存储器和存储体系解读

B RAM 是随机存取存储器的简称D. 一般计算机内存大量使用静态RAMB.硬磁盘存储器D CD ROMB.增加存储单元数量C.降低存储器的平均价格B. 一定可以改写C.以上都不对B CD ROMD.动态存储器B.地址线为32根，数据线为16根D.地址线为16根，数据线为64根）B.指令寄存器D ROMB ROMD.累加器）B.主存与辅存速度不匹配D.主存与CPU速度不匹配B.静态存储器和动态存储器D.内存储器和外存储器第 6 章 存储器和存储体系 【考试透视】本章主要考核主存储器基本工作原理， RAM 的结构、组织及其应用， ROM 的工作原理及其应用，外存储器工作原理，存储系统。了解存储器的概念、作用，存储器的性能指标，存储器的基本分类及层次概念，主存储结构、组成及其基本操作，存储阵列，地址译码系统；半导体 RAM 的工作原理， RAM 的组织； ROM的工作原理；外存的组成，外存介质，磁带、磁盘（软、硬盘）的存储原理和工作原理，光盘的存储原理；存储体系，多级存储，Cache技术，虚拟存储技术等。【同步跟踪强化训练】单项选择题1. 以下关于 RAM 的说法，错误的是（ ）A RAM 是一种半导体存储器C.静态RAM不需要刷新且存取速度快2. 外存储器存/ 取速度最快的是（）A.磁带存储器C.软磁盘存储器3. RAM 芯片串联的目的是（ ）A .增加存储器字长C.提高存储器的速度4. 可编程的只读存储器（ ）A.不一定可以改写C. 一定不可以改写5. 需要刷新的是（ ）A.只读存储器C.静态存储器6. 某存储器容量为32Kx 16位，则（）A.地址线为16根，数据线为32根C.地址线为15根，数据线为16根7. 访问存储器时，读出的信息或将写入的信息要经过（A.数据寄存器C.地址寄存器8. 通常计算机的内存储器可采用（ ）A RAM 和 ROMC RAM9. 在多级存储体系中，虚拟存储器解决的问题是（A.主存容量不足C.辅存与CPU速度不匹配10. 组成计算机的存储系统的是（ ）A.半导体存储器和磁表面存储器C RAM 和 ROM11. 下列关于磁性存储器的叙述，正确的是（ ）A.磁芯存储器是ROM的一种B.磁芯存储器主要利用磁介质具有矩形磁滞回线的原理存储数据C.磁芯存储器是目前常见的存储器之一D.以上说法都不对12. CPU不能直接访问的是（）A.RAMB.ROMC,内存D.外存13 .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.主存一辅存B.快存一主存C.快存一辅存D.通用寄存器一主存14 .某计算机字长是16位，它的存储容量是1MB,按字编址，它的寻址范围是（）A. 512KC. 512KB15 .关于主存，以下叙述正确的是（）A.主存比辅存小，但存取速度快C.主存比辅存小，且存取速度慢16 .下列说法正确的是（）B. 1MD. 1KBB.主存比辅存大，且存取速度快D.主存比辅存大，但存取速度慢A.半导体RAM信息可读可写，且断电后仍能保存记忆B.半导体RAM属易失性存储器，而静态 RAM的存储信息是不易失的C.静态RAM、动态RAM都属易失性存储器，前者在电源不掉时，不易失D.静态RAM不用刷新，且集成度比动态 RAM高，所以计算机系统上常使用它17 .若主存每个存储单元16 bit,则下述正确的是（A.地址线也是16位C.地址线与16有关18 .存储器是计算机系统的记忆设备，它主要用来（A.存放程序C.存放数据和程序19 .要构造2Kx 8bit的内存，可以使用（）A. 1KX 8 bit进行并联C. 2Kx 4 bit进行并联20 .程序访问的局限性是采用 的依据A.缓冲C.虚拟内存21 .采用虚拟存储器的目的是（）A.提高主存速度C.扩大存储器的寻址空间22 .关于主存，以下叙述正确的是（）A.主存的存取速度可与 CPU匹配B.主存是RAM,不包括ROMC.辅存中的程序需要调入主存才能运行D.若指令的地址码为 20位，则主存容量一定是23 .主存与辅助的区别不包括（）A.是否按字节或字编址C.能否运行程序24 .虚拟存储器将 的地址空间统一编址。）B.地址线与16无关D.地址线不得少于 16位）B.存放数据D.存放微程序B. 4Kx 8 bit进行串联D. 2Kx 4 bit进行并联B. CacheD.外存B.扩大外存的存取空间D.以上均正确1MBB.能否长期保存信息D.能否由CPU直接访问B.主存和辅存A.程序存储器和数据存储器C.主存和高速缓冲寄存器25 .某硬盘盘片由四片组成，则它的磁头数为（A. 6个C. 12 个26 .存储器是计算机系统的记忆部件，它主要用来（A.存放程序C.存放数据和程序27 . RAM芯片并联的目的是（）A .增加存储器字长C.提高存储器的速度28 .以下关于ROM的说法，错误的是（）A. ROM是只读存储器的简称B.断电以后ROM中的信息不会丢失C. ROM的电路比RAM的电路复杂D.内存储器和只读存储器）B. 8个D.不少于6个）B.存放数据D.存放微程序B.增加存储单元数量D.降低存储器的平均价格D.掩月M式ROM的特点是其存储内容出厂时由生产厂家一次制成，用户不能修改29 .在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由 完成地址转换。