第4章微机存储器系统

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计算机硬件基础课后习题答案

计算机硬件基础课后习题答案

第1章计算机概述1:计算机的类型有哪些?简述它们的特点目前国际上比较流行的计算机分类是:巨型计算机、主机(大、中型机)、小型计算机、和个人计算机。

巨型计算机指运算速度快、存储容量大的高性能计算机,它采用了大规模并行处理的体系结构,CPU由数以百计、千计的处理器组成,有极强的运算处理能力。

计算机的运算速度平均每秒1000万次以上;存贮容量在1000万位以上。

巨型机的研制水平是一个国家计算机技术水平的重要标志。

主机(大、中型机)大型机的运算速度一般在100万次/秒至几千万次/秒,通常用每秒运行多少万次来作为运算速度单位,字长32~64位,主存容量在几百兆字节以上,。

它有比较完善的指令系统,丰富的外部设备和功能齐全的软件系统。

其特点是通用,有极强的综合处理能力。

中型机的规模介于大型机和小型机之间。

小型机的机器规模小、结构简单、设计试制周期短,便于及时采用先进工艺技术,软件开发成本低,易于操作维护。

微型计算机是以微处理器(CPU)为核心,通过系统总线(BUS)将存储器、外围控制电路、输入输出接口连接起来的系统称为微型计算机。

若配有相应的外围设备(如显示器、键盘、打印机等)和系统软件,就组成了微型计算机系统(Micro Computer System)。

微型计算机具有以下特点:◆集成度高,体积小,重量轻,价格低廉;◆部件标准化,易于组装及维修;◆高可靠性及适应性。

2:微型计算机简单分哪几类?各有什么特点?微型计算机简单可分为常见的台式微型计算机即个人计算机PC,笔记本,及掌上电脑台式机具有:集成度高、体积较小价格低廉、部件标准化、,易于组装维修、高可靠性及适应性,计算能力强等特点;笔记本具有体积小重量轻,便于携带移动性强,耗电少功能强的特点;掌上电脑具有更小的体积、更轻的重量、更少的耗电和更强的可移动性的特点,其方便的上网功能正将加速“处处计算,移动计算”的时代到来。

;Flash存储器与RAM相比具有非易失性的优势,但是寿命短,可擦写次数少,读写速度慢,且不能完成完全随机读写。

微型计算机系统原理及应用 第4章 半导体存储器

微型计算机系统原理及应用  第4章  半导体存储器

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4.3 半导体只读存储器(ROM)
4.3.1 掩膜式只读存储器ROM ROM制造厂家按用户提供的数据,在芯片制造时
写定。用户无法修改。
18
4.3.2 可编程的只读存储器PROM 只能写入一次。
19
4.3.3 可编程、可擦除的只读存储器EPROM
1. 紫外线擦除的EPROM 进行照射10~20min,擦除原存信息,成为全1状态。
8
2.静态RAM的结构 将多个存储单元按一定方式排列起来,就组成了一个静 态RAM存储器。
9
典型的SRAM 6116:2KB,A0~A10,D0~D7形成 128*16*8(每8列组成看作一个整体操作)的阵列
片选CS# 输出允许 OE#
读写控制 WE#
10
典型的SRAM芯片6264 (8KB)
29
存储器芯片的选用
RAM、ROM区别:
–ROM:ROM用来存放程序,为调试方便,多采用EPROM
–RAM:存储器容量不大,功耗较小时,可采用静态RAM;
系统较大,存储器容量很大,功能和价格成为主要矛盾, 要选择动态RAM,这时要考虑刷新问题。
组成存储器模块时,需要考虑的因素主要有:容
量、速度、负载等:
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2. 双端口RAM举例
CY7C130/131/140/141 1K*8bit高速双端口SRAM A0~A9:地址线 I/O0~I/O7:数据线 CE#:片选 OE#:输出允许线 R/W#:读写控制 BUSY#: INT#:
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存储器的基本组成 半导体存储器的内部结构为例
译码电路: 重合译码方式 存储体:核心。一个 基本存储电路可存入 一个二进制数码
A12 A7 A6 A5 A4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Vcc WE CS 2 A8 A9 A 11 OE A 10 CS 1 D7 D6 D5 D4 D3

微机组成原理练习题有答案

微机组成原理练习题有答案

《微机组成原理》练习题第一章计算机系统概论5、动态RAM存储信息的原理是电容存储电荷,因此一般在2ms时间内必须刷新依次,刷新是按行进行的。

6、主存可以和CPU、CACHE、辅存交换信息。

7、 I/O编辑方式可以分为统一编址、分开编址两大类,前者需有独立的I/O指令后者可通过访存指令和设备交换信息。

8、条件转移、无条件转移、子程序调用、中断返回指令都属于跳转类指令,这类指令字的地址码字段指出的地址不是操作数的地址,而是下一条指令的地址9、动态RAM的刷新一般有集中刷新、分散刷新、异步刷新三种方式,之所以刷新是因为存储电容的电荷会放电。

1、总线管理包括哪些内容?简要说明几种查询方式。

链式查询方式只需很少的几根线就能按一定的优先顺序实现总线的优先控制,并且很容易扩充设备,但对电路故障敏感。

且优先级低的设备可能很难获得请求。

计数器查询方式的总线请求(BR)和忙线(BS)线是各设备共用的,单还需log2N(N为设备数)根设备地址线实现查询,设备的优先级可以不固定控制此链式查询复杂,电路故障不如链式查询方式敏感。

独立请求方式响应速度快,优先次序灵活,但控制线数量多,总线控制更复杂。

2、比较静态RAM和动态RAMa.在同样大小的芯片中,动态RAM的集成度远高于静态RAMb.动态RAM行列地址按显瘦顺序输送,减少了芯片引脚,封装尺寸也减少c.动态RAM的功耗比静态RAM小d.动态RAM的价格比静态RAM便宜3、在什么条件和什么时间,CPU可以响应I/O的中断请求?条件和时间是:当中断允许状态为1,且至少有一个中断请求被查到,则在一条指令执行完成时,响应中断。

4、存储器-寄存器三类指令中哪类指令的执行时间长/短?为什么?存储器-存储器型的指令执行时间最长,寄存器-寄存器型的指令执行时间最短;寄存器一般是集成在CPU的内部,而存储器是在CPU的外部,寄存器的存取时间短,而存储器的存取时间长,所以。

5、根据CPU访存性质的不同,可将CPU的工作周期分为哪几类?分为取址周期,间址周期,执行周期和中断周期一、选择题1、冯.诺依曼机工作方式的基本特点是( B )A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C.堆栈操作D.存储器按内容选择地址2、电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为(C )A、CPUB、ALUC、主机D、CU3、完整的计算机系统应包括(D )A、运算器、存储器、控制器B、外部设备和主机C、主机和实用程序D、配套的硬件设备和软件系统4、计算机系统中的存储系统是指(D )A、RAM存储器B、ROM存储器C、主存D、主存和辅存5、用以指定待执行指令所在地址的是( C )A、指令寄存器B、数据计数器C、程序计数器D、累加器6、微型计算机的发展以( B )技术为标志。

