B. 1M D. 1KB B.主存比輔存大，且存取速度快 D.主存比輔存大，但存取速度慢 A.半導(dǎo)體RAM信息可讀可寫，且斷電后仍能保存記憶 B.半導(dǎo)體RAM屬易失性存儲器，而靜態(tài) RAM的存儲信息是不易失的 C.靜

6、態(tài)RAM、動態(tài)RAM都屬易失性存儲器，前者在電源不掉時，不易失 D.靜態(tài)RAM不用刷新，且集成度比動態(tài) RAM高，所以計算機(jī)系統(tǒng)上常使用它 17 .若主存每個存儲單元16 bit,則下述正確的是（ A.地址線也是16位 C.地址線與16有關(guān) 18 .存儲器是計算機(jī)系統(tǒng)的記憶設(shè)備，它主要用來（ A.存放程序 C.存放數(shù)據(jù)和程序 19 .要構(gòu)造2Kx 8bit的內(nèi)存，可以使用（ ） A. 1KX 8 bit進(jìn)行并聯(lián) C. 2Kx 4 bit進(jìn)行并聯(lián) 20 .程序訪問的局限性是采用 的依據(jù) A.緩沖 C.虛擬內(nèi)存 21 .采用虛擬存儲器的目的是（ ） A.提高主存速度

7、 C.擴(kuò)大存儲器的尋址空間 22 .關(guān)于主存，以下敘述正確的是（ ） A.主存的存取速度可與 CPU匹配 B.主存是RAM,不包括ROM C.輔存中的程序需要調(diào)入主存才能運行 D.若指令的地址碼為 20位，則主存容量一定是 23 .主存與輔助的區(qū)別不包括（ ） A.是否按字節(jié)或字編址 C.能否運行程序 24 .虛擬存儲器將 的地址空間統(tǒng)一編址。 ） B.地址線與16無關(guān) D.地址線不得少于 16位 ） B.存放數(shù)據(jù) D.存放微程序 B. 4Kx 8 bit進(jìn)行串聯(lián) D. 2Kx 4 bit進(jìn)行并聯(lián) B. Cache D.外存 B.擴(kuò)大外存的存取空間 D

8、.以上均正確 1MB B.能否長期保存信息 D.能否由CPU直接訪問 B.主存和輔存 A.程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器 C.主存和高速緩沖寄存器 25 .某硬盤盤片由四片組成，則它的磁頭數(shù)為（ A. 6個 C. 12 個 26 .存儲器是計算機(jī)系統(tǒng)的記憶部件，它主要用來（ A.存放程序 C.存放數(shù)據(jù)和程序 27 . RAM芯片并聯(lián)的目的是（ ） A .增加存儲器字長 C.提高存儲器的速度 28 .以下關(guān)于ROM的說法，錯誤的是（ ） A. ROM是只讀存儲器的簡稱 B.斷電以后ROM中的信息不會丟失 C. ROM的電路比RAM的電路復(fù)雜 D.內(nèi)存儲器和只讀存

9、儲器 ） B. 8個 D.不少于6個 ） B.存放數(shù)據(jù) D.存放微程序 B.增加存儲單元數(shù)量 D.降低存儲器的平均價格 D.掩月M式ROM的特點是其存儲內(nèi)容出廠時由生產(chǎn)廠家一次制成，用戶不能修改 29 .在虛擬存儲器中，當(dāng)程序正在執(zhí)行時，由 完成地址轉(zhuǎn)換。 A.程序員 C.操作系統(tǒng) 30 .在ROM存儲器中必須有 電路。 A.數(shù)據(jù)寫入 C.地址譯碼 31 .計算機(jī)內(nèi)存儲器可以采用（ ） A. RAM 和 ROM C.只有RAM 32 .下列說法正確的是（ ） A. 0磁道是磁盤最內(nèi)側(cè)的那條磁道 C. 0磁道是磁盤中間的那條磁道 33 .磁盤和磁帶都屬

10、于磁表面存儲器，按存取方式分（ A.二者都是順序存儲的 C.二者都是直接存儲器 34 .活動頭磁盤存儲器的平均存取時間是指（ A.最大找道時間加上最小找道時間 C.平均找道時間加上平均等待時間 35 .相聯(lián)存儲器是按 進(jìn)行尋址的存儲器。 A.地址指定方式 C.內(nèi)容指定方式 36 . EPROM是指（ ） A .隨機(jī)讀寫存儲器 C.可編程的只讀存儲器 64K,按字編址，它的尋址范圍是（ 37 .某計算機(jī)字長是16位，它的存儲容量是 B.編譯器 D.累加器 B.再生 D.刷新 B.只有ROM D. RAM 和 SAM B. 0磁道是磁盤最外側(cè)的那條磁道

11、D.以上說法都不對 ） B.前者是順序存儲器，后者是直接存儲器 D.前者是直接存儲器，后者是順序存儲器 ） B.平均找道時間 D,平均等待時間 B.堆棧存取方式 D.地址指定方式與堆棧存取方式結(jié)合 B.只讀存儲器 D.可擦可編程的只讀存儲器 A. 32K B. 32KB C. 16K D. 16KB 38.某RAM芯片，其容量是512X8bit,除電源線和接地線外該芯片引腳的最少數(shù)目是（ ） A. 21 B. 19 C. 17 39 .雙極型和MOS型存儲器（ ） A.屬于磁存儲器 C.都屬于半導(dǎo)體存儲器 40 .由于磁盤上內(nèi)部磁道較外部磁道短，在處理存

12、儲數(shù)量時（ A.內(nèi)部磁道存儲信息比外部磁道存儲信息少 B.無論哪條磁道，存儲信息均相同 C.內(nèi)部磁道扇區(qū)少，是它的存儲信息少于外部磁道 D.各磁道扇區(qū)數(shù)相同，但內(nèi)部磁道上每扇區(qū)記錄信息少 41 . CPU通過指令訪問主存所用的程序地址叫做（ A.邏輯地址 C.真實地址 42 .訪問存儲器時，讀出的信息或?qū)懭氲男畔⒁?jīng)過（ A.數(shù)據(jù)寄存器 C.地址寄存器 43 .有關(guān)高速緩沖存儲器 cache的說法正確的是（ A.只能在CPU以外 C.只能在CPU以內(nèi) 44 .在活動頭磁盤存儲器中，信息寫入或讀出磁盤是以 A.并行方式 C.串一并行方式 45 .磁盤存儲器的記

13、錄方式一般采用（ ） A.歸零制 C.調(diào)頻制 46 .和外存儲器相比，內(nèi)存儲器的優(yōu)點是（ ） A.容量大，速度快，成本低 C.容量小，速度快，成本高 47 .存儲周期是指（ ） A.存儲器的讀出時間 B.存儲器的寫入時間 C.存儲器進(jìn)行連續(xù)讀和寫操作所允許的最短時間間隔 D.存儲器進(jìn)行連續(xù)寫操作所允許的最短時間間隔 D. 18 B.分別屬磁存儲和半導(dǎo)體存儲器 D.都屬于磁存儲器 ） ） B.物理地址 D.偏移地址 ） B.指令寄存器 D.累加器 ） B. CPU內(nèi)外都可以設(shè)置Cache D.若存在Cache, CPU就不能再訪問內(nèi)存 進(jìn)行的。