A.程序员C.操作系统30 .在ROM存储器中必须有 电路。A.数据写入C.地址译码31 .计算机内存储器可以采用（）A. RAM 和 ROMC.只有RAM32 .下列说法正确的是（）A. 0磁道是磁盘最内侧的那条磁道C. 0磁道是磁盘中间的那条磁道33 .磁盘和磁带都属于磁表面存储器，按存取方式分（A.二者都是顺序存储的C.二者都是直接存储器34 .活动头磁盘存储器的平均存取时间是指（A.最大找道时间加上最小找道时间C.平均找道时间加上平均等待时间35 .相联存储器是按 进行寻址的存储器。A.地址指定方式C.内容指定方式36 . EPROM是指（）A .随机读写存储器C.可编程的只读存储器64K,按字编址，它的寻址范围是（37 .某计算机字长是16位，它的存储容量是B.编译器D.累加器B.再生D.刷新B.只有ROMD. RAM 和 SAMB. 0磁道是磁盘最外侧的那条磁道D.以上说法都不对）B.前者是顺序存储器，后者是直接存储器D.前者是直接存储器，后者是顺序存储器 ）B.平均找道时间D,平均等待时间B.堆栈存取方式D.地址指定方式与堆栈存取方式结合B.只读存储器D.可擦可编程的只读存储器A. 32KB. 32KBC. 16KD. 16KB38.某RAM芯片，其容量是512X8bit,除电源线和接地线外该芯片引脚的最少数目是（）A. 21B. 19C. 1739 .双极型和MOS型存储器（）A.属于磁存储器C.都属于半导体存储器40 .由于磁盘上内部磁道较外部磁道短，在处理存储数量时（A.内部磁道存储信息比外部磁道存储信息少B.无论哪条磁道，存储信息均相同C.内部磁道扇区少，是它的存储信息少于外部磁道D.各磁道扇区数相同，但内部磁道上每扇区记录信息少41 . CPU通过指令访问主存所用的程序地址叫做（A.逻辑地址C.真实地址42 .访问存储器时，读出的信息或将写入的信息要经过（A.数据寄存器C.地址寄存器43 .有关高速缓冲存储器 cache的说法正确的是（A.只能在CPU以外C.只能在CPU以内44 .在活动头磁盘存储器中，信息写入或读出磁盘是以A.并行方式C.串一并行方式45 .磁盘存储器的记录方式一般采用（）A.归零制C.调频制46 .和外存储器相比，内存储器的优点是（）A.容量大，速度快，成本低C.容量小，速度快，成本高47 .存储周期是指（）A.存储器的读出时间B.存储器的写入时间C.存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔D.存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔D. 18B.分别属磁存储和半导体存储器D.都属于磁存储器）B.物理地址D.偏移地址）B.指令寄存器D.累加器）B. CPU内外都可以设置CacheD.若存在Cache, CPU就不能再访问内存进行的。B.串行方式D.并一串行方式B.不归零制D.调相制B.容量大，速度快，成本高D.容量小，速度慢，成本高48.某微型计算机系统，其操作系统保存在软磁盘上，其内存储器应该采用（A. RAMB. ROMC. RAM 和 ROMD. CCD49.下列说法不正确的是（）A.随机存储器可随时时，访问时间与单元的物理位置无关B.在访问随机存储器时，访问时间与单元的物理地址无关C.内存储器中，随机存储器内可存放基本输入输出系统（BIOS）D.随机存储器和只读存储器可以统一编址50 .在程序的执彳亍过程中，Cache与主存的地址映射是由（）A.操作系统来管理的B.程序员调度的C.由硬件自动完成的D.编译器完成的51 .与活动头磁盘存储器相比，固定头磁盘存储器的特点是（A.不需要找道，速度快，所用磁头多C.不需要找道，速度慢，所用磁头少52 .磁盘存储器的等待时间通常是指（）A.磁盘旋转一周所需的时间C.磁盘旋转1/3周所需的时间53 .某存储芯片为2Kx 8 bit,在按字节编址首地址为A. 28FFHC. 3201H54 .采用八体并行交叉存储器，设每个体的存储容量为 确的是（）55 需要找道，速度慢，所用磁头少D.需要找道，速度快，所用磁头多B.磁盘旋转半周所需的时间D.磁盘旋转2/3周所需的时间2800H,那么它的末地址是（）B. 2FFFHD. 432FH32Kx 16位，存取周期为 400ns,在以下说法中正A.在400ns内，存储器可向CPU提供27位二进制信息B.在50ns内，存储器可向 CPU提供27位二进制信息C.在400ns内，存储器可向CPU提供28位二进制信息D.在50ns内，存储器可向CPU提供28位二进制信息55.在磁盘和磁带两种磁表面存储器中，存取时间与存储单元的物理位置有关，按存储方式分（）A.二者都是顺序存取B.磁盘是随半机顺序存取，磁带是顺序存取C.磁带是随机半顺序存取，磁盘是顺序存取D.二者都是半顺序存取56.存储字是指（）A.存放在一个存储单元中的二进制代码组合B.存放在一个存储单元中的二进制代码个数C.存储单元的集合D.存储单元的个数57 .在多级存储体系中，Cache主存”结构解决的问题是（）A.主存容量不足B.主存与辅存速度不匹配C.辅存与CPU速度不匹配D.主存与CPU速度不匹配58 .下列叙述不正确的是（）A.