微机原理 第四章2

微机原理 第四章2

静态RAM的结构组成原理图 静态RAM的结构组成原理图 RAM 举例:其存储体为64*64=4096个 举例:其存储体为64*64=4096个6管静态存储电路组成 64*64=4096
静态RAM 静态RAM
常用的SRAM芯片有2114、2142( 常用的SRAM芯片有 SRAM芯片有2114 )、6116(2K× 6116 6264(8K× )、62128 16K× )、62256 32K× 62128( 62256( 6264(8K×8)、62128(16K×8)、62256(32K×8)等。 SRAM芯片 芯片2114 1、SRAM芯片2114 2114芯片容量为 芯片容量为1 18引脚DIP封装 引脚DIP封装。 Intel 2114芯片容量为1K×4位,为18引脚DIP封装。该芯片 共有10根地址线A 10根地址线 根数据线I/O 共有10根地址线A9~A0和4根数据线I/O4~I/O1。该芯片的读 写控制:无效时,数据线呈高阻;有效时选中芯片, 写控制:无效时,数据线呈高阻;有效时选中芯片,允许读 写操作,此时,若有效则进行写操作,无效时进行读操作。 写操作,此时,若有效则进行写操作,无效时进行读操作。
随机存取存储器(RAM) 随机存取存储器(RAM)
行线X 行线 +5V
6管静态RAM存储电路 管静态RAM存储电路 RAM (MOS) )
T3 T5 A
T4 B T6
T1
T2
T7 1 写控制 数据线 读控制 3 2
T8 列线Y 列线
读出信息: 非破坏性读出” 读出信息:“非破坏性读出” Out
NDRO—Non Destructive Read
3管动态基本存储电路
1、DRAM芯片2116 DRAM芯片2116 芯片 2116为单管动态RAM芯片。其存储容量为16 RAM芯片 16K Intel 2116为单管动态RAM芯片。其存储容量为16K×l位, 需用14条地址输入线,但2116只有16条引脚。由于受封装引 需用14条地址输入线, 2116只有16条引脚。 14条地址输入线 只有16条引脚 线的限制,只用了A 条地址输入线,数据线只有1 线的限制,只用了A6~A0 7条地址输入线,数据线只有1条 (1位 而且数据输入( 和输出( 端是分开的, (1位),而且数据输入(DIN)和输出(DOUT)端是分开的,它们有 各自的锁存器。数据输入( 和输出( 各自的锁存器。数据输入(DIN)和输出(DOUT)线可通过外部电 路形成一个双向数据线。 路形成一个双向数据线。写允许信号为低电平时表示允许写 入,为高电平时可以读出,它需要3种电源。 为高电平时可以读出,它需要3种电源。

《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行

《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行

第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今,经历了哪几代?答:电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。

题1-2 微机系统由哪几部分组成?微处理器、微机、微机系统的关系是什么? 答:1、微机系统分硬件和软件,硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口,软件包括系统软件和应用软件。

2、微处理器是指微机的核心芯片CPU;微处理器、存储器和输入输出设备组成微机;微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。

题1-3 微机的分类方法包括哪几种?各用在什么应用领域中?答:按微处理器的位数,可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。

按功能和机构可分为单片机和多片机。

按组装方式可分为单板机和多板机。

单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。

单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。

题1-4 微处理器有哪几部分组成?各部分的功能是什么?答:微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。

运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算;控制器的功能是根据指令的要求,对微型计算机各部分发出相应的控制信息,使它们协调工作,从而完成对整个系统的控制;寄存器用来存放经常使用的数据。

题1-5 微处理器的发展经历了哪几代?Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术?答:第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。

Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术,如:RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。

题1-6 何为微处理器的系统总线?有几种?功能是什么?答: 系统总线是传送信息的公共导线,微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。

计算机组成原理第4章作业答案

计算机组成原理第4章作业答案

解:(1)CPU与存储器芯片连接逻辑图:
-MREQ
+5V
A15
C -G2A -G2B
Байду номын сангаасG1
A14
B
74138(3:8)
A13
A
-Y0
-Y1
-Y2

-Y7
-CS0
-CS1
-CS2 … -CS7
A12

A0
A12 … A0 A12 … A0 A12 … A0
A12 … A0
CPU
8K×8 SRAM
8K×8 SRAM
板地址 片地址
片内地址
3
3
12
15. 设CPU共有16根地址线,8根数据线, 并用-MREQ(低电平有效)作访存控制信 号,R/-W作读/写命令信号(高电平为读, 低电平为写)。现有这些存储芯片:
ROM(2K×8位,4K×4位,8K×8位), RAM(1K×4位,2K×8位,4K×8位), 及74138译码器和其他门电路(门电路自 定)。
8K×8 … 8K×8
SRAM
SRAM
D7 … D0 D7 … D0 D7 … D0
PROM:是可以实现一次性编程的只读存储器。(P89) EPROM:是一种可擦除可编程只读存储器。它可以由
用户对其所存信息作任意次的改写。(P90) EEPROM:用电可擦除只读存储器,在联机条件下,
用字擦除方式或页擦除方式,既可局部擦写,又可 全部擦写,这种EPROM就是EEPROM。(P69,91) CDROM:只读型光盘,这种光盘内的数据和程序是由 厂家事先写入的,使用时用户只能读出,不能修改 或写入新的内容。(P147) Flah memory:闪速存储器,又称快擦型存储器,它是 在EPROM和EEPROM工艺基础上产生的一种新型 的、具有性能价格比更好、可靠性更高的可擦写非 易失性存储器。(P91)

第四章存储器习题

第四章存储器习题

第四章存储器一、填空题1. 计算机中的存储器是用来存放的,随机访问存储器的访问速度与无关。

√2. 主存储器的性能指标主要是、存储周期和存储器带宽。

√3. 存储器中用来区分不同的存储单元,1GB= KB。

√4. 半导体存储器分为、、只读存储器(ROM)和相联存储器等。

√5. 地址译码分为方式和方式。

√6. 双译码方式采用个地址译码器,分别产生和信号。

√7. 若RAM芯片内有1024个单元,用单译码方式,地址译码器将有条输出线;用双译码方式,地址译码器有条输出线。

√8. 静态存储单元是由晶体管构成的,保证记忆单元始终处于稳定状态,存储的信息不需要。

√9. 存储器芯片并联的目的是为了,串联的目的是为了。

10. 计算机的主存容量与有关,其容量为。

11. 要组成容量为4M×8位的存储器,需要片4M×1位的存储器芯片并联,或者需要片1M×8位的存储器芯片串联。

12. 内存储器容量为6K时,若首地址为00000H,那么末地址的十六进制表示是。

13 主存储器一般采用存储器件,它与外存比较存取速度、成本。

14 三级存储器系统是指这三级、、。

15 表示存储器容量时KB= ,MB= ;表示硬盘容量时,KB= ,MB= 。

16一个512KB的存储器,其地址线和数据线的总和是。

17 只读存储器ROM可分为、、和四种。

18 SRAM是;DRAM是;ROM是;EPROM是。

19半导体SRAM靠存储信息,半导体DRAM则是靠存储信息。

20半导体动态RAM和静态RAM的主要区别是。

21MOS半导体存储器可分为、两种类型,其中需要刷新。

22 广泛使用的和都是半导体③存储器。

前者的速度比后者快,但不如后者高,它们的共同缺点是断电后保存信息。

23 EPROM属于的可编程ROM,擦除时一般使用,写入时使用高压脉冲。

24 单管动态MOS型半导体存储单元是由一个和一个构成的。

25 动态半导体存储器的刷新一般有、和三种方式。

《计算机组成原理》总结完整版

《计算机组成原理》总结完整版

《计算机组成原理》总结完整版《计算机组成原理》学科复习总结★第⼀章计算机系统概论本章内容:本章主要讲述计算机系统的组成、计算机系统的分层结构、以及计算机的⼀些主要指标等需要掌握的内容:计算机软硬件的概念,计算机系统的层次结构、体系结构和计算机组成的概念、冯.诺依曼的主要思想及其特点、计算机的主要指标本章主要考点:概念1、当前的CPU由哪⼏部分组成?控制器、运算器、寄存器、cache (⾼速缓冲存储器)2、⼀个完整的计算机系统应包括哪些部分?配套的硬件设备和软件系统3、什么是计算机硬件、计算机软件?各由哪⼏部分组成?它们之间有何联系?计算机硬件是指计算机的实体部分,它由看得见摸得着的各种电⼦元器件,各类光、电、机设备的实物组成。