14、 B.串行方式 D.并一串行方式 B.不歸零制 D.調(diào)相制 B.容量大，速度快，成本高 D.容量小，速度慢，成本高 48.某微型計算機(jī)系統(tǒng)，其操作系統(tǒng)保存在軟磁盤上，其內(nèi)存儲器應(yīng)該采用（ A. RAM B. ROM C. RAM 和 ROM D. CCD 49.下列說法不正確的是（ ） A.隨機(jī)存儲器可隨時時，訪問時間與單元的物理位置無關(guān) B.在訪問隨機(jī)存儲器時，訪問時間與單元的物理地址無關(guān) C.內(nèi)存儲器中，隨機(jī)存儲器內(nèi)可存放基本輸入輸出系統(tǒng)（ BIOS） D.隨機(jī)存儲器和只讀存儲器可以統(tǒng)一編址 50 .在程序的執(zhí)彳亍過程中，Cache與主存的地址映射是由（ ）

15、A.操作系統(tǒng)來管理的 B.程序員調(diào)度的 C.由硬件自動完成的 D.編譯器完成的 51 .與活動頭磁盤存儲器相比，固定頭磁盤存儲器的特點是（ A.不需要找道，速度快，所用磁頭多 C.不需要找道，速度慢，所用磁頭少 52 .磁盤存儲器的等待時間通常是指（ ） A.磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需的時間 C.磁盤旋轉(zhuǎn)1/3周所需的時間 53 .某存儲芯片為2Kx 8 bit,在按字節(jié)編址首地址為 A. 28FFH C. 3201H 54 .采用八體并行交叉存儲器，設(shè)每個體的存儲容量為 確的是（ ） 55 需要找道，速度慢，所用磁頭少 D.需要找道，速度快，所用磁頭多 B.磁盤旋轉(zhuǎn)半周所

16、需的時間 D.磁盤旋轉(zhuǎn)2/3周所需的時間 2800H,那么它的末地址是（ ） B. 2FFFH D. 432FH 32Kx 16位，存取周期為 400ns,在以下說法中正 A.在400ns內(nèi)，存儲器可向CPU提供27位二進(jìn)制信息 B.在50ns內(nèi)，存儲器可向 CPU提供27位二進(jìn)制信息 C.在400ns內(nèi)，存儲器可向CPU提供28位二進(jìn)制信息 D.在50ns內(nèi)，存儲器可向CPU提供28位二進(jìn)制信息 55.在磁盤和磁帶兩種磁表面存儲器中，存取時間與存儲單元的物理位置有關(guān)，按存儲方式分（ ） A.二者都是順序存取 B.磁盤是隨半機(jī)順序存取，磁帶是順序存取 C.磁帶是隨

17、機(jī)半順序存取，磁盤是順序存取 D.二者都是半順序存取 56.存儲字是指（ ） A.存放在一個存儲單元中的二進(jìn)制代碼組合 B.存放在一個存儲單元中的二進(jìn)制代碼個數(shù) C.存儲單元的集合 D.存儲單元的個數(shù) 57 .在多級存儲體系中，"Cache主存”結(jié)構(gòu)解決的問題是（ ） A.主存容量不足 B.主存與輔存速度不匹配 C.輔存與CPU速度不匹配 D.主存與CPU速度不匹配 58 .下列敘述不正確的是（ ） A.隨機(jī)存儲器可隨時存取信息，掉電后信息丟失 B.在訪問隨機(jī)存儲器時，訪問時間與單元的物理位置無關(guān) C.內(nèi)存儲器中，隨機(jī)存儲器內(nèi)可存放基本輸入輸出系統(tǒng)（ BIOS） D

18、.隨機(jī)存儲器和只讀存儲器可以統(tǒng)一編址 59 .相聯(lián)存儲器是按 進(jìn)行尋址的存儲器。 A.地址指定方式 B.內(nèi)容指定方式 C.堆棧存取方式 D.主存存取方式 60 .某一 RAM芯片，其容量為 512X8位，除電源線和接地端外，該芯片芯片引出線的最小數(shù)目應(yīng)為 （） A. 32 B. 25 C. 27 C. 19 61 .某計算機(jī)的字長是16位，它的存儲容量是 64KB,若按字編址，那么它的尋址范圍是（ ） A. 0 64K B. 0 32K C. 0 16K D. 0 16KB 62 .存儲單元是指（ ） A.存放一個二進(jìn)制信息位的存儲元 B.存放一個機(jī)器字的所有存儲元集

19、合 C.存放一個字節(jié)的所有存儲元集合 D.存放兩個字節(jié)的所有存儲集合 63.磁盤緩沖區(qū)位于（ ） A.主存 C. cache 64 .若主存每個存儲單元16bit,則下述正確的是（ A.地址線也是16位 C.地址線與16有關(guān) 65 .存儲字長是指（ ） A.存放在一個存儲單元中的二進(jìn)制代碼組合 B.存放在一個存儲單元中的二進(jìn)制代碼個數(shù) C.存儲單元的集合 D.存儲單元的集合 66 .下述說法中正確的是（ ） A. EPROM是可改寫的，因而也是隨機(jī)存儲器的一種 B. EPROM是可改寫的，但它不能作為隨機(jī)存儲器用 C. EPROM只能改寫一次，故不能作為隨機(jī)存

20、儲器用 D. EPROM是不可改寫的 B.磁盤 D.按用戶要求而定 ） B.地址線與16無關(guān) D.地址線不得少于 16位 67.在虛擬存儲器中，當(dāng)程序正在執(zhí)行時，完成地址轉(zhuǎn)換的是（ ） A.程序員 B.編譯器 C.操作系統(tǒng) D.裝入程序 68.和動態(tài)MOS存儲器比較，雙極型半導(dǎo)體存儲器的性能是（ ） A.集成度低，存取周期塊，位平均功耗大 B.集成度低，存取周期慢，位平均功耗小 C.集成度高，存取周期塊，位平均功耗大 D.集成度高，存取周期慢，位平均功耗小 69 . 磁盤上每個 對應(yīng)一磁頭。 A.記錄面 C.磁道 70 .設(shè)計算機(jī)字長16位，主存以字編址，則（