随机存储器可随时存取信息，掉电后信息丢失B.在访问随机存储器时，访问时间与单元的物理位置无关C.内存储器中，随机存储器内可存放基本输入输出系统（BIOS）D.随机存储器和只读存储器可以统一编址59 .相联存储器是按 进行寻址的存储器。A.地址指定方式B.内容指定方式C.堆栈存取方式D.主存存取方式60 .某一 RAM芯片，其容量为 512X8位，除电源线和接地端外，该芯片芯片引出线的最小数目应为 （）A. 32B.25C. 27C.1961 .某计算机的字长是16位，它的存储容量是 64KB,若按字编址，那么它的寻址范围是（）A. 064KB.032KC. 016KD.016KB62 .存储单元是指（）A.存放一个二进制信息位的存储元B.存放一个机器字的所有存储元集合C.存放一个字节的所有存储元集合D.存放两个字节的所有存储集合63.磁盘缓冲区位于（）A.主存C. cache64 .若主存每个存储单元16bit,则下述正确的是（A.地址线也是16位C.地址线与16有关65 .存储字长是指（）A.存放在一个存储单元中的二进制代码组合B.存放在一个存储单元中的二进制代码个数C.存储单元的集合D.存储单元的集合66 .下述说法中正确的是（）A. EPROM是可改写的，因而也是随机存储器的一种B. EPROM是可改写的，但它不能作为随机存储器用C. EPROM只能改写一次，故不能作为随机存储器用D. EPROM是不可改写的B.磁盘D.按用户要求而定）B.地址线与16无关D.地址线不得少于 16位67.在虚拟存储器中，当程序正在执行时，完成地址转换的是（）A.程序员B.编译器C.操作系统D.装入程序68.和动态MOS存储器比较，双极型半导体存储器的性能是（）A.集成度低，存取周期块，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，存取周期块，位平均功耗大 D.集成度高，存取周期慢，位平均功耗小69 . 磁盘上每个 对应一磁头。A.记录面C.磁道70 .设计算机字长16位，主存以字编址，则（A.地址线有16条C.数据线有16条71 .磁表面存储器（）A.属于非永久性存储器C.断电后不能保持信息B.柱面D.扇区）B.地址线有32K条D.数据线有32K条B.需要不断刷新和再生D.需要通过磁头来读写信息72 .用户程序所放的主存空间属于 存储器。A.随机存取B.顺序存取C.只读D.直接存取73 .可用作主存的存储器是（）A.半导体B.CacheC.顺序存取D.直接存取74.某存储器16Kx 32 bit,则它的地址线为 条，数据线为 条A. 14,32B. 16,32C. 32,48D.48,12875.在外存储器中，信息保存时间最长的是（）。A.磁带B.硬磁盘C.光盘D.软磁盘二、填空题1. 按存取方式分类，可将内存储器分为 和,微机中基本输入输出（BIOS）存于前者；可将外存储器分为 （SAM）和直接存储器。常见的磁盘存储器，光盘存储器 都属于。2. CPU访问内存时，首先是把地址通过地址总线送到存储器的 ,由 将地址转换为地址线上的控制信号 。3. 双译码方式将整个译码功能分为 X向和丫向两个译码器。两个方向的字线交叉选择一个存储单元。如地址位数=10且平均分配时，将有 根译码线。4. 虚拟存储器必须建立在 结构上。5. 动态MOS型半导体记忆单元是靠上是否存储来表示“1”和“ 0”的。6. 为了兼顾速度、容量和价格的要求，计算机存储体系一般由 、主存和 组成三级存储系统。7. 虚拟存储器的地址格式有地址格式即段式（或称页式）地址与地址格式即段页式地址两种。8. MOS型半导体随机存储器可分为和两种，后者在使用过程中每2ms内要刷新一次。9. 某16位字长的微型机，若存储容量为512KB （按字节编址，即每个字节有一个地址），则主存的地址寄存器MAR至少应有 位，CPU中数据缓冲寄存器应是 位。10. CPU访问主存某个单元时，先将该单元的地址送到 ,再由 转换成控制信号。11. 存储地址的译码有两种方式：一是 译码方式，二是 译码方式。对 20位地址 码，前者需要 条地址线；后者需要 条地址线。12. 利用RAM芯片的位并联可实现主存 的扩展，利用 RAM芯片的串联可实现主存 的13. 虚拟存储器通常由 和 两级存储器系统组成。在使用中，必须把虚拟存储器中 地址变换到主存中，变为 地址，这个过程叫 。14. 如有一台计算机的存储器为 256K,若首地址为00000H，那么末地址的16进制表示是 H。15. 与软盘相比，光盘的容量 ,存取数据的速度 ，性能价格比 。16. 在主存、磁盘、光盘、 Cache中存取时间速度最慢的是 ,容量最小的是 。17. 要组成容量为4Kx 8位的存储器，需要 片4Kx 1位的静态RAM芯片并联，或者需要 片1KX 8的静态 RAM芯片串联。18. 典型的静态 MOS型半导体记忆单元是由 6个MOS型场效应管构成的 结构，保证记忆单 元始终处于稳态状态，因此它不需要信息的 。19. 性能价格比是衡量存储器的综合性指标，一般用 来表示。20. 存储器的特点是其内存内容由生产厂家一次制成的，用户不能对其内容进行修改。三 计算题1. 某磁带长 2400 英尺，记录密度6250bpi 。若表面并行可记录7 道，求此磁带总共记录信息量是多少bit。