主要包括运算器(ALU)、控制器(CU)、存储器、输⼊设备和输出设备五⼤组成部分。

软件是计算机程序及其相关⽂档的总称,主要包括系统软件、应⽤软件和⼀些⼯具软件。

软件是对硬件功能的完善与扩充,⼀部分软件⼜是以另⼀部分软件为基础的再扩充。

4、冯·诺依曼计算机的特点●计算机由运算器、存储器、控制器、输⼊设备和输出设备五⼤部件组成●指令和数据以同等地位存于存储器内,可按地址寻访●指令和数据⽤⼆进制表⽰●指令由操作码和地址码组成,操作码⽤来表⽰操作的性质,地址码⽤来表⽰操作数在存储器中的位置●指令在存储器内按顺序存放●机器以运算器为中⼼,输⼊输出设备和存储器间的数据传送通过运算器完成5、计算机硬件的主要技术指标●机器字长:CPU ⼀次能处理数据的位数,通常与CPU 中的寄存器位数有关●存储容量:存储容量= 存储单元个数×存储字长;MAR(存储器地址寄存器)的位数反映存储单元的个数,MDR(存储器数据寄存器)反映存储字长主频吉普森法●运算速度MIPS 每秒执⾏百万条指令CPI 执⾏⼀条指令所需的时钟周期数FLOPS 每秒浮点运算次数◎第⼆章计算机的发展及应⽤本章内容:本章主要讲述计算机系统、微型计算机系统的发展过程以及应⽤。