21、A.地址線有16條 C.數(shù)據(jù)線有16條 71 .磁表面存儲器（ ） A.屬于非永久性存儲器 C.斷電后不能保持信息 B.柱面 D.扇區(qū) ） B.地址線有32K條 D.數(shù)據(jù)線有32K條 B.需要不斷刷新和再生 D.需要通過磁頭來讀寫信息 72 .用戶程序所放的主存空間屬于 存儲器。 A.隨機(jī)存取 B.順序存取 C.只讀 D.直接存取 73 .可用作主存的存儲器是（ ） A.半導(dǎo)體 B. Cache C.順序存取 D.直接存取 74.某存儲器16Kx 32 bit,則它的地址線為 條，數(shù)據(jù)線為 條 A. 14,32 B. 16,32

22、 C. 32,48 D. 48,128 75.在外存儲器中，信息保存時間最長的是（ ）。 A.磁帶 B.硬磁盤 C.光盤 D.軟磁盤 二、填空題 1. 按存取方式分類，可將內(nèi)存儲器分為 和,微機(jī)中基本輸入輸出（BIOS）存 于前者；可將外存儲器分為 （SAM）和直接存儲器。常見的磁盤存儲器，光盤存儲器 都屬于。 2. CPU訪問內(nèi)存時，首先是把地址通過地址

23、總線送到存儲器的 ,由 將地 址轉(zhuǎn)換為地址線上的控制信號 。 3. 雙譯碼方式將整個譯碼功能分為 X向和丫向兩個譯碼器。兩個方向的字線交叉選擇一個存儲單元。如 地址位數(shù)=10且平均分配時，將有 根譯碼線。 4. 虛擬存儲器必須建立在 結(jié)構(gòu)上。 5. 動態(tài)MOS型半導(dǎo)體記憶單元是靠 上是否存儲 來表示“1”和“ 0”的。 6. 為了兼顧速度、容量和價格的要求，計算機(jī)存儲體系一般由 、主存和 組成三 級存儲系統(tǒng)。 7. 虛擬存儲器的地址格式有 地址格式即段式（或稱頁式）地址與 地址格式即段頁 式地址兩種。 8. MOS型半導(dǎo)體隨機(jī)存儲器可分為 和 兩種，后者在使用過程中每 2m

24、s內(nèi)要刷新 一次。 9. 某16位字長的微型機(jī)，若存儲容量為 512KB （按字節(jié)編址，即每個字節(jié)有一個地址），則主存的地址 寄存器MAR至少應(yīng)有 位，CPU中數(shù)據(jù)緩沖寄存器應(yīng)是 位。 10. CPU訪問主存某個單元時，先將該單元的地址送到 ,再由 轉(zhuǎn)換成控制信號。 11. 存儲地址的譯碼有兩種方式：一是 譯碼方式，二是 譯碼方式。對 20位地址 碼，前者需要 條地址線；后者需要 條地址線。 12. 利用RAM芯片的位并聯(lián)可實現(xiàn)主存 的擴(kuò)展，利用 RAM芯片的串聯(lián)可實現(xiàn)主存 的 13. 虛擬存儲器通常由 和 兩級存儲器系統(tǒng)組成。在使用中，必須把虛擬存儲 器中 地址變換到主存中

25、，變?yōu)?地址，這個過程叫 。 14. 如有一臺計算機(jī)的存儲器為 256K,若首地址為00000H，那么末地址的16進(jìn)制表示是 H。 15. 與軟盤相比，光盤的容量 ,存取數(shù)據(jù)的速度 ，性能價格比 。 16. 在主存、磁盤、光盤、 Cache中存取時間速度最慢的是 ,容量最小的是 。 17. 要組成容量為4Kx 8位的存儲器，需要 片4Kx 1位的靜態(tài)RAM芯片并聯(lián)，或者需要 片 1KX 8的靜態(tài) RAM芯片串聯(lián)。 18. 典型的靜態(tài) MOS型半導(dǎo)體記憶單元是由 6個MOS型場效應(yīng)管構(gòu)成的 結(jié)構(gòu)，保證記憶單 元始終處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，因此它不需要信息的 。 19. 性能價格比是衡量存儲器

26、的綜合性指標(biāo)，一般用 來表示。 20. 存儲器的特點是其內(nèi)存內(nèi)容由生產(chǎn)廠家一次制成的，用戶不能對其內(nèi)容進(jìn)行修改。 三 計算題 1. 某磁帶長 2400 英尺，記錄密度 6250bpi 。若表面并行可記錄 7 道，求此磁帶總共記錄信息量是多少 bit。 2. 假設(shè)Cache—主存體系中，Cache的存取周期為5ns,主存的存取周期為 40ns,計算下列問題： (1)若CPU訪問Cache的命中率90%, CachL主存體系的平均存取周期為多少？ (2)若要Cache一主存體系的平均存取周期達(dá)到 10ns,問CPU訪問Cache的命中率至少有多少？ 3. 某硬盤參數(shù)為：16個磁頭，

27、904個柱面，每柱面 46個扇區(qū)，每扇區(qū)可記錄 512B,求它們的容量。 4. 某存儲芯片容量為8KB。若CPU為8位機(jī)，地址線16條。問： ( 1) CPU 的直接尋址空間是多少？ (2)若對存儲器以字節(jié)編址，使用多少片給定的存儲芯片可滿足 CPU尋址空間的要求。 5. 若一軟盤有 2 個盤面，每面 80 個磁道，每道 15 個扇區(qū)，每扇區(qū)的記錄長度為 512 字節(jié)，問該軟件的 存儲容量為多少字節(jié)？ 6. 設(shè)某種硬件的規(guī)格為 6 個記錄面， C 個柱面， S 個扇區(qū)，每個扇區(qū) 512 字節(jié)，請計算硬盤的容量(要 求寫出算式) 。 四 問答題 1. 什么是存儲器？什么是存儲系

28、統(tǒng)？ 2. 存儲器的作用是什么？ 3. 存儲器有哪些性能指標(biāo)？它們的含義是什么？ 4. 存儲器的分類方法有哪幾種？ 5. 簡述存儲器讀寫操作的工作原理。 6. 簡述存儲器的組合方法。 7. 與磁心存儲器相比，半導(dǎo)體存儲器有何優(yōu)缺點？ 8. PROM與ROM有何區(qū)別？ 9. 主存儲器，由哪幾部分組成，各部分功能是什么？ 10. 什么是記憶元件存儲單元存儲體和存儲陣列？ 11. 地址譯碼有哪兩種方式？ 12. 什么是外存儲器？ 13. EPROM有何特點？什么是 EEPROM 14. 軟盤硬盤光盤有什么區(qū)別？ 15. 什么是磁盤驅(qū)動器？什么是硬盤片？ 16. 軟盤和硬