2. 假设Cache主存体系中，Cache的存取周期为5ns,主存的存取周期为 40ns,计算下列问题：(1)若CPU访问Cache的命中率90%, CachL主存体系的平均存取周期为多少？(2)若要Cache一主存体系的平均存取周期达到10ns,问CPU访问Cache的命中率至少有多少？3. 某硬盘参数为：16个磁头，904个柱面，每柱面 46个扇区，每扇区可记录 512B,求它们的容量。4. 某存储芯片容量为8KB。若CPU为8位机，地址线16条。问：( 1) CPU 的直接寻址空间是多少？(2)若对存储器以字节编址，使用多少片给定的存储芯片可满足CPU寻址空间的要求。5. 若一软盘有2 个盘面，每面80 个磁道，每道15 个扇区，每扇区的记录长度为 512 字节，问该软件的存储容量为多少字节？6. 设某种硬件的规格为6 个记录面， C 个柱面， S 个扇区，每个扇区512 字节，请计算硬盘的容量(要求写出算式) 。四 问答题1. 什么是存储器？什么是存储系统？2. 存储器的作用是什么？3. 存储器有哪些性能指标？它们的含义是什么？4. 存储器的分类方法有哪几种？5. 简述存储器读写操作的工作原理。6. 简述存储器的组合方法。7. 与磁心存储器相比，半导体存储器有何优缺点？8. PROM与ROM有何区别？9. 主存储器，由哪几部分组成，各部分功能是什么？10. 什么是记忆元件存储单元存储体和存储阵列？11. 地址译码有哪两种方式？12. 什么是外存储器？13. EPROM有何特点？什么是 EEPROM14. 软盘硬盘光盘有什么区别？15. 什么是磁盘驱动器？什么是硬盘片？16. 软盘和硬盘盘片如何记录信息？17. 什么是记录区？什么是信息间隔？18. 简述磁表面存储器的工作原理？19. 什么是软盘？什么是软盘驱动器？20. 什么是扇区？什么是格式化操作？21. 光盘的工作原理是什么？22. 光盘存储器有哪几种？23. 什么是存储体系？24. 什么是二级存储体系？主存和辅存在二级存储体系中的作用各是什么？25. 为什么要在二级存储体系的基础上建立多级存储体系？26. 在费用一定的情况下如何提高存储体系的容量和工作效率？27. 简述多级存储体系的构成及理想性能。28. 简述虚拟存储的工作原理。29. 虚拟存储器是怎样工作的？30. 虚拟存储器与一般的主存辅存系统的本质区别是什么？31. 简述Cache 的主要特点。32. 简述Cache 的原理和作用。33. 请写出虚拟存储器中常用的三种地址映像。【参考答案】110DBBADCAAAD1120BDAAACBCCB2130CCABDCACCC3140ABDCCDABCB4150AABBCCCCCC5160ABBABADCBD6170BBABBBCAAC7175DAAAC单项选择题1.ROMRAM顺序存储器直接存储器2.地址寄存器地址译码器3.磁芯半导体4.主存辅存5.全相联映像直接映像6.Cache辅存7.二维三维8.静态 RAM动态 RAM9.191610.地址寄存器地址译码器11.单双1M2M12.字长容量13.主存辅存逻辑物理14.3FFFFH15.大块高16.光盘Cache17.38.8418.触发器刷新（或恢复）19.每字节成本C= 介格C/容量S20.掩膜ROM填空题地址映射三、 计算题1. 某磁带长 2400 英尺，记录密度 6250 bpi 。若表面并行可记录7 道，求此磁带总共记录信息量是多少bit。解：因为，bpi (bitpe门nch 每英寸二进制位数)。1英尺(foot) =12英寸(inch)所以，记录彳t息量为：6250 X ( 2400X 12) X 7=1.26 X 109 bit2. 假设CachL主存体系中，Cache的存取周期为5ns,主存的存取周期为 40ns,计算下列问题：(1)若CPU访问Cache的命中率90%, CachL主存体系的平均存取周期为多少？(2)若要Cache一主存体系的平均存取周期达到10ns,问CPU访问Cache的命中率至少有多少？解：(1)若CPU访问Cache的命中率90%, CachL主存体系的平均存取周期为多少？平均存取周期TA=HTA1 + (1-H) TA2其中：H:命中率TA1: CPU与Cache的存取速度(存取周期)TA2: CPU与主存的存取速度(存取周期)平均存取周期=5nsx 90% +(1-90%) x 40ns=8.5ns(2)若要CachL主存体系的平均存取周期达到10ns,问CPU访问Cache的命中率至少有多少？根据：10ns=5nsXH + 40nsX ( 1 H)推导： H=30/35=85 3. 某硬盘参数为：16个磁头，904个柱面，每柱面 46个扇区，每扇区可记录 512B,求它们的容量。解：磁盘容量=16X 904X 46 X512=340656128B=340656128/1024=332672KB4. 某存储芯片容量为8KB。若CPU为8位机，地址线16条。问：( 1) CPU 的直接寻址空间是多少？(2)若对存储器以字节编址，使用多少片给定的存储芯片可满足CPU寻址空间的要求。解：( 2) CPU 的直接寻址空间是多少？因为，地址线16 根，所以216=65526=64K(2)已知地址线16条，可以访问64k个目标，存储芯片一片 8KB,所以，64K/8KB=8片5. 