操作系统 第4章 存储管理习题

操作系统 第4章 存储管理习题

1、某虚拟存储器的用户空间共有32个页面,每页1KB,主存16KB. 假定某时刻为用户的第0,1,2,3页分别分配的物理块号为5,10,4,7,试将虚拟地址0A5C和093C变换为物理地址.a.将0A5C变换为2进制为: 0000,1010,0101,1100,由于页面大小为1KB约为2的10次方,所以0A5C的页号为2,对应的物理块号为:4,所以虚拟地址0A5C的物理地址为125C; b.将093C变换为2进制为: 0000,1001,0011,1100,页号也为2,对应的物理块号也为4,此时虚拟地址093C的物理地址为113C.2、在一个请求分页系统中,采用LRU页面置换算法时,假如一个作业的页面走向为4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5,当分配给该作业的物理块数M分别为3和4时,试计算访问过程中所发生的缺页次数和缺页率?比较所得结果?答案:a.当分配给该作业的物理块数M为3时,所发生的缺页率为7,缺页率为: 7/12=0.583;b. 当分配给该作业的物理块数M为4时,所发生的缺页率为4,缺页率为: 4/12=0.333.3、什么是抖动? 产生抖动的原因是什么?a. 抖动(Thrashing)就是指当内存中已无空闲空间而又发生缺页中断时,需要从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中,如果算法不适当,刚被换出的页很快被访问,需重新调入,因此需再选一页调出,而此时被换出的页很快又要被访问,因而又需将它调入,如此频繁更换页面,以致花费大量的时间,我们称这种现象为"抖动";b. 产生抖动的原因是由于CPU的利用率和多道程序度的对立统一矛盾关系引起的,为了提高CPU利用率,可提高多道程序度,但单纯提高多道程序度又会造成缺页率的急剧上升,导致CPU的利用率下降,而系统的调度程序又会为了提高CPU利用率而继续提高多道程序度,形成恶性循环,我们称这时的进程是处于"抖动"状态.【例1】可变分区存储管理系统中,若采用最佳适应分配算法,“空闲区表”中的空闲区可按(A )顺序排列A、长度递增B、长度递减C、地址递增D、地址递减分析:最佳适应算法要求每次都分配给用户进程能够满足其要求的空闲区中最小的空闲区,所以为了提高算法效率,我们把所有的空闲区,按其大小以递增的顺序形成一空闲分区链这样,第一个找到的满足要求的空闲区,必然是符合要求中最小的所以本题的答案是A【例2】虚拟存储技术是(B )A、扩充主存物理空间技术B、扩充主存逻辑地址空间技术C、扩充外存空间的技术D、扩充输入/输出缓冲区技术分析:所谓虚拟存储器,是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统具体地说,所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统实际上,用户所看到的大容量只是一种感觉,是虚的,故称之为虚拟存储器虚拟存储技术是一种性能非常优越的存储器管理技术、故被广泛地应用于大、中、小型机器和微型机中所以本题的答案是B【例3】很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是(A )A、分页存储管理方式B、分段存储管理方式C、多重分区管理D、可变式分区管理分析:“零头”也就是内存碎片,是指内存中无法被利用的小空闲区在有些内存管理方式下,系统运行一段时间后,内存的碎片会占据相当的数量的空间分段存储管理方式、多重分区管理、可变式分区管理都会因为内存分配回收产生“零头”,而分页存储管理方式,按事先划分好的内存块为单位分配回收内存,所以不会产生“零头”所以本题的答案是A【例4】系统“抖动”现象的发生是由(B )引起的A、交换的信息量过大B、置换算法选择不当C、内存容量不足D、请求分页管理方案分析:“抖动”现象是指刚被换出的页很快又要被访问,为此,又要换出其他页,而该页又很快被访问,如此频繁地置换页面,以致大部分时间都花在页面置换上交换的信息量过大,内存容量不足都不是引起系统“抖动”现象的原因,而选择的置换算法不当才是引起“抖动”现象的根本原因,例如,先进先出算法就可能产生“抖动”现象所以本题的答案是B【例5】虚拟存储管理系统的基础是程序的(C)理论A、全局性B、虚拟性C、局部性D、动态性分析:虚拟存储技术是基于程序的局部性原理的,程序的局部性原理体现在两个方面:时间局部性和空间局部性时间局部性是指一条指令被执行后,那么它可能很快会再次被执行,空间局部性是指若某一存储单元被访问,那么与该存储单元相邻的单元可能也会很快被访问所以本题的答案是C【例6】简述页和段的区别答:分页和分段有许多相似之处,但是在概念上两者完全不通,主要表现在:①页是信息的物理单位,分页是为了系统管理内存的方便而进行的,故对用户而言,分页是不可见的,是透明的;段是信息的逻辑单位,分段是作业逻辑上的要求,对用户而言,分段是可见的②页的大小是固定的,由系统决定;段的大小是不固定的,由用户作业本身决定③从用户角度看,分页的地址空间是一维的,而段的地址空间是二维的【例7】内存保护是否可以完全由软件来实现?为什么?答:内存保护的主要任务是确保每道程序都只在自己的内存内运行这就要求系统能对每条指令所访问的地址进行越界检查若发生越界,系统应能立即发现,并发出越界中断请求,以终止该指令若每次检查完全用软件来实现,则每执行一条指令,都要增加若干条指令去执行越界的检查功能,这无疑将降低程序的执行速度,因此,越界检查通常由硬件实现,并使指令的执行与越界检查功能并行执行,从而不使程序的运行速度降低当然,对发现有越界后的处理需要与软件配合来完成因此说内存保护功能是由硬件和软件共同完成的【例8】用可变分区方式管理主存时,假定主存中按地址顺序依次有五个空闲区,空闲区的大小为32K,10K,5K,228K,100K现有五个作业J1,J2,J3,J4和J5它们各需主存11K,10K,108K,28K,115K若采用首次适应分配算法能把这五个作业按J1~J5的次序全部装入主存吗?你认为按怎样的次序装入这五个作业可时主存空间的利用率最高?答:最先适应分配算法能把这五个作业按J1~J5的次序全部装入主存时,J1、J2分割第一个空闲区,剩11K;J3、J4分割第四个空闲区,剩92K;J5无法装入,所以用最先适应分配算法不能把这五个作业按J1~J5的次序全部装入主存如果先装入J3,装入第四个空闲区,剩余空间120K;再装入J5,装入第四个空闲区,剩余空间5K;再装入J4,装入第一个空闲区,剩余4K;再装入J1,J1装入第五个空闲区,剩余空间104K;再装入J2,装入第二个空闲区,这样效率最好【例9】简述什么是覆盖?什么是交换?覆盖和交换的区别是什么?答:所谓覆盖,是指同一主存区可以被不同的程序段重复使用通常一个作业由若干个功能上相互独立的程序段组成,作业在一次运行时,也只用到其中的几段,利用这样一个事实,我们就可以让那些不会同时执行的程序段共用同一个主存区所谓交换,就是系统根据需要把主存中暂时不运行的某个(或某些)作业部分或全部移到外存,而把外存中的某个(或某些)作业移到相应的主存区,并使其投入运行覆盖技术要求程序员必须把一个程序划分成不同的程序段,并规定好它们的执行和覆盖顺序,操作系统根据程序员提供的覆盖结构来完成程序之间的覆盖覆盖主要在同一个作业或同一个进程内进行;而交换主要是在进程或作业之间进行另外,覆盖只能覆盖那些与覆盖程序段无关的程序段【例10】对一个将页表放在内存中的分页系统:(1)如果访问内存需要0.2μs,有效访问时间为多少?(2)如果增加一个快表,且假定在快表中找到页表项的几率高达90%,则有效访问时间又是多少(假定查找快报需花的时间为0)?分析:每次访问数据时,若不使用快表,则需要两次访问内存,即先从内存的页表中读出页对应的块号,然后再根据形成的物理地址去存取数据;使用快表时,若能从快表中直接找到对应的页表项,则可立即形成物理地址去访问相应的数据,否则,仍需两次访问内存答:(1)有效访问时间为:2×0.2=0.4μs(2)有效访问时间为:0.9×0.2+(1-0.9)×2×0.2=0.22μs【例11】某系统采用分页存储管理方式,拥有逻辑空间32页,每页2K,拥有物理空间1M(1)写出逻辑地址的格式(2)若不考虑访问权限等,进程的页表项有多少项?每项至少有多少位?(3)如果物理空间减少一半,页表结构应相应作怎样的改变?答:该系统拥有逻辑空间32页,故逻辑地址中页号必须用5位来描述;而每页为2k,因此,页内地址必须用11位来描述,这样可得到它的逻辑地址格式如下:15 11 10 0(2)每个进程最多有32个页面,因此,进程的页表项最多为32项;若不考虑访问权限等,则页表项中只需给出页所对应的物理块号,1M的物理空间可分成29个物理块,故每个页表项至少有9位(3)如果物理空间减少一半,则页表中页表项数仍不变,但每项的长度可减少1位【例12】在分页存储管理系统中,逻辑地址的长度为16位,页面大小为4096字节,现有一逻辑地址为2F6AH,且第0、1、2页依次存放在物理块5、10、11中,问相应的物理地址是多少?分析:在分页存储管理系统中进行地址转换时,地址变换机构将自动把逻辑地址转化为页号和页内地址,如果页号不小于页表长度,则产生越界中断;否则便以页号为索引去检索页表,从中得到对应的块号,并把块号和页内位移分别送入物理地址寄存器的块号和块内位移字段中,形成物理地址答:由题目所给条件可知,分页存储管理系统的逻辑地址结构为: 15 12 11 0页号页内位移逻辑地址2F6AH的二进制表示如下: 0010 111101101010 页号页内位移由此可知逻辑地址2F6AH的页号为2,小于页表长度3,没有越界,该页存放在第11个物理块中,用十六进制表示块号为B,所以物理地址为BF6AH【例13】什么是虚拟存储器?如何实现分页虚拟存储管理系统?答:所谓虚拟存储器,是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统具体地说,所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统要实现分页虚拟存储管理系统,首先要扩充页表,扩充后的页表是在原来页表的基础上发展起来的,包括以下内容:页号、物理块号、状态位、访问位、修改位、外存地址其中状态位表示该页是否已经调入内存;访问位表示该页在内存期间是否被访问过;修改位表示该页在内存中是否被修改过,若未被修改,则在置换该页时就不需将该页写回到外存,以减少系统的开销和启动磁盘的次数;若已被修改,则在置换该页时必须把该页写回到外存,以保证外存中所保留的始终是最新副本;外存地址用于指出该页在外存上的地址,通常是物理块号,供调入该页时使用另外,还要使用两项关键技术:请求调页技术和页面置换技术【例14】在分页虚拟存储管理系统中,为什么说一条指令执行期间可能产生多次缺页中断?答:因分页虚拟管理方式中,只要作业的部分页在内存,该作业就能执行,而在执行过程中发现所要访问的指令或者数据不在内存时,则产生缺页中断,将所需的页面调入内存在分页虚拟存储管理系统中,一条指令(如Copy A to B )可能跨了两个页,而其中要访问的操作数可能也跨了两个页当要执行这类指令,而相应的页都不在内存时,就将产生多次缺页中断(如Copy A to B可能产生6次缺页中断)【例15】在分页虚拟存储管理系统中,假定系统为某进程分配了四个主存块(将开始4页先装入主存),页的引用顺序为:7,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,7,0,1,若采用FIFO调度算法、LRU调度算法时分别产生多少次缺页中断?依次淘汰的页分是什么?答:按照先进先出算法的原则:当发生缺页中断时,将淘汰最先调入主存的页面:页号 7 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 7 0 主存块的情况 7 7 7 7 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 1 1 4 4 4 4 4 4 4 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 7 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 淘汰页 7 1 2 共发生了3次缺页中断,依次淘汰的页位7、1、2按照最近最少用算法的原则:当发生缺页中断时,后者则淘汰最近一段时面内最久没有被访问的页面页号 7 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 7 0 主存块的情况 7 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 7 0 1 7 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 7 2 2 7 1 2 2 3 0 4 2 2 0 3 2 0 0 0 7 1 1 2 3 0 4 4 4 0 3 淘汰页 7 1 4 发生了3次缺页中断,依次淘汰的页位7、1、4【例16】现有一分页虚拟存取管理系统,其页表保存在寄存器中若有一个可用的空页或被替换的页未被修改,则它处理一个缺页中断需要8ms如果被替换的页已被修改,则处理一个缺页中断需要20ms内存存取时间为1μs假定70%被替换的页被修改过,为保证有效存取时间不超过2μs,可接受的最大缺页率是多少?分析:因为页表放在寄存器里,所以访问页表的时间可以忽略不计则存取时间就包括内存存取时间和处理缺页中断的时间答:如果用P表示缺页率,则有效访问时间不超过2μs可表示为:(1-p)×1μs+p×(0.7×20ms+0.3×8ms+1μs)≤2μs因此可计算出:p≤1/16400≈0.000062.下列(A )存储方式不能实现虚拟存储器A、分区B、页式C、段式D、段页式3.操作系统处理缺页中断时,选择一种好的调度算法对主存和辅存中的信息进行高效调度尽可能地避免(D )A、碎片B、CPU空闲C、多重中断D、抖动4.分页式存储管理的主要特点是(C )A、要求处理缺页中断B、要求扩充主存容量C、不要求作业装入到主存的连续区域D、不要求作业全部同时装人主存5.LRU页面调度算法淘汰(B )的页A、最近最少使用B、最近最久未使用C、最先进入主存D、将来最久使用6.虚拟存储器实际容量受(B )限制A、物理主存的大小B、计算机的地址结构C、磁盘容量D、数据存放的绝对地址7.分区管理要求对每一个作业都分配(A)的主存单元A、地址连续B、若干地址不连续的C、若干连续的页D、若干不连续的帧8.页面置换算法中(A )不是基于程序执行的局部性理论A、先进先出调度算法B、LRUC、LFUD、最近最不常用调度算法9.在存储管理中,采用覆盖与交换技术的目的是(A)A、节省主存空间B、物理上扩充主存容量C、提高CPU的效率D、实现主存共享10.分页虚拟存储管理中,缺页中断时,欲调度一页进入主存中,内存己无空闲块,如何决定淘汰已在主存的块时,(B )的选择是很重要的A、地址变换B、页面调度算法C、对换方式D、覆盖技术11.动态重定位技术依赖于(B )A、重定位装入程序B、重定位寄存器C、地址结构D、目标程序12.(D)存储管理兼顾了段式在逻辑上清晰和页式在存储管理上方便的优点A、分段B、分页C、可变分区方式D、段页式13.在可变分区存储管理中,某作业完成后要收回其主存空间,该空间可能与相邻空闲区合并,修改空闲区表使空闲区始址改变但空闲区数不变的是(C )情况A、有上邻空闲区也有下邻空闲区B、有上邻空闲区但无下邻空闲区C、无上邻空闲区但有下邻空闲区D、无上邻空闲区且也无下邻空闲区14.可变分区管理中,首次适应分配算法可将空闲区表中的空闲区栏目按(A )顺序排列A、地址递增B、长度递增C、地址递减D、长度递减15.在固定分区分配中,每个分区的大小是(C )A、随作业长度变化B、相同C、可以不同但预先固定D、可以不同但根据作业长度固定16.存储管理主要管理的是( C )A、外存存储器用户区B、外存存储器系统区C、主存储器用户区D、主存储器系统区17.下述(B )页面置换算法会产生Belady现象A、最佳置换算法B、先进先出算法C、LRU算法D、Clock算法18.作业执行中发生了缺页中断,经操作系统处理后,应让其执行(C )指令A、被中断的前一条B、被中断的后一条C、被中断的D、启动时的第一条19可变分区方式常用的主存分配算法中,(A)总是找到能满足作业要求的最小空闲区分配A、最佳适应算法B、首次适应算法C、最坏适应算法D、循环首次适应算法20可变分区方式常用的主存分配算法中,(C)总是找到能满足作业要求的最大空闲区分配A、最佳适应算法B、首次适应算法C、最坏适应算法D、循环首次适应算法二、多项选择题1.不需硬件地址转换机构支撑的存储管理方式是(AD )A、单用户连续方式B、可变分区方式C、页式和段式D、固定分区方式E、段页式2.可用上下界限寄存器实现存储保护的是(ACE )存储管理A、分段B、段页式C、可变分区D、分页E、固定分区3.在下列存储器管理方案中,能实现虚拟存储的是(CD )A、分区管理B、分页存储管理C、请求分页存储管理D、请求分段存储管理E、段页式存储管理4.在下列算法中,可用于页面置换算法的是(ABE ) A、先进先出算法 B、LRU算法C、优先级高者优先算法 D、时间片轮转法E、Clock算法三、填空题1.在存储器管理中,页是信息的物理单位,段是信息的逻辑单位页面大小由系统确定,段的大小由_用户作业本身确定2.将作业地址空间中的逻辑地址转换为主存中的物理地址的过程称为地址转换3.为了解决碎片问题,可采用一种方法,将内存中的所有作业进行移动,使原来分散的多个小分区拼接成一个大分区,这种方法称为紧凑4.覆盖技术的关键是提供正确的覆盖结构5.页表的作用是实现从页号到物理块号的映射6.程序执行的局部性原理体现在时间局部性和空间局部性两个方面7.在分页虚拟存储管理方式中,常采用的页面置换算法有:最佳置换算法,淘汰不再使用或最远的将来才使用的页;先进先出算法,选择淘汰在主存驻留时间最长的页;最近最少使用算法,选择淘汰离当前时刻最近的一段时间内使用得最少的页8.所谓虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统9、可变分区中为提高主存利用率,采用紧凑技术,但这样做花费处理器时间,增加系统开销11.段页式存储管理兼顾了段式在逻辑上清晰和页式存储管理上方便的优点.12.页面调度算法的选择是很重要的,如果选用了一个不合适调度算法就会出现这样的现象,刚被淘汰的页面又立即要用,把它调入,不久又被调出,调出不久又再次调入,如此反复,使调度时间非常频繁,以致大部分时间都花费在来回调度上,这种现象叫做抖动,又称颠簸13.页式存储管理中,进行存储分配时,以块为单位进行分配,采用不连续的分配办法,作业信息可以按页分散在主存不连续的主存块中。