29、盤盤片如何記錄信息？ 17. 什么是記錄區(qū)？什么是信息間隔？ 18. 簡述磁表面存儲器的工作原理？ 19. 什么是軟盤？什么是軟盤驅(qū)動器？ 20. 什么是扇區(qū)？什么是格式化操作？ 21. 光盤的工作原理是什么？ 22. 光盤存儲器有哪幾種？ 23. 什么是存儲體系？ 24. 什么是二級存儲體系？主存和輔存在二級存儲體系中的作用各是什么？ 25. 為什么要在二級存儲體系的基礎(chǔ)上建立多級存儲體系？ 26. 在費用一定的情況下如何提高存儲體系的容量和工作效率？ 27. 簡述多級存儲體系的構(gòu)成及理想性能。 28. 簡述虛擬存儲的工作原理。 29. 虛擬存儲器是怎樣工作的？

30、30. 虛擬存儲器與一般的主存——輔存系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別是什么？ 31. 簡述 Cache 的主要特點。 32. 簡述 Cache 的原理和作用。 33. 請寫出虛擬存儲器中常用的三種地址映像。 【參考答案】 1 10 DBBAD CAAAD 11 20 BDAAA CBCCB 21 30 CCABD CACCC 31 40 ABDCC DABCB 41 50 AABBC CCCCC 51 60 ABBAB ADCBD 61 70 BBABB BCAAC 71 75 DAAAC 單項選擇題 1. ROM RAM

31、 順序存儲器 直接存儲器 2. 地址寄存器 地址譯碼器 3. 磁芯 半導(dǎo)體 4. 主存—輔存 5. 全相聯(lián)映像 直接映像 6. Cache 輔存 7. 二維 三維 8. 靜態(tài) RAM 動態(tài) RAM 9. 19 16 10. 地址寄存器 地址譯碼器 11. 單 雙 1M 2M 12. 字長 容量 13. 主存 輔存 邏輯 物理 14. 3FFFFH 15. 大 塊 高 16. 光盤 Cache

32、 17. 38.8 4 18. 觸發(fā)器 刷新（或恢復(fù)） 19. 每字節(jié)成本 C= 介格C/容量S 20. 掩膜 ROM 填空題 地址映射 三、 計算題 1. 某磁帶長 2400 英尺，記錄密度 6250 bpi 。若表面并行可記錄 7 道，求此磁帶總共記錄信息量是多少 bit。 解： 因為，bpi (bitpe門nch —每英寸二進(jìn)制位數(shù)

33、)。1英尺(foot) =12英寸(inch) 所以，記錄彳t息量為： 6250 X ( 2400X 12) X 7=1.26 X 109 bit 2. 假設(shè)CachL主存體系中，Cache的存取周期為5ns,主存的存取周期為 40ns,計算下列問題： (1)若CPU訪問Cache的命中率90%, CachL主存體系的平均存取周期為多少？ (2)若要Cache一主存體系的平均存取周期達(dá)到 10ns,問CPU訪問Cache的命中率至少有多少？ 解： (1)若CPU訪問Cache的命中率90%, CachL主存體系的平均存取周期為多少？ 平均存取周期TA=HTA1 + (1-H) T

34、A2 其中： H:命中率 TA1: CPU與Cache的存取速度(存取周期) TA2: CPU與主存的存取速度(存取周期) 平均存取周期=5nsx 90% +(1-90%) x 40ns=8.5ns (2)若要CachL主存體系的平均存取周期達(dá)到 10ns,問CPU訪問Cache的命中率至少有多少？ 根據(jù)：10ns=5nsXH + 40nsX ( 1 H) 推導(dǎo)： H=30/35=85 ％ 3. 某硬盤參數(shù)為：16個磁頭，904個柱面，每柱面 46個扇區(qū)，每扇區(qū)可記錄 512B,求它們的容量。 解： 磁盤容量=16X 904X 46 X512=340656128B=340

35、656128/1024=332672KB 4. 某存儲芯片容量為8KB。若CPU為8位機(jī)，地址線16條。問： ( 1) CPU 的直接尋址空間是多少？ (2)若對存儲器以字節(jié)編址，使用多少片給定的存儲芯片可滿足 CPU尋址空間的要求。 解： ( 2) CPU 的直接尋址空間是多少？ 因為，地址線 16 根，所以 216=65526=64K (2)已知地址線16條，可以訪問64k個目標(biāo)，存儲芯片一片 8KB,所以，64K/8KB=8片 5. 若一軟盤有 2 個盤面，每面 80 個磁道，每道 15 個扇區(qū)，每扇區(qū)的記錄長度為 512 字節(jié)，問該軟件的 存儲容量為多少字節(jié)？ 解：

36、 存儲容量=2X80 X15X512B=1.2M 6. 設(shè)某種硬件的規(guī)格為 6 個記錄面， C 個柱面， S 個扇區(qū)，每個扇區(qū) 512 字節(jié)，請計算硬盤的容量（要 求寫出算式） 。 解： 硬盤容量=6XCX SX 512KB=3000CS/1024=3CSKB 四 問答題 1. 什么是存儲器？什么是存儲系統(tǒng)？ 答： 什么是存儲器？ 它是計算機(jī)中必不可少的用于存放程序和數(shù)據(jù)的設(shè)備。 一般根據(jù)存儲器在計算機(jī)中的不同作用將 存儲器分為主存（內(nèi)存）和輔存（外存）等。 什么是存儲系統(tǒng)？ 存儲器是計算機(jī)中專門用來存儲程序和數(shù)據(jù)的設(shè)備， 一般將存儲器硬件設(shè)備和管理存儲器的軟硬 件

37、一起合稱為存儲系統(tǒng)。 2. 存儲器的作用是什么？ 答： 存儲器作為計算機(jī)的記憶核心主要有如下幾個方面的作用： （ 1） 存 儲器是計算機(jī)中信息存儲的核心。 存儲器中存放的信息可以隨時提供給計算機(jī)其它部件。 其它部件只能通過存儲器進(jìn)行信息的交換。 （2）內(nèi)存是CPU與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的窗口， CPU所執(zhí)行的程序和所涉及到的數(shù)據(jù)都由內(nèi)存直 接提供；運算的結(jié)果一般也要送回內(nèi)存。 （3）內(nèi)存可以與CPU有機(jī)結(jié)合、達(dá)到高速、準(zhǔn)確運算的目的；正常情況下，計算機(jī)處理的數(shù)據(jù) 不可能經(jīng)CPU 一次處理完畢，內(nèi)存是唯一能夠有效地存放這些非一次性處理信息的場所， 而計算機(jī)中的其它任何部件不可能承擔(dān)這

38、一任務(wù)。 （ 4） 外 存可以在計算機(jī)間斷運行期間保存必須的程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存上的信息將隨計算機(jī)的斷電 而消失，外存上的信息可以在計算機(jī)斷電之后繼續(xù)存在，為程序和數(shù)據(jù)的保存提供了一種 可靠的方法 （ 5） 外 存也是充當(dāng)計算機(jī)間信息交流的一種有效的手段；像磁盤磁帶等介質(zhì)在不同的計算機(jī) 之間進(jìn)行傳遞，提高程序和數(shù)據(jù)的共享程度。 3. 存儲器有哪些性能指標(biāo)？它們的含義是什么？ 答： 存儲器的主要性能指標(biāo)有以下幾種？ （ 1） 存 儲容量 存儲容量就是存儲器可以容納的二進(jìn)制信息的數(shù)量。 衡量存儲器的常用單位為字節(jié)（ Byte） 千字節(jié)（ KB） 兆字節(jié)（ MB ） 和吉字節(jié)（ GB