若一软盘有2 个盘面，每面80 个磁道，每道15 个扇区，每扇区的记录长度为 512 字节，问该软件的存储容量为多少字节？解：存储容量=2X80 X15X512B=1.2M6. 设某种硬件的规格为6 个记录面， C 个柱面， S 个扇区，每个扇区512 字节，请计算硬盘的容量（要求写出算式） 。解：硬盘容量=6XCX SX 512KB=3000CS/1024=3CSKB四 问答题1. 什么是存储器？什么是存储系统？答：什么是存储器？它是计算机中必不可少的用于存放程序和数据的设备。 一般根据存储器在计算机中的不同作用将存储器分为主存（内存）和辅存（外存）等。什么是存储系统？存储器是计算机中专门用来存储程序和数据的设备， 一般将存储器硬件设备和管理存储器的软硬件一起合称为存储系统。2. 存储器的作用是什么？答：存储器作为计算机的记忆核心主要有如下几个方面的作用：（ 1） 存 储器是计算机中信息存储的核心。 存储器中存放的信息可以随时提供给计算机其它部件。其它部件只能通过存储器进行信息的交换。（2）内存是CPU与外界进行数据交换的窗口，CPU所执行的程序和所涉及到的数据都由内存直接提供；运算的结果一般也要送回内存。（3）内存可以与CPU有机结合、达到高速、准确运算的目的；正常情况下，计算机处理的数据 不可能经CPU 一次处理完毕，内存是唯一能够有效地存放这些非一次性处理信息的场所， 而计算机中的其它任何部件不可能承担这一任务。（ 4） 外 存可以在计算机间断运行期间保存必须的程序和数据。内存上的信息将随计算机的断电而消失，外存上的信息可以在计算机断电之后继续存在，为程序和数据的保存提供了一种可靠的方法（ 5） 外 存也是充当计算机间信息交流的一种有效的手段；像磁盘磁带等介质在不同的计算机 之间进行传递，提高程序和数据的共享程度。3. 存储器有哪些性能指标？它们的含义是什么？答：存储器的主要性能指标有以下几种？（ 1） 存 储容量存储容量就是存储器可以容纳的二进制信息的数量。衡量存储器的常用单位为字节（ Byte） 千字节（KB） 兆字节（MB ） 和吉字节（GB）存储器的最大容量可以由存储器地址码的位数确定，若地址码位数为 N,即可以产生2N 个不同的地址码，存储器的最大容量为 2N 字节。一般来说，存储器容量越大，允许存放的程序和数据越多，越利于提高计算机的处理能力。（ 2） 存 取时间信息存入存储器的操作称为写操作，信息从存储器取出的操作称为读操作。存取时间是描述存储器读/写速度的重要参数，为了提高内存的工作速度使之与CPU的速度匹配，总是希望存取时间越短越好。 一般用读 / 写时间、读/写周期和存取速度等指标来衡量存取时间。（ 3） 可 靠性存储器的可靠性是指在规定时间内存储器无故障工作的情况，一般用平均无故障时间衡量。平均无故障时间（MTBF）越长，表示存储器的可靠性越好。（ 4） 性 能/价格比性能 / 价格比是衡量存储器的综合性指标。通常要根据对存储器提出的不同用途、不同环境要求进行对比选择。一般用每字节成本c （单位：元/字节）=价格C/容量S来表示。4. 存储器的分类方法有哪几种？答：根据存储器的存储介质及使用方法不同， 有不同存储器的分类方法。 常用的存储器分类方法如下：（ 1） 按 存储介质分类用来制作存储信息的物质称为存储介质。根据目前常用的存储介质可以把存储器分为半导体存储器、磁存储器和光存储器三种。（ 2） 按 存储方式分类按照存储器的不同工作方式可以将存储器分为随机存取存储器（ Random AccessMemory ） 、只读存储器（ Read Only Memory） 、顺序存取存储器（Sequential Access Memory）和直接存取存储器（Direct Ae mory ） 。（ 3） 按 信息的可保存性分类根据存储器中信息的可保护性可以将存储器分为非易失性存储器和易失性存储器。（ 4） 按 所处位置及功能分类按存储器所处的位置及功能可以将它们分为CPU紧密相联的主存（内存）和辅存（外存）两类。5. 简述存储器读写操作的工作原理。答：在 CPU 向存储体发出读操作命令时，主存储器顺序完成以下操作：（ 1） 由 CPU 控制将相应存储单元的地址码送至地址寄存器中；（ 2） 地 址译码器将地址寄存器中的地址编码译成相应地址线（字线）电信号，标志指定的存储单元；（ 3） 在 CPU 的统一控制下，由控制电路将读命令转换成读写电路的操作，将指定存储单元的内容传送到数据寄存器中；（ 4） 在 CPU 的控制下，将数据寄存器中的数据传递到指定的其它计算机部件中，完成存储器的读操作存储器写的操作与读的操作相类似。顺序完成以下操作：（ 5） 在 CPU 的控制下，将要写入存储器的数据传送到数据寄存器中；（2）由CPU控制将相应存储单元的地址码送至地址寄存器中；（ 3） 地 址译码器将地址寄存器中的地址编码译成相应地址线（字线）电信号，标志指定的存储单元；（ 4） 在 CPU 的统一控制下，由控制电路将写命令转换成读写电路的操作，将数据寄存器中的内容传送到指定存储单元中，完成存储器的写操作。6. 简述存储器的组合方法。答：存储器的组合采用位并联、地址串联及地址复用等方法。（ 1） RAM 的并联为扩展存储器的字长，可以采用并联存储芯片的方式实现。