第4章-嵌入式系统的存储器系统PPT课件

第4章-嵌入式系统的存储器系统PPT课件
冲,二级缓冲。
DRAM的体)电容存储电荷来储存信息, 必须通过不停的给电容充电来维持信息。
DRAM 的成本、集成度、功耗等明显优于SRAM。 DRAM保留数据的时间很短,速度也比SRAM慢,不过它还是比任何
的ROM都要快,但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多,计算机 内存就是DRAM的。
4.1.3 存储管理单元
MMU(Memory Manage Unit, 存储管理单元)
在CPU和物理内存之间进行地址转换,将地址从逻辑空间映射到 物理空间,这个转换过程一般称为内存映射。
MMU主要完成以下工作: (1)虚拟存储空间到物理存储空间的映射。
采用了页式虚拟存储管理,它把虚拟地址空间分成一个个固定大 小的块,每一块称为一页,把物理内存的地址空间也分成同样大 小的页。MMU实现的就是从虚拟地址到物理地址的转换。 (2)存储器访问权限的控制。 (3)设置虚拟存储空间的缓冲特性。
(或旁路转换缓冲/页表缓冲/后援存储器)
当CPU访问内存时,首先在TLB中查找需要的地址变换条目,如果该 条目不存在,CPU再从位于内存中的页表中查询,并把相应的结果 添加到TLB中,更新它的内容。
当ARM处理器请求存储访问时,首先在TLB中查找虚拟地址。如果系 统中数据TLB和指令TLB是分开的,在取指令时,从指令TLB查找相应 的虚拟地址,对于内存访问操作,从数据TLB中查找相应的虚拟地址。
当进行数据写操作时,可以将cache分为读操作分配cache和写操 作分配cache两类。
对于读操作分配cache,当进行数据写操作时,如果cache未命中, 只是简单地将数据写入主存中。主要在数据读取时,才进行 cache内容预取。
对于写操作分配cache,当进行数据写操作时,如果cache未命中, cache系统将会进行cache内容预取,从主存中将相应的块读取到 cache中相应的位置,并执行写操作,把数据写入到cache中。对 于写通类型的cache,数据将会同时被写入到主存中,对于写回 类型的cache数据将在合适的时候写回到主存中。

精品课件-微型计算机原理及应用(第二版)-第4章

精品课件-微型计算机原理及应用(第二版)-第4章

第4章 存储系统
图4.2 6264全地址译码器
第4章 存储系统
图4.3 另一种译码电路
第4章 存储系统
2) 部分地址译码 部分地址译码就是只用部分地址线译码控制片选来决定 存储器地址。一种部分地址译码的连接电路原理图如图4.4 所示。
第4章 存储系统
图4.4 6264部分地址译码连接
第4章 存储系统
第4章 存储系统
2) 金属氧化物(MOS)RAM 用MOS器件构成的RAM又可分为静态读写存储器(SRAM)和 动态读写存储器(DRAM)。当前的微型计算机中均采用这种类 型的金属氧化物(MOS)RAM。 静态RAM的主要特点是,其存取时间为几到几百纳秒 (ns),集成度比较高。目前经常使用的静态存储器每片的容 量为几十字节到几十兆字节。SRAM的功耗比双极型RAM低, 价格也比较便宜。
第4章 存储系统
CS1、CS2为两条片选信号引线。当两个片选信号同时有 效时,即 C=S01、CS2=1时,才能选中该芯片。不同类型的芯 片,其片选信号多少不一,但要选中芯片,只有使芯片上所有 片选信号同时有效才行。一台微型计算机的内存空间要比一块 芯片的容量大。在使用中,通过对高位地址信号和控制信号的 译码产生(或形成)片选信号,把芯片的存储容量放在设计者所 希望的内存空间上。简言之,就是利用片选信号将芯片放在所 需要的地址范围上。这一点,在下面的叙述中将会看到。
第4章 存储系统
2.存取时间 存取时间就是存取芯片中某一个单元的数据所需要的时 间。 当拿到一块存储器芯片的时候,可以从其手册上得到它的存 取时间。CPU在读写RAM时,它所提供给RAM芯片的读写时间 必须比RAM芯片所要求的存取时间长。如果不能满足这一点, 微型机则无法正常工作。 3.可靠性 微型计算机要正确地运行,必然要求存储器系统具有很 高的可靠性。内存的任何错误都足以使计算机无法工作。而 存储器的可靠性直接与构成它的芯片有关。目前所用的半导 体存储器芯片的平均故障间隔时间(MTBF)大概为5×106~ 1×108 h左右。