39、） 存儲器的最大容量可以由存儲器地址碼的位數(shù)確定，若地址碼位數(shù)為 N,即可以產(chǎn)生 2N 個不同的地址碼，存儲器的最大容量為 2N 字節(jié)。一般來說，存儲器容量越大，允許存 放的程序和數(shù)據(jù)越多，越利于提高計算機(jī)的處理能力。 （ 2） 存 取時間 信息存入存儲器的操作稱為寫操作，信息從存儲器取出的操作稱為讀操作。存取時間 是描述存儲器讀/寫速度的重要參數(shù)，為了提高內(nèi)存的工作速度使之與 CPU的速度匹配，總 是希望存取時間越短越好。 一般用讀 / 寫時間、 讀/寫周期和存取速度等指標(biāo)來衡量存取時間。 （ 3） 可 靠性 存儲器的可靠性是指在規(guī)定時間內(nèi)存儲器無故障工作的情況，一般用平均

40、無故障時間 衡量。平均無故障時間（MTBF）越長，表示存儲器的可靠性越好。 （ 4） 性 能/價格比 性能 / 價格比是衡量存儲器的綜合性指標(biāo)。通常要根據(jù)對存儲器提出的不同用途、不同 環(huán)境要求進(jìn)行對比選擇。一般用每字節(jié)成本 c （單位：元/字節(jié)）=價格C/容量S來表示。 4. 存儲器的分類方法有哪幾種？ 答： 根據(jù)存儲器的存儲介質(zhì)及使用方法不同， 有不同存儲器的分類方法。 常用的存儲器分類方法如下： （ 1） 按 存儲介質(zhì)分類 用來制作存儲信息的物質(zhì)稱為存儲介質(zhì)。根據(jù)目前常用的存儲介質(zhì)可以把存儲器分為 半導(dǎo)體存儲器、磁存儲器和光存儲器三種。 （ 2） 按 存儲方式分類

41、按照存儲器的不同工作方式可以將存儲器分為隨機(jī)存取存儲器（ Random Access Memory ） 、只讀存儲器（ Read Only Memory） 、順序存取存儲器（ Sequential Access Memory） 和直接存取存儲器（ Direct Ae— mory ） 。 （ 3） 按 信息的可保存性分類 根據(jù)存儲器中信息的可保護(hù)性可以將存儲器分為非易失性存儲器和易失性存儲器。 （ 4） 按 所處位置及功能分類 按存儲器所處的位置及功能可以將它們分為 CPU緊密相聯(lián)的主存（內(nèi)存）和輔存（外 存）兩類。 5. 簡述存儲器讀寫操作的工作原理。 答： 在 CPU 向

42、存儲體發(fā)出讀操作命令時，主存儲器順序完成以下操作： （ 1） 由 CPU 控制將相應(yīng)存儲單元的地址碼送至地址寄存器中； （ 2） 地 址譯碼器將地址寄存器中的地址編碼譯成相應(yīng)地址線（字線）電信號，標(biāo)志指定的存儲 單元； （ 3） 在 CPU 的統(tǒng)一控制下，由控制電路將讀命令轉(zhuǎn)換成讀寫電路的操作，將指定存儲單元的內(nèi) 容傳送到數(shù)據(jù)寄存器中； （ 4） 在 CPU 的控制下，將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)傳遞到指定的其它計算機(jī)部件中，完成存儲器的 讀操作 存儲器寫的操作與讀的操作相類似。順序完成以下操作： （ 5） 在 CPU 的控制下，將要寫入存儲器的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)寄存器中； （2）由C

43、PU控制將相應(yīng)存儲單元的地址碼送至地址寄存器中； （ 3） 地 址譯碼器將地址寄存器中的地址編碼譯成相應(yīng)地址線（字線）電信號，標(biāo)志指定的存儲 單元； （ 4） 在 CPU 的統(tǒng)一控制下，由控制電路將寫命令轉(zhuǎn)換成讀寫電路的操作，將數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi) 容傳送到指定存儲單元中，完成存儲器的寫操作。 6. 簡述存儲器的組合方法。 答： 存儲器的組合采用位并聯(lián)、地址串聯(lián)及地址復(fù)用等方法。 （ 1） RAM 的并聯(lián) 為擴(kuò)展存儲器的字長，可以采用并聯(lián)存儲芯片的方式實現(xiàn)。 （ 2） RAM 的串聯(lián) 為擴(kuò)展存儲器的存儲單元數(shù)量，可以采用多個芯片地址串聯(lián)的方式解決。 所謂 RAM 串聯(lián)組織是

44、用高位地址（或低位地址）譯碼輸出控制每個芯片的片選端來指 定可以工作芯片，實現(xiàn)芯片間地址的串行連接，從而達(dá)到擴(kuò)展存儲容量的目的。 （ 3） 地 址復(fù)用的 RAM 組織 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得一塊存儲器芯片能夠容納更多的內(nèi)容。其所需 地址線隨之增加，為了保持芯片的外部封裝不變，一般采用地址復(fù)用技術(shù)，將地址分批送 入到芯片內(nèi)部，不增加芯片的地址引腳。 7. 與磁心存儲器相比，半導(dǎo)體存儲器有何優(yōu)缺點？ 與磁芯存儲器相比，半導(dǎo)體存儲器有體積小、存取速度快、生成制造易于自動化等特點，其性能 價格比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磁芯存儲器，因而得到廣泛應(yīng)用。然而，半導(dǎo)體存儲器也有明顯的缺點，即大部分半

45、 導(dǎo)體存儲器需要靠持續(xù)供電維持信息的保存，它所存儲的信息會因斷電而消失。 8. PROM與ROM有何區(qū)別？ 在實際使用過程中， 用戶希望根據(jù)自己的需要填寫 ROM 的內(nèi)容， 因此產(chǎn)生了可編程 ROM。 PROM 與一般的 ROM 的主要區(qū)別是， PROM 在出廠時其內(nèi)容均為“ 0“或” 1 “，用戶在使用前安裝自己的 需要將程序和數(shù)據(jù)利用工具用光或電的方法將編碼寫入 PROM 中，一次寫入后不可修改。 PROM相當(dāng)于由用戶完成 ROM生成中的最后一道工序一一向 RON中寫入編碼，其余同掩膜ROM 的使用完全相同。 9. 主存儲器，由哪幾部分組成，各部分功能是什么？ 主存儲器由