（ 2） RAM 的串联为扩展存储器的存储单元数量，可以采用多个芯片地址串联的方式解决。所谓 RAM 串联组织是用高位地址（或低位地址）译码输出控制每个芯片的片选端来指定可以工作芯片，实现芯片间地址的串行连接，从而达到扩展存储容量的目的。（ 3） 地 址复用的RAM 组织随着大规模集成电路技术的发展，使得一块存储器芯片能够容纳更多的内容。其所需地址线随之增加，为了保持芯片的外部封装不变，一般采用地址复用技术，将地址分批送 入到芯片内部，不增加芯片的地址引脚。7. 与磁心存储器相比，半导体存储器有何优缺点？与磁芯存储器相比，半导体存储器有体积小、存取速度快、生成制造易于自动化等特点，其性能价格比远远高于磁芯存储器，因而得到广泛应用。然而，半导体存储器也有明显的缺点，即大部分半导体存储器需要靠持续供电维持信息的保存，它所存储的信息会因断电而消失。8. PROM与ROM有何区别？在实际使用过程中， 用户希望根据自己的需要填写 ROM 的内容， 因此产生了可编程ROM。 PROM与一般的 ROM 的主要区别是， PROM 在出厂时其内容均为“0“或”1 “，用户在使用前安装自己的需要将程序和数据利用工具用光或电的方法将编码写入 PROM 中，一次写入后不可修改。PROM相当于由用户完成 ROM生成中的最后一道工序一一向RON中写入编码，其余同掩膜ROM的使用完全相同。9. 主存储器，由哪几部分组成，各部分功能是什么？主存储器由存储体、地址译码电路、驱动电路、读写电路和控制电路等组成。其各部分的主要功能是：（ 1） 存 储体：是存储信息的集合体，即由某种存储介质按一定结构组成的存储单元的集合。通 常是按照二维阵列方式组织。（ 2） 地 址寄存器、译码电路与驱动器：即寻址系统。在对存储体内某个存储单元的信息进行读写操作前，必须指定存储单元的位置（地址） ，地址寄存器的作用就是存放特定存储单元的地址数据，以保证能够对指定的存储单元进行读写操作。译码电路负责将地址寄存器中的 地址转换为对存储单元的选择信号，电路驱动器的作用是增加电路的负载能力，保证译码 电路能够有效地选择每个存储单元。（ 3） 读 写电路与数据寄存器：数据寄存器的作用是暂时保存从存储器中读出的信息或将写入存储器的信息。读写电路负责完成从数据寄存器到特定存储单元之间的信息读写操作。（ 4） 控 制电路：负责接收CPU 传来的控制命令，经过控制电路一系列的处理，产生一组时序信号控制存储器的操作。在存储器的组成中，存储体是核心，其余部分是存储体的外围线路。不同的存储器都是由这几部分组成，只是在选用不同的存储介质和不同的存取方式时，各部分的结构与工作方式略有变化。10. 什么是记忆元件、存储单元、存储体和存储阵列？ 答：计算机存储器中存储的是“0“和”1“信息，每一个能存放一个二进制位即具有两种状态的元件称为记忆元件。若干记忆元件组成存储单元，一个存储单元能够存放一个或几个字节的二进制信息。每个存储单元都有一个编号（地址） ，用以唯一标识存储单元的位置。信息按地址存入指定的存储单元中，按地址从指定的存储单元中取出。存储单元的集合称为存储体。 存储体中存储单元的每个二进制位必须同时并行工作，将存储单元按其地址的顺序组成存储阵列。11. 地址译码有哪两种方式？ 答：地址译码器有两种方式：一种是单译码方式，仅有一个译码器。译码器输出的每条译码线对应一个存储单元。另一个是双译码方式，将译码器分成X 向和 Y 向两个译码器，通过双译码器的相互作用确定存储单元的地址12. 什么是外存储器？ 答：外存储器是指哪些读取速度较慢、 容量比内存大、 通常用来存放暂时不用的程序和数据的存储器。 外存的种类很多，其中磁带、磁盘存储器是现今最常用的一种外存，因其利用磁表面介质存储数据，通常也称为磁表面存储器。光盘存储器及半导体存储器是外存储器发展的方向。13. EPROM有何特点？什么是 EEPROM 答：可以多次擦写的可编程ROM （EPROM）的特点是可以根据用户的要求用工具擦去ROM中存储的原有内容，重新写入新的编码。擦除和写入可以多次进行。同其它 ROM 一样，其中保存的信息不会 因断电而丢失。EPROM是通过电气方法擦除其中的已有内容，通常也称为电可擦可编程ROM （EEPROM。14. 软盘、硬盘、光盘有什么区别？ 答：软盘、硬盘、光盘同为计算机的常用外存，它们中所存放的信息不会随计算机断电而消失。其中软盘和硬盘属于磁表面介质存储器。软盘盘片是一种表面涂有金属氧化物磁性材料的圆形塑料盘。其特点是价格便宜、使用方便、互换性好、便于携带。目前，软盘的规格一般为3.5 英寸，容量为 1.44M 。硬盘盘片是由涂有金属氧化物磁性材料的金属制成。 通常由多片硬盘盘片组成磁盘组并盘封在金属罩中、位于主机机箱内。其特点是存储容量大（GB） ，存储速度快。光盘是利用光学原理读写信息的存储器，是靠盘面上一些能够影响光线反射的表面特征存储信息。其特点是存储容量大，一片 5.25英寸的光盘存储容量一般为600多MB,相当于330多片3寸软盘的容量；可靠性高，信息保存时间长，且在光盘介质表面还有一层塑料保护膜，所以光盘表面不易被划伤；光盘不受外界磁场的干扰，读 / 写信息时，光头不受影响。15. 什么是磁盘驱动器？什么是硬盘片？