微机原理第4章 8088总线

微机原理第4章 8088总线

第4章 8086/8088的总线与时序4.1 8086/8088的引线及功能8086是16位微处理器;8088是准16位微处理器,它对外的数据线是8位的。

它们的地址线是20位的。

8086/8088均为40条引线、双列直插式封装。

它们的40条引线排列如图4-1所示。

为了能在有限的40条引线范围内进行工作,CPU内部设置了若干个多路开关,使某些引线具有多种功能,这些多功能引线的功能转换分两种情况:一种是分时复用,在总线周期的不同时钟周期内引线的功能不同;另一种是按组态来定义引线的功能.用8088微处理器构成系统时,根据系统所连接的存储器和外设的规模,8088可以有两种不同的组态。

在不同组态时有些引线的名称及功能不同。

最小组态:当用8088微处理器构成一个较小的系统时,所连的存储器容量不大,I/O端口也不多,若把MN/MX 引线接电源(+5V),则8088处于最小组态;最大组态:若构成的系统较大,要求有较强的驱动能力,要通过一个总线控制器来产生各种控制信号。

把引线MN/MX接地,则8088处于最大组态。

所有的微处理器都有以下几类引线用来输出或接收各种信号:●地址线、●数据线、●控制线和状态线、●电源和定时线。

8086/8088的40条引线包括以上4种信号,下面介绍各条引线的功能。

4.1.1的地址和数据线●A D7~AD0:低8位地址/数据线(输入/输出,三态)。

8088数据线是8位的,地址线是20位的,为减少引线的数量于是在8088 内部采用一些多路开关,把低8位地址线和8位数据线分时使用这些引线。

通常当CPU访问存储器或外设时,先要送出所访问单元或外设端口的地址,然后才是读写所需的数据,地址和数据在时间上是可区分的。

只要在外部电路中用一个地址锁存器,把在这些线上先出现的地址锁存下来就可以了。

●A15~A8:地址线(输出,三态)。

这8条地址线是在8088内部锁存的,在访问存储器或外设时输出8位地址。

●A19~A16/S6~S3:地址/状态线(输出,三态)。

计算机组成与维护第4章 内存

计算机组成与维护第4章 内存
计算机维护与维修
第四章 内存
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第4章 内存
4.1 内存的基础知识 4.2 内存储器的性能指标 4.3 内存储器的分类 4.3 内存容量与识别
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4.1 内存的基础知识
什么是内存 内存的作用
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什么是内存?
内存广义的定义
用来存储程序和数据的部件。
内存狭义的定义
内存指的就是主板上的存储部件,是CPU直接 与之沟通,并对其存储数据的部件。存放当 前正在使用的(即执行中)的数据和程序,它 的物理实质就是一组或多组具备数据输入输 出和数据存储功能的集成电路。
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第5章 内存
5.1 内存的基础知识 5.2 内存储器的性能指标 5.3 内存储器的分类 5.3 内存容量与识别
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早期内存条
早期IBM-PC机的主存储器都是固定安装在主板 上,由许多存储芯片组成的,见前面图4-1,容量为 256KB。
随着系统对内存容量越来越大,已无法在主板 有限的空间上排列更多的芯片了,因此采用ISA总线 扩展卡来解决,通常为384KB,将内存扩充到640KB。 ISA总线的数据线是16位,速度又相当慢。
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内存的主要技术指标
7、内存电压
内存正常工作所需要的电压值,SDRAM内存一般 工作电压都在3.3伏左右,上下浮动额度不超过0.3 伏;DDR SDRAM内存一般工作电压都在2.5伏左右, 上下浮动额度不超过0.2伏;而DDR2 SDRAM内存的 工作电压一般在1.8V左右。
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内存选配指南
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图4-4 30线SIMM内存条电路图
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早期内存条 (续)
内存条插槽的一种叫做SIMM(Single In line Memory Module)即单列直插存储器模块,分为30 线(引脚)和72线两种标准。另一种叫做DIMM (Double In line Memory Module)即双列直插存 储器模块,为168线标准。

第4章存储器讲解解析

第4章存储器讲解解析

15. 设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用MREQ(低 电平有效)作访存控制信号,R/W作读/写命令信号(高电平 为读,低电平为写)。现有这些存储芯片: ROM(2K×8位,4K×4位,8K×8位), RAM(1K×4位,2K×8位,4K×8位), 及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。 试从上述规格中选用合适的芯片,画出CPU和存储芯片的 连接图。要求如下: (1)最小4K地址为系统程序区,4096~16383地址范围为 用户程序区;(2)指出选用的存储芯片类型及数量; (3)详细画出片选逻辑。
由于存储器单 体的存取周期为T, 而CPU的总线访存 周期为(1/8)T, 故体内逻辑要支持 单体的独立工作速 率。因此在SRAM 芯片的外围加了地 址、数据的输入/输 出缓冲装置,以及 控制信号的扩展装 置。
-RD
A15~3
-OE A12~0
-WE
D7~0
8KB SRAM
D7~0 -CE
片选信号扩展
……
3片4K×8位
……
……
A15=1
65535
(2)选片:ROM:4K × 4位:2片; RAM:4K × 8位:3片;
(3)CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑:
+5V
MREQ A15 A14 A13 A12
C B A
G2A
Y0
G2B 74138(3:8)
Y1
G1
Y2 Y3
CPU
A11~0
CS0 4K× 4 ROM 4K× 4 ROM
8KB 1体
A12~0 -Y1
8KB 2体
A12~0 -Y2
8KB 7体

……
A12~0 -Y7

存储器作业参考答案

存储器作业参考答案

第四章存储器作业一、选择题1.和外存相比,内存的特点是()A. 容量小、速度快、成本高B. 容量小、速度快、成本低C. 容量大、速度快、成本高D. 容量大、速度快、成本低2.某EPROM芯片上有19条地址线A0~A18,它的容量为()。

A.128K B.256K C.512K D.1024K3. 下面列出的四种存储器中,易失性存储器是()A.RAM B.ROM C.PROM D.CD-ROM4. 主存储器的性能指标主要有主存容量、存取速度、可靠性和()A. 存储器存取时间B. 存储周期时间C. 存储器产品质量D. 性能/价格比5. 用一片EPROM芯片构成系统内存,其地址范围为F0000H~F0FFFH,无地址重叠,该内存的存储容量为()A.2KB B.4KB C.8KB D.16KB6. 计算机中地址的概念是内存储器各存储单元的编号,现有一个32KB的存储器,用十六进制对它的地址进行编码,则编号可从0000H到()H。

A.32767 B.7FFF C.8000 D.8EEE7. 若存储器中有1K个存储单元,采用单译码方式时需要译码输出线数为()A.1024 B.10 C.32 D.648. 内存储器与中央处理器()A.可以直接交换信息B.不可以直接交换信息C.不可以交换信息D.可以间接交换信息9. 某存储器容量为32K×16位,则()A.地址线为16根,数据线为32根B.地址线为32根,数据线为16根C.地址线为15根,数据线为16根D.地址线为15根,数据线为32根10. 下列存储器中哪一种存取速度最快()A.SRAM B.DRAM C.EPROM D.磁盘11. 存取周期是指()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12. 若存储器中有1K个存储单元,采用双译码方式时需要译码输出线数为()A.1024 B.10 C.32 D.6413. 有一静态RAM芯片的地址线为A0~A10,数据线为D0~D3,则该存储器芯片的存储容量为()A.1KB B.2KB C.1K×4位D.2K×4位14.计算机的内存可采用()A. ROM和RAMB. RAMC. ROMD. 磁盘15.内存地址从40000H到BBFFFH共有()A.1024KB B.4096KB C.496KB D.448KB16.擦除EPROM是用()A.+5V电压B.+15V电压C.+21V电压D.紫外光照射17. 需要定时刷新的存储器是()。