46、存儲體、地址譯碼電路、驅(qū)動電路、讀寫電路和控制電路等組成。其各部分的主要功 能是： （ 1） 存 儲體：是存儲信息的集合體，即由某種存儲介質(zhì)按一定結(jié)構(gòu)組成的存儲單元的集合。通 常是按照二維陣列方式組織。 （ 2） 地 址寄存器、譯碼電路與驅(qū)動器：即尋址系統(tǒng)。在對存儲體內(nèi)某個存儲單元的信息進(jìn)行讀 寫操作前，必須指定存儲單元的位置（地址） ，地址寄存器的作用就是存放特定存儲單元的 地址數(shù)據(jù)，以保證能夠?qū)χ付ǖ拇鎯卧M(jìn)行讀寫操作。譯碼電路負(fù)責(zé)將地址寄存器中的 地址轉(zhuǎn)換為對存儲單元的選擇信號，電路驅(qū)動器的作用是增加電路的負(fù)載能力，保證譯碼 電路能夠有效地選擇每個存儲單元。 （ 3） 讀

47、寫電路與數(shù)據(jù)寄存器：數(shù)據(jù)寄存器的作用是暫時保存從存儲器中讀出的信息或?qū)懭氪? 儲器的信息。讀寫電路負(fù)責(zé)完成從數(shù)據(jù)寄存器到特定存儲單元之間的信息讀寫操作。 （ 4） 控 制電路：負(fù)責(zé)接收 CPU 傳來的控制命令，經(jīng)過控制電路一系列的處理，產(chǎn)生一組時序信 號控制存儲器的操作。 在存儲器的組成中，存儲體是核心，其余部分是存儲體的外圍線路。不同的存儲器都是由這幾部 分組成，只是在選用不同的存儲介質(zhì)和不同的存取方式時，各部分的結(jié)構(gòu)與工作方式略有變化。 10. 什么是記憶元件、存儲單元、存儲體和存儲陣列？ 答： 計算機(jī)存儲器中存儲的是“ 0“和” 1“信息，每一個能存放一個二進(jìn)制位即具有兩種

48、狀態(tài)的元件 稱為記憶元件。 若干記憶元件組成存儲單元，一個存儲單元能夠存放一個或幾個字節(jié)的二進(jìn)制信息。每個存儲單 元都有一個編號（地址） ，用以唯一標(biāo)識存儲單元的位置。信息按地址存入指定的存儲單元中，按地 址從指定的存儲單元中取出。 存儲單元的集合稱為存儲體。 存儲體中存儲單元的每個二進(jìn)制位必須同時并行工作，將存儲單元按其地址的順序組成存儲陣 列。 11. 地址譯碼有哪兩種方式？ 答： 地址譯碼器有兩種方式：一種是單譯碼方式，僅有一個譯碼器。譯碼器輸出的每條譯碼線對應(yīng)一 個存儲單元。 另一個是雙譯碼方式，將譯碼器分成 X 向和 Y 向兩個譯碼器，通過雙譯碼器的相互作用確定存

49、儲 單元的地址 12. 什么是外存儲器？ 答： 外存儲器是指哪些讀取速度較慢、 容量比內(nèi)存大、 通常用來存放暫時不用的程序和數(shù)據(jù)的存儲器。 外存的種類很多，其中磁帶、磁盤存儲器是現(xiàn)今最常用的一種外存，因其利用磁表面介質(zhì)存儲數(shù)據(jù)， 通常也稱為磁表面存儲器。光盤存儲器及半導(dǎo)體存儲器是外存儲器發(fā)展的方向。 13. EPROM有何特點？什么是 EEPROM 答： 可以多次擦寫的可編程 ROM （EPROM）的特點是可以根據(jù)用戶的要求用工具擦去 ROM中存儲的 原有內(nèi)容，重新寫入新的編碼。擦除和寫入可以多次進(jìn)行。同其它 ROM 一樣，其中保存的信息不會 因斷電而丟失。 EPROM是通過電

50、氣方法擦除其中的已有內(nèi)容，通常也稱為電可擦可編程 ROM （EEPROM。 14. 軟盤、硬盤、光盤有什么區(qū)別？ 答： 軟盤、硬盤、光盤同為計算機(jī)的常用外存，它們中所存放的信息不會隨計算機(jī)斷電而消失。其中 軟盤和硬盤屬于磁表面介質(zhì)存儲器。 軟盤盤片是一種表面涂有金屬氧化物磁性材料的圓形塑料盤。其特點是價格便宜、使用方便、互 換性好、便于攜帶。目前，軟盤的規(guī)格一般為 3.5 英寸，容量為 1.44M 。 硬盤盤片是由涂有金屬氧化物磁性材料的金屬制成。 通常由多片硬盤盤片組成磁盤組并盤封在金 屬罩中、位于主機(jī)機(jī)箱內(nèi)。其特點是存儲容量大（ GB） ，存儲速度快。 光盤是利用光學(xué)原理讀

51、寫信息的存儲器，是靠盤面上一些能夠影響光線反射的表面特征存儲信 息。其特點是存儲容量大，一片 5.25英寸的光盤存儲容量一般為 600多MB,相當(dāng)于330多片3寸軟 盤的容量；可靠性高，信息保存時間長，且在光盤介質(zhì)表面還有一層塑料保護(hù)膜，所以光盤表面不易 被劃傷；光盤不受外界磁場的干擾，讀 / 寫信息時，光頭不受影響。 15. 什么是磁盤驅(qū)動器？什么是硬盤片？ 答： 磁盤存儲器由磁盤、磁頭、定位系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)等部分組成，一般也將這些部件統(tǒng)稱為磁盤驅(qū)動 器。根據(jù)盤片的基本組成材料將磁盤分為硬盤和軟盤兩種。所謂硬盤片是指由金屬材料制成一定厚度 的盤片基體，這些盤片一般組合成為盤片組

52、，構(gòu)成硬盤驅(qū)動器的存儲主體。 16. 軟盤和硬盤盤片如何記錄信息？ 答： 軟盤和硬盤盤片記錄信息的方式相同，都是將每個盤面由外向內(nèi)分成若干個磁道，每個磁道劃分 為多個扇區(qū)，信息以扇區(qū)為電位存儲。 17. 什么是記錄區(qū)？什么是信息間隔？ 磁帶上若干字節(jié)信息組成的數(shù)據(jù)集合稱為記錄區(qū)。記錄區(qū)間的間隔稱為信息間隔，信息間隔包括 記錄尾標(biāo)、校驗碼、區(qū)間間隔等部分。每個記錄區(qū)的長是不確定的，操作系統(tǒng)將視信息存儲的需要和 磁帶利用率的需要確定記錄區(qū)的大小。 18. 簡述磁表面存儲器的工作原理？ 答： 磁表面存儲器利用具有矩形磁滯曲線的磁性材料存儲信息， 磁性材料磨成粉狀制成磁膠涂在載體