答：磁盘存储器由磁盘、磁头、定位系统和传动系统等部分组成，一般也将这些部件统称为磁盘驱动器。根据盘片的基本组成材料将磁盘分为硬盘和软盘两种。所谓硬盘片是指由金属材料制成一定厚度的盘片基体，这些盘片一般组合成为盘片组，构成硬盘驱动器的存储主体。16. 软盘和硬盘盘片如何记录信息？答：软盘和硬盘盘片记录信息的方式相同，都是将每个盘面由外向内分成若干个磁道，每个磁道划分为多个扇区，信息以扇区为电位存储。17. 什么是记录区？什么是信息间隔？磁带上若干字节信息组成的数据集合称为记录区。记录区间的间隔称为信息间隔，信息间隔包括记录尾标、校验码、区间间隔等部分。每个记录区的长是不确定的，操作系统将视信息存储的需要和磁带利用率的需要确定记录区的大小。18. 简述磁表面存储器的工作原理？答：磁表面存储器利用具有矩形磁滞曲线的磁性材料存储信息， 磁性材料磨成粉状制成磁胶涂在载体表面，读写信息时利用磁头与磁表面的磁感应效应，将磁表面按照不同的要求磁化为具有不同磁化方向的磁化单元，利用这些磁化单元存储信息。写入信息时，磁头靠近特定位置的磁表面，写线圈通过一个定向定强度的电流，写线圈内的脉冲电流使磁芯磁化建立磁芯自己的感应磁场， 感应磁场的磁力线在缝隙处形成边缘磁场使下面的磁表面被磁化，在磁表面上形成特定大小、特定方向的磁化区域组成磁表面的磁场单元。读入信息时， 磁头靠近特定位置的磁表面， 磁表面磁场单元的磁力线通过磁芯建立闭合磁通回路。由于铁芯内部磁通量的变化，读出线圈内产生感应电流。不同方向的磁通回路引起不同方向的感应电流，从而读出磁表面存储单元的信息。经过读出后，磁表面存储单元的状态并没有改变，所存信息也没用被破坏。所以，磁表面存储器不需要刷新和再生，在停电以后仍能保存所有的信息，可以称为永久性存储器。因此，磁表面存储器（磁带、磁盘）能够在计算机的外存中充当主要的角色。19. 什么是软盘？什么是软盘驱动器？答：使用塑料材料作为盘片的基体材料的磁盘称为软盘。由于其具有存储机构简单、造价低、使用方便、互换性好、易保管、对环境要求不严格等特点而得到广泛应用。软盘为单片盘结构，一般软盘盘片与磁头、定位系统和转动系统相脱离，通常将后三项统称为软盘驱动器。20. 什么是扇区？什么是格式化操作？答：扇区是磁盘存储信息的最小物理单位。扇区包括头空、序标、数据区、检验字段和尾空等几个部分。通常对磁盘进行的所谓格式化操作就是在磁盘上划分磁道、扇区及扇区内各特定区域，若磁盘上没有这些划分，就必须在格式化后才能使用。21. 光盘的工作原理是什么？答：光盘本身是靠盘面上一些能够影响光线反射的表面特征存储信息。读去数据时，由机器驱动部分和定位部件复责确定读取的位置。激光器发出激光经光学线路至聚集透镜射向光盘表面，表面的凹凸不平造成反射光的变化，利用数据检测器将这些变化转换为数据“0”和“1 ”的电信号传输到数据输出端，整个读取工作完成。光盘的写入过程与此相似，数据从数据输入端传来，编码后形成激光信号，经过聚集透镜在光盘表面上“刻写”上信息“0”或“1” 。不同类型光盘的写入过程不尽相同，但其原理基本相同。22. 光盘存储器有哪几种？答：一般将光盘存储器分为只读式( Read Only)、一次写入式(Write Once)和可擦式(Erasable)或 可逆式(Reversible)三种。只读式光盘利用材料表面的凹凸不平的特征记录信息，在出厂前由生产厂 家将有关信息存放到光盘上。对于一次写入式光盘，用户可以利用汇聚的激光束在光盘表面照射使材 料发生永久性变化而记录信息。这种光盘已普遍用于多媒体系统。可擦式光盘利用激光在磁性材料或 相应材料上实现信息的存储和擦除。23. 什么是存储体系？答：将主存、辅存及其他一些相关的部件组织在一起构成计算机的存储体系。24. 什么是二级存储体系？主存和辅存在二级存储体系中的作用各是什么？ 答：计算机系统中最简单的存储体系是利用软硬件控制将主存和辅存有机组成一个整体构成二级存储体系。在二级体系中，主存是与计算机各部件进行数据交换的主要设备，辅存做为主存的后援系统来弥补主存容量不足的缺陷。辅存中存放的是暂时不用的和主存中内容不下的程序和数据。辅存中的信息不能被CPU直接访问，必须通过调入主存中才能被计算机的其它部件使用。25. 为什么要在二级存储体系的基础上建立多级存储体系？答：二级存储体系解决了主存容量不足、价格昂贵的矛盾，但仍没有彻底解决主存与CPU之间不匹配的问题，CPU的速度快于主存的存取速度，存储器的相当低速影响了CPU性能的发挥这一矛盾。同时，主存与辅存之间数据交换速度也影响了计算机存储系统性能的发挥。因此，存储系统的设计突破了用 主存和辅存组成单一的二级存储体系，采用了多种性能不同、速度不同、价格不同的存储设备按一定 的层次结构组成多级存储体系。26. 在费用一定的情况下如何提高存储体系的容量和工作效率？ 答：在多级存储体系中，格式缓冲寄存器( Cache)的出现基本解决了主存与 CPU之间的速度匹配问 题。Cache的性能高于主存的性能，同时其价格也高于主存的价格，采用适量的Cache既可以增加存储体系的性能，又可以将整个存储体系的价格限制在一定的范围内。Cache主存结构是根据主存一一辅存结构发展而来，但两者之间有着三点截然不同的区别。一是两者目的不同，主存一一辅存结构的目的是解决存储器容量不足的问题，而Cache主存结构则是解决主存与 CPU速度不匹配的问题。