微机原理 第4章

微机原理 第4章

可擦除可编程的ROM(EPROM)
特点:芯片的上方有一个石英玻璃的窗口,通过紫 外线照射,芯片电路中的浮空晶栅上的电荷会形成光 电流泄漏走,使电路恢复起始状态,从而将写入的信 号擦去。
顶部开有一个圆形的石英窗口,用于紫外线透过擦除 原有信息 一般使用专门的编程器(烧写器)编程 编程后,应该贴上不透光封条
扩充存储器的数据宽度
用8b*32K的 EPROM芯片 27C256进行字节 数扩充,组成8b *64K的EPROM子 系统
RAS
动态RAM的刷新:
为保持电容CS中的电 荷不丢失,必须对动 态RAM不断进行读出 和再写入 CD数据线上分布电容
TS门控管
DRAM控制器的原理图
DRAM控制器的功能: (1)时序功能 (2)地址处理功能 (3)仲裁功能 P136
4.1.4 随机存取存储器RAM 1.SRAM 速度快 不需要刷新 片容量低 功耗大 2.DRAM 片容量高 需要刷新
4.选择存储器件的考虑因素
① 易失性:电源断开之后,存储器的内容是否 丢失。 ② 只读性 ③ 存储容量:每个芯片中的存储单元的总数。 ④ 速度:用存储器访问时间来衡量。访问时间 是指存储器接收到稳定地抵制信号到完成操作 的时间。 ⑤ 功耗
5. 半导体存储器的特点与分类
半导体存储器的特点: 1. 速度快,储存时间为ns级 2. 集成化 3. 非破坏性读出 半导体存储器分类: A. 从器件组成角度: 1.双极性存储器TTL(Transistor- Transistor Logic), 特点是速度快,功耗较低,集成度低。 2.单极性存储器是用MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 制成的存储器, 特点是集成度高,功耗低,价格便宜。

4 微机原理第四章 16位微处理器

4 微机原理第四章 16位微处理器

20 位
AX BX CX DX
16 位 段 寄 存 器
指令指针
SP
BP DI SI
CS DS SS ES IP 内部暂存器 外部总线
EU
16 位
数据总线
运 算 寄 存器
总线
BIU
执行 控制 电路
控制 逻辑
8088 8位 8086 16位
A L U
指令对列
1 2 3 4
标志寄存器
8086为 6 字节
(( 5 )在执行转移指令时,指令队列中的原有内容被自动清 (3) 4 在执行指令的时,需要访问 EU又没有总线访问时, M或I/O设备,8088 EU会请求 BIU 1)当指令列已满,而且 )每当 8086 的指令队列中有两个空字节( 有一 2 EU 准备执行一条指令时,它会从指令队列取指 除, BIU 会接着往指令队列中装入另一个程序段中的指令。 便进入空闲状态。 BIU ,完成访问内存或 I/O端口的操作。 个空字节)时, BIU就会自动把指令取到指令队列中。 令,然后用几个时钟周期去执行指令。
16 位
总线接 口单元 (BIU)
总线 控制 逻辑 外部总线
8088 8位 8086 16位
运 算 寄 存器
指令对列
A L U
执行 控制 电路
8086为 6 字节
1
2
3
4
标志寄存器
执行单元 (EU)
4.1 8086的结构 从功能上分为两部分:BIU和EU, 内部结构如图所示。
4.2.1 执行单元EU
片内总线等
1. 第一代——4位或低档8位微处理器 第一代微处理器的典型产品是Intel公司
1971年研制成功的4004(4位CPU)及1972年 推出的低档8位CPU 8008。

(完整word版)微机原理与接口技术 教案

(完整word版)微机原理与接口技术  教案

目录第 1 章 微机计算机基础知识第 1 次授课 第 2 次授课第 2 章 指令系统及汇编语言程序设计第 3 次授课 第 4 次授课 第 5 次授课 第 6 次授课 第 7 次授课 第 8 次授课 第 9 次授课 第 10 次授课 第 11 次授课 第 12 次授课第 3 章 存储器系统第 13 次授课 第 14 次授课第 4 章 微机接口及总线技术第 15 次授课 第 16 次授课第 5 章 中断技术第 17 次授课 第 18 次授课 第 19 次授课第 6 章 并行接口第 20 次授课 第 21 次授课 第 22 次授课第 7 章 串行接口第 23 次授课 第 24 次授课 第 25 次授课第 8 章 定时/计数技术第 26 次授课 第 27 次授课 第 28 次授课第 9 章 DMA 技术第 29 次授课 第 30 次授课第 10 章 模拟接口第 31 次授课 第 32 次授课 第 33 次授课第 11 章 人机交互设备接口(完整 word 版)微机原理与接口技术 教案第 34 次授课(完整 word 版)微机原理与接口技术 教案(完整 word 版)微机原理与接口技术 教案《微机原理与接口技术》——电子教案序1授课顺授课日期 专业班次基本 课 题 :1.1 微型计算机概述 1.2 计算机中的数和编码系统目 的 要 求 :了解计算机的发展历史,掌握各种进制间的互换和编码方法重点: 各种进制间的互换和编码方法难点 :编码方法教 学 方 法 : 讲授演示法教 学 手 段 : 多媒体 CAI 课件教参 :微机原理与应用机械工业出版社 曹玉珍编微机原与接口技术电子工业出版社 谭浩强编微机原与接口技术西安交大出版社 董少明编教学环节及组织:新课引入 课程性质:该课程属计算机硬件基础课程,是学习微机组装、单片机应用开发、 微机控制等课程的前序基础课。

课程内容:微机的基本结构;指令系统及编程;存储器结构及工作原理;I/O 接 口及应用。

微机原理第四章

微机原理第四章

机 了磁芯存储器的地位。目前,绝大多数计算机都使用的是
原 半导体存储器。

2.按存储器的存取方式分类
按存取方式可分为随机存取存储器、只读存储器等
(1) 随机存储器 RAM (Random Access Memory)
随机存储器(又称读写存储器)是指通过指令可以随机
地对各个存储单元进行读和写,在一切计算机系统中,主
1intel2164a的内部结构8位8位a0a1aa2a3a4a5a6a7vddvss128128存储矩阵1128行译码器128128存储矩阵128读出放大器读出放大器128读出放大器读出放大器微机原理地址锁存器14io门输出缓冲器dout行时钟缓冲器列时钟缓冲器写允许时钟缓冲器数据输入缓冲器rascaswedin121128列译码器128读出放大器128读出放大器121128列译码器128128存储矩阵128128存储矩阵1128行译码器?存储体
动态RAM的基本存储单元,由一个MOS管T1和位于其 栅极上的分布电容C构成。当栅极电容C上充有电荷时,
表示该存储单元保存信息“1”。反之,当栅极电容上没
有电荷时,表示该单元保存信息“0”。
动态RAM存储单元实质上是
字选线

依靠T1管栅极电容的充放电原理 来保存信息的 ,电容上所保存的
机 原
电荷就会泄漏。在动态RAM的使
(2) Intel 2164A的外部结构:
Intel 2164A是具有16个引脚的双列直插式芯片。
• A0~A7:地址信号的输入引脚; • R A S :行地址选通信号输入引脚;
• C A S :列地址选通信号输入引脚;
• W E :写允许控制信号输入引脚;
微 机
• DIN :数据输入引脚; • DOUT:数据输出引脚; • VDD:+5V电源引脚;