53、 表面，讀寫信息時利用磁頭與磁表面的磁感應(yīng)效應(yīng)，將磁表面按照不同的要求磁化為具有不同磁化方 向的磁化單元，利用這些磁化單元存儲信息。 寫入信息時，磁頭靠近特定位置的磁表面，寫線圈通過一個定向定強(qiáng)度的電流，寫線圈內(nèi)的脈沖 電流使磁芯磁化建立磁芯自己的感應(yīng)磁場， 感應(yīng)磁場的磁力線在縫隙處形成邊緣磁場使下面的磁表面 被磁化，在磁表面上形成特定大小、特定方向的磁化區(qū)域組成磁表面的磁場單元。 讀入信息時， 磁頭靠近特定位置的磁表面， 磁表面磁場單元的磁力線通過磁芯建立閉合磁通回路。 由于鐵芯內(nèi)部磁通量的變化，讀出線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。不同方向的磁通回路引起不同方向的感應(yīng)電 流，從而讀出磁表

54、面存儲單元的信息。經(jīng)過讀出后，磁表面存儲單元的狀態(tài)并沒有改變，所存信息也 沒用被破壞。所以，磁表面存儲器不需要刷新和再生，在停電以后仍能保存所有的信息，可以稱為永 久性存儲器。因此，磁表面存儲器（磁帶、磁盤）能夠在計算機(jī)的外存中充當(dāng)主要的角色。 19. 什么是軟盤？什么是軟盤驅(qū)動器？ 答： 使用塑料材料作為盤片的基體材料的磁盤稱為軟盤。由于其具有存儲機(jī)構(gòu)簡單、造價低、使用方 便、互換性好、易保管、對環(huán)境要求不嚴(yán)格等特點而得到廣泛應(yīng)用。軟盤為單片盤結(jié)構(gòu)，一般軟盤盤 片與磁頭、定位系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)相脫離，通常將后三項統(tǒng)稱為軟盤驅(qū)動器。 20. 什么是扇區(qū)？什么是格式化操作？ 答：

55、 扇區(qū)是磁盤存儲信息的最小物理單位。扇區(qū)包括頭空、序標(biāo)、數(shù)據(jù)區(qū)、檢驗字段和尾空等幾個部 分。通常對磁盤進(jìn)行的所謂格式化操作就是在磁盤上劃分磁道、扇區(qū)及扇區(qū)內(nèi)各特定區(qū)域，若磁盤上 沒有這些劃分，就必須在格式化后才能使用。 21. 光盤的工作原理是什么？ 答： 光盤本身是靠盤面上一些能夠影響光線反射的表面特征存儲信息。讀去數(shù)據(jù)時，由機(jī)器驅(qū)動部分 和定位部件復(fù)責(zé)確定讀取的位置。激光器發(fā)出激光經(jīng)光學(xué)線路至聚集透鏡射向光盤表面，表面的凹凸 不平造成反射光的變化，利用數(shù)據(jù)檢測器將這些變化轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)“ 0”和“ 1 ”的電信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)輸 出端，整個讀取工作完成。 光盤的寫入過程與此相似，

56、數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)輸入端傳來，編碼后形成激光信號，經(jīng)過聚集透鏡在光盤 表面上“刻寫”上信息“ 0”或“ 1” 。不同類型光盤的寫入過程不盡相同，但其原理基本相同。 22. 光盤存儲器有哪幾種？ 答： 一般將光盤存儲器分為只讀式( Read Only)、一次寫入式(Write Once)和可擦式(Erasable)或 可逆式(Reversible)三種。只讀式光盤利用材料表面的凹凸不平的特征記錄信息，在出廠前由生產(chǎn)廠 家將有關(guān)信息存放到光盤上。對于一次寫入式光盤，用戶可以利用匯聚的激光束在光盤表面照射使材 料發(fā)生永久性變化而記錄信息。這種光盤已普遍用于多媒體系統(tǒng)。可擦式光盤利用激光在磁性材料或

57、相應(yīng)材料上實現(xiàn)信息的存儲和擦除。 23. 什么是存儲體系？ 答： 將主存、輔存及其他一些相關(guān)的部件組織在一起構(gòu)成計算機(jī)的存儲體系。 24. 什么是二級存儲體系？主存和輔存在二級存儲體系中的作用各是什么？ 答： 計算機(jī)系統(tǒng)中最簡單的存儲體系是利用軟硬件控制將主存和輔存有機(jī)組成一個整體構(gòu)成二級存 儲體系。 在二級體系中，主存是與計算機(jī)各部件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的主要設(shè)備，輔存做為主存的后援系統(tǒng)來彌 補(bǔ)主存容量不足的缺陷。輔存中存放的是暫時不用的和主存中內(nèi)容不下的程序和數(shù)據(jù)。輔存中的信息 不能被CPU直接訪問，必須通過調(diào)入主存中才能被計算機(jī)的其它部件使用。 25. 為什么要在二級存儲體系

58、的基礎(chǔ)上建立多級存儲體系？ 答： 二級存儲體系解決了主存容量不足、 價格昂貴的矛盾，但仍沒有徹底解決主存與 CPU之間不匹配 的問題，CPU的速度快于主存的存取速度， 存儲器的相當(dāng)?shù)退儆绊懥?CPU性能的發(fā)揮這一矛盾。同時， 主存與輔存之間數(shù)據(jù)交換速度也影響了計算機(jī)存儲系統(tǒng)性能的發(fā)揮。因此，存儲系統(tǒng)的設(shè)計突破了用 主存和輔存組成單一的二級存儲體系，采用了多種性能不同、速度不同、價格不同的存儲設(shè)備按一定 的層次結(jié)構(gòu)組成多級存儲體系。 26. 在費用一定的情況下如何提高存儲體系的容量和工作效率？ 答： 在多級存儲體系中，格式緩沖寄存器( Cache)的出現(xiàn)基本解決了主存與 CPU之間的

59、速度匹配問 題。Cache的性能高于主存的性能，同時其價格也高于主存的價格，采用適量的 Cache既可以增加存 儲體系的性能，又可以將整個存儲體系的價格限制在一定的范圍內(nèi)。 Cache——主存結(jié)構(gòu)是根據(jù)主存一一輔存結(jié)構(gòu)發(fā)展而來，但兩者之間有著三點截然不同的區(qū)別。 一是兩者目的不同，主存一一輔存結(jié)構(gòu)的目的是解決存儲器容量不足的問題，而 Cache——主存結(jié)構(gòu) 則是解決主存與 CPU速度不匹配的問題。二是方法不同，主存一一輔存結(jié)構(gòu)中，沒有 CPU與輔存之 間的直接通路，而在 Cache——主存結(jié)構(gòu)中CPU可以通過Cache訪問主存中的信息，也可以直接訪問 主存中的信息。 三是實現(xiàn)方式不