二是方法不同，主存一一辅存结构中，没有CPU与辅存之间的直接通路，而在Cache主存结构中CPU可以通过Cache访问主存中的信息，也可以直接访问主存中的信息。 三是实现方式不同， 主存辅存结构之间的数据交换由辅存的软硬件控制， 而 Cache主存结构之间的数据交换完全是由辅助的硬件控制。27. 简述多级存储体系的构成及理想性能。答：多级存储体系是采用多种性能不同、速度不同、价格不同的存储设备按一定的层次结构组成，目的是提高主存的速度及其它性能。典型的构成与理想性能如下：借助于辅助硬件，将高速缓冲寄存器（Cache）和主存构成一个整体。其理想性能是整体速度接近于Cache,容量与价格接近于主存。借助于辅助软硬件，将辅存和主存构成一个整体。其理想性能是整体速度接近于主存，容量与价格接近于辅存。28. 简述虚拟存储的工作原理。答：虚拟存储技术，实际上就是利用一个实际的容量比较小的主存储器空间（物理空间）模拟一个假设的容量相当大的存储器空间（虚拟存储器空间） 。在程序运行时由辅存软硬件将编写程序所用的逻辑地址（虚拟地址）自动转换成主存储器中的物理地址（实际地址） 。为了便于主存与辅存中虚拟存储器部分的信息交换， 虚拟存储器一般采用二维或三维的复合地址格式以方便地址交换。采用二维地址格式时，将整个存储空间分为若干项（或段） ，每个页（或段）又包括若干存储单元。采用三维地址格式时，将整个存储空间分为若干段，每段分为若干页，每页又包含若干存储单元。根据地址格式不同，虚拟存储器分为：页式虚拟存储器、段式虚拟存储器和段页式虚拟存储器。29. 虚拟存储器是怎样工作的？答：（ 1） 当 前虚拟地址访问主存时，系统首先查看所用虚拟地址对应的单元内容是否已装入主存。如果在主存中，可以通过辅助软硬件自动把虚拟地址变成主存的物理地址后对主存相应单元进行访问。如果不在主存中，通过辅助的软硬件将虚拟地址对应的内容调入主存中，然后再进行访问。因此，对虚拟存储器的每次访问都必须由辅助软硬件进行虚实地址的变换。（ 2） 虚 拟存储器的作用是仿佛扩大了整个主存的容量，允许在程序中使用比主存容量大得多的虚拟存储器。同时可以减轻人们编程中对程序进行分块的苦恼，从而提高软件开发的效率。虚拟存储器实现利用小容量的主存运行大规模的程序的一种有效的办法。尽管实现虚拟存储要增加一些额外的投资和软件开销，虚拟存储技术仍在各种计算机系统中得到广泛的应 用。（ 3） 虚 拟存储器的分配由操作系统完成，而主存辅存系统的使用可以由程序人员根据需要进行安排。30. 虚拟存储器与一般的主存辅存系统的本质区别是什么？答：（ 1） 虚 拟存储器允许人们使用比主存容量大得多的地址空间来访问主存，非虚拟存储器最多只允许人们主存的整个空间，一般只允许使用操作系统分配的主存中的某一部分空间。（ 2） 虚 拟存储器每次访问主存时必须进行虚、实地址的变换，而非虚拟存储器则不必变换。（ 3） 虚 拟存储器的分配由操作系统完成，而主存辅存系统的使用可以由程序人员根据需要进行安排。31. 简述 Cache 的主要特点。答：Cache 的主要特点是：（ 1） 存 取速度快，一般Cache 的速度完成可以跟上CPU 的运算速度；（ 2） 存 储量小，由于Cache 的速度快，其价格也相当昂贵，因此为保证整个存储器的性能价格比，一般采用适当容量的Cache提高存储器整体的性能。32. 简述 Cache 的原理和作用。 答：Cache 的工作原理基于大量典型程序运行实例的分析。分析结果表明，在较短的时间间隔内，由程序产生的地址往往集中于在存储器逻辑地址空间很小的范围内。指令地址的分布又是连续的，加上循环程序段和子程序段的重复执行，对这些地址的访问自然具有时间上集中分布的倾向，这种对局部范围的存储器地址频繁访问，对此范围外的地址访问甚少的现行称为程序访问的局部性。程序访问的局部性为 Cache 的引入提供了理论依据。Cache是缓冲技术在存储体系中的一个具体应用。Cache处于主存与CPU之间，利用Cache做为主存的缓冲区，利用缓冲技术解决CPU与主存之间的速度协调问题，Cache中存放着主存的一部分副本（主存中的部分内容）当存储器接到有关读取指令时，先在Cache 中查找此信息是否存在，若有则不经主存直接从 Cache中取出；否则直接从主存中取出，同时写入Cache,以备再次使用。由程序访问的局部性可以保证 CPU读取Cache中数据的命中率比较高，缩短了相应的存取时间，提高了计算机整体的运行速度。33. 请写出虚拟存储器中常用的三种地址映像。常用的地址映像方式有全相联映像、直接映像、组相联映像三种。全相联映像方式是指规定任一逻辑页能够映像到主存中任意页面位置的映像方式。直接映像方式是规定每个逻辑页只能映像到一个特定物理页面的映像方式。组相联映像方式是先按直接映像方式将虚拟内存空间划分为若干块， 然后在主存和逻辑空间中的 各块中将页面分组，每个组之间按照直接映像方式来控制，在组内则按照全相联映像方式控制。【重点难点举例点评】 一、主存储器（主存，或内存）主存储器由存储体、地址译码电路、驱动电路、读写电路和控制电路等组成。主存储器的基本组成部 分如图6-1所示。其各部分的主要功能是：A主存储器的基本组成图6-1存储体：是存储信息的集合体，即由某种存储介质按一定结构组成的存储单