60、同， 主存——輔存結(jié)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)交換由輔存的軟硬件控制， 而 Cache ——主存結(jié)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)交換完全是由輔助的硬件控制。 27. 簡述多級存儲體系的構(gòu)成及理想性能。 答： 多級存儲體系是采用多種性能不同、速度不同、價格不同的存儲設(shè)備按一定的層次結(jié)構(gòu)組成，目 的是提高主存的速度及其它性能。典型的構(gòu)成與理想性能如下： 借助于輔助硬件，將高速緩沖寄存器（ Cache）和主存構(gòu)成一個整體。其理想性能是整體速度接 近于Cache,容量與價格接近于主存。 借助于輔助軟硬件，將輔存和主存構(gòu)成一個整體。其理想性能是整體速度接近于主存，容量與價 格接近于輔存。 28. 簡述虛擬存儲的工作

61、原理。 答： 虛擬存儲技術(shù)，實際上就是利用一個實際的容量比較小的主存儲器空間（物理空間）模擬一個假 設(shè)的容量相當(dāng)大的存儲器空間（虛擬存儲器空間） 。在程序運行時由輔存軟硬件將編寫程序所用的邏 輯地址（虛擬地址）自動轉(zhuǎn)換成主存儲器中的物理地址（實際地址） 。 為了便于主存與輔存中虛擬存儲器部分的信息交換， 虛擬存儲器一般采用二維或三維的復(fù)合地址 格式以方便地址交換。采用二維地址格式時，將整個存儲空間分為若干項（或段） ，每個頁（或段） 又包括若干存儲單元。采用三維地址格式時，將整個存儲空間分為若干段，每段分為若干頁，每頁又 包含若干存儲單元。根據(jù)地址格式不同，虛擬存儲器分為：頁式

62、虛擬存儲器、段式虛擬存儲器和段頁 式虛擬存儲器。 29. 虛擬存儲器是怎樣工作的？ 答： （ 1） 當(dāng) 前虛擬地址訪問主存時，系統(tǒng)首先查看所用虛擬地址對應(yīng)的單元內(nèi)容是否已裝入主存。 如果在主存中，可以通過輔助軟硬件自動把虛擬地址變成主存的物理地址后對主存相應(yīng)單 元進(jìn)行訪問。如果不在主存中，通過輔助的軟硬件將虛擬地址對應(yīng)的內(nèi)容調(diào)入主存中，然 后再進(jìn)行訪問。因此，對虛擬存儲器的每次訪問都必須由輔助軟硬件進(jìn)行虛實地址的變換。 （ 2） 虛 擬存儲器的作用是仿佛擴(kuò)大了整個主存的容量，允許在程序中使用比主存容量大得多的 虛擬存儲器。同時可以減輕人們編程中對程序進(jìn)行分塊的苦惱，從而提高軟

63、件開發(fā)的效率。 虛擬存儲器實現(xiàn)利用小容量的主存運行大規(guī)模的程序的一種有效的辦法。盡管實現(xiàn)虛擬存 儲要增加一些額外的投資和軟件開銷，虛擬存儲技術(shù)仍在各種計算機(jī)系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng) 用。 （ 3） 虛 擬存儲器的分配由操作系統(tǒng)完成，而主存—輔存系統(tǒng)的使用可以由程序人員根據(jù)需要進(jìn) 行安排。 30. 虛擬存儲器與一般的主存——輔存系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別是什么？ 答： （ 1） 虛 擬存儲器允許人們使用比主存容量大得多的地址空間來訪問主存，非虛擬存儲器最多只 允許人們主存的整個空間，一般只允許使用操作系統(tǒng)分配的主存中的某一部分空間。 （ 2） 虛 擬存儲器每次訪問主存時必須進(jìn)行虛、實地址的變換，

64、而非虛擬存儲器則不必變換。 （ 3） 虛 擬存儲器的分配由操作系統(tǒng)完成，而主存——輔存系統(tǒng)的使用可以由程序人員根據(jù)需要 進(jìn)行安排。 31. 簡述 Cache 的主要特點。 答： Cache 的主要特點是： （ 1） 存 取速度快，一般 Cache 的速度完成可以跟上 CPU 的運算速度； （ 2） 存 儲量小，由于 Cache 的速度快，其價格也相當(dāng)昂貴，因此為保證整個存儲器的性能價格 比，一般采用適當(dāng)容量的 Cache提高存儲器整體的性能。 32. 簡述 Cache 的原理和作用。 答： Cache 的工作原理基于大量典型程序運行實例的分析。分析結(jié)果表明，在較短的時間間隔

65、內(nèi)，由 程序產(chǎn)生的地址往往集中于在存儲器邏輯地址空間很小的范圍內(nèi)。指令地址的分布又是連續(xù)的，加上 循環(huán)程序段和子程序段的重復(fù)執(zhí)行，對這些地址的訪問自然具有時間上集中分布的傾向，這種對局部 范圍的存儲器地址頻繁訪問，對此范圍外的地址訪問甚少的現(xiàn)行稱為程序訪問的局部性。程序訪問的 局部性為 Cache 的引入提供了理論依據(jù)。 Cache是緩沖技術(shù)在存儲體系中的一個具體應(yīng)用。 Cache處于主存與CPU之間，利用Cache做為 主存的緩沖區(qū)，利用緩沖技術(shù)解決 CPU與主存之間的速度協(xié)調(diào)問題， Cache中存放著主存的一部分副 本（主存中的部分內(nèi)容）當(dāng)存儲器接到有關(guān)讀取指令時，先在 Ca

66、che 中查找此信息是否存在，若有則 不經(jīng)主存直接從 Cache中取出；否則直接從主存中取出，同時寫入 Cache,以備再次使用。由程序訪 問的局部性可以保證 CPU讀取Cache中數(shù)據(jù)的命中率比較高， 縮短了相應(yīng)的存取時間， 提高了計算機(jī) 整體的運行速度。 33. 請寫出虛擬存儲器中常用的三種地址映像。 常用的地址映像方式有全相聯(lián)映像、直接映像、組相聯(lián)映像三種。 全相聯(lián)映像方式是指規(guī)定任一邏輯頁能夠映像到主存中任意頁面位置的映像方式。 直接映像方式是規(guī)定每個邏輯頁只能映像到一個特定物理頁面的映像方式。 組相聯(lián)映像方式是先按直接映像方式將虛擬內(nèi)存空間劃分為若干塊， 然后在主存和邏輯空間中的 各塊中將頁面分組，每個組之間按照直接映像方式來控制，在組內(nèi)則按照全相聯(lián)映像方式控制。 【重點難點舉例點評】 一、主存儲器（主存，或內(nèi)存） 主存儲器由存儲體、地址譯碼電路、驅(qū)動電路、讀寫電路和控制電路等組成。主存儲器的基本組成部 分如圖6-1所示。其各部分的主要功能是： A 主存儲器的基本組成 圖6-1 存儲體：是存儲信息的集合體，即由某種存儲介質(zhì)按一定結(jié)構(gòu)組成的存儲單