汤子瀛《计算机操作系统》(第4版)笔记和课后习题(含考研真题)详解

汤子瀛《计算机操作系统》(第4版)笔记和课后习题(含考研真题)详解

目 录第1章 操作系统引论1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 考研真题详解第2章 进程的描述与控制2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 考研真题详解第3章 处理机调度与死锁3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 考研真题详解第4章 存储器管理4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 考研真题详解第5章 虚拟存储器5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 考研真题解第6章 输入输出系统6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 考研真题详解第7章 文件管理7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 考研真题详解第8章 磁盘存储器的管理8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 考研真题详解第9章 操作系统接口9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 考研真题详解第10章 多处理机操作系统10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 考研真题详解第11章 多媒体操作系统11.1 复习笔记11.2 课后习题详解11.3 考研真题详解第12章 保护和安全12.1 复习笔记12.2 课后习题详解12.3 考研真题详解第1章 操作系统引论1.1 复习笔记一、操作系统的目标和作用1操作系统的目标(1)方便性。

(2)有效性。

(3)可扩充性。

(4)开放性。

2操作系统的作用(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口。

(2)OS作为计算机系统资源的管理者。

(3)OS实现了对计算机资源的抽象。

二、操作系统的发展过程1未配置操作系统的计算机系统(1)人工操作方式。

(2)脱机输入/输出方式。

2单道批处理系统3多道批处理系统多道批处理系统特征:多道、宏观上并行、微观上串行。

4分时系统分时系统的特征:多路性、独立性、及时性、交互性。

5实时系统(1)实时系统的类型①工业(武器)控制系统,如火炮的自动控制系统、飞机的自动驾驶系统,以及导弹的制导系统等。

②信息查询系统,如飞机或火车的订票系统等。

③多媒体系统。

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微机中存储器的层次
高速缓冲存储器Cache
• 简称缓存,是位于CPU与主存间的一种容量较小但速度很高的 存储器。
• 缓存主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛 盾。 • 在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案,这样整个内存储器 (缓存+内存)就变成了既有缓存的高速度,又有内存的大容 量的存储系统了。 • 时间区域性 • 空间区域性
微型计算机技术
Cache的数据更新方法
主存与Cache的数据不一致 防止数据丢失的一致性问题:Cache更新,内存未 更新
通写式
• 简单,总线活动频繁,速度较慢
缓冲通写式 回写式
防止数据过时的一致性问题:内存更新,Cache未 更新
总线监视法 硬件监视法 局部禁止高速缓存法 Cache清除法
微型计算机技术
地址译码电路
0 A5 A4 A3 A2 A1 A0
1 译 码 器 63
0
存储单元

7 双译码可简化芯片设计 64个单元 主要采用的译码结构 0 1

A2 行 单译码结构 A1 译 双译码结构 A0 码
1
64个单元
7
列译码
A5A4A3
单译码
微型计算机技术
双译码
片选和读写控制逻辑
微型计算机技术
4.2.3 存储器中的地址译码
存储器芯片逻辑图
微型计算机技术
存储器芯片的结构 存储体
Байду номын сангаас
存储器芯片的主要部分,用来存储信息
地址译码电路 根据输入的地址编码来选中芯片内某个特定的存储 单元 片选和读写控制逻辑
选中存储芯片,控制读写操作
微型计算机技术
存储体 • 每个存储单元具有一个唯一的地址,可存储1 位(位片结构)或多位(字片结构)二进制数 据 • 存储容量与地址、数据线个数有关: • 芯片的存储容量=2M×N=存储单元数×存储 单元的位数 • M:芯片的地址线根数 • N:芯片的数据线根数
CS1
WE
0
0 0 0 1
0
1 0 1 ×
OE 0
方式
操 作
非法
读出 写入 选中
0 1 1 ×
不允许WE与OE同时为低 电平 从RAM中读出数据
将数据写入RAM中
6264内部I/O三态门均处于 高阻 未选中 6264内部I/O三态门均处于 高阻
微型计算机技术
62256 —— 32K×8的CMOS静态RAM
62256逻辑图
A14 A13 D7 A12 D6 A11 D5 A10 D4 A9 D3 A8 D2 A7 D1 A6 D0 A5 A4 A3 A2 A1 A0 CS OE WE
62256工作表 CS WE OE D7~D0 H L L L L × H L L H × L H L H 高阻 输出 输入 输入 高阻

片选端CS或CE

有效时,可以对该芯片进行读写操作 控制读操作。有效时,芯片内数据输出 该控制端对应系统的读控制线 控制写操作。有效时,数据进入芯片中 该控制端对应系统的写控制线
微型计算机技术

输出OE或RD


写WE或WR

存储器芯片的工作方式
CS
RD
WR


1 0 0 0 0
X 0 1 0 1
微型计算机技术
4.2 半导体存储器
4.2.1 半导体存储器分类
按存取方式分类 随机存取存储器RAM • SRAM(Static RAM,静态RAM ):速度快,容量低,功耗 大。 • DRAM(Dynamic RAM,动态RAM):容量高,速度较慢,需 定时刷新。 只读存储器ROM • 工作时只能读(用特殊方法写入) • 掉电信息不丢失 • 可作为主存储器存放系统软件和数据等
微型计算机技术
4.2.6 微机中的内存条
计算机中的内存多以DRAM为主,把内存芯片集 成在一小条印刷电路板上,称为内存条。
内存插槽:主板上用于插入和固定内存条的插槽。
金手指:内存条上与内存插槽之间的连接部件, 所有的信号都是通过金手指进行传送的。
金手指
微型计算机技术
内存插槽
主板上的内存插槽 内存插槽用于插入内存条,主 板所支持的内存的种类和容量 由内存插槽决定。
微型计算机技术
微机中存储器的层次
外存 • 一般是由磁性材料以及运用激光技术等实现的存储 器,分为硬磁盘、软磁盘、光盘等。 • 通常是通过总线接口电路与系统总线相连。 • 外存容量很大,掉电信息不丢失,但存取速度慢, 通常使用DMA技术和IOP技术来实现内存与外存之间 的数据直接传送。
微型计算机技术
74LS138引脚图 A 1 16 VCC B 2 15 Y0 C 3 14 Y1 G2A 4 13 Y2 G2B 5 12 Y3 G1 6 11 Y4 Y7 7 10 Y5 8 9 Y6 GND 74LS138逻辑图 G1 Y0 Y1 G2A Y2 G2B Y3 Y4 C Y5 B Y6 A Y7
微型计算机技术
4.1.2 微机中存储器的层次结构
微型计算机技术
微机中存储器的层次
内存(主存)
• 内存用于存放当前计算机正在执行或经常要使用的 程序或数据,CPU可直接从内存中读取指令并执行, 还可直接从内存中存取数据。
• 通常直接与系统总线相连。 • 内存也称半导体存储器,一般由快速的半导体存储 器件构成,它与CPU交换数据的速度很快。 • 在共享存储器的多处理机系统中,内存中数据可以 共享,并可实现多处理机间的通信。
微型计算机技术
只读存储器ROM • 掩膜ROM:信息制作在芯片中,不可更改 • PROM:允许一次编程,此后不可更改 • EPROM:用紫外光擦除,擦除后可编程;并允许用 户多次擦除和编程 • EEPROM(E2PROM):采用加电方法在线进行擦 除和编程,也可多次擦写 • Flash Memory(闪存):能够快速擦写的 EEPROM
•168针SDRAM SIMM插槽
•184针DDR DIMM插槽
•240针DDR2 DIMM插槽
微型计算机技术
4.3
微型计算机中存储器的系统组成

这是本章的重点内容 SRAM、EPROM与CPU的连接 译码方法同样适合I/O端口
微型计算机技术
4.3.1 存储器芯片与CPU连接
存储芯片的数据线 存储芯片的地址线 存储芯片的片选端 存储芯片的读写控制线
微型计算机技术
闪烁存储器(Flash Memory) 闪烁存储器也称快速擦写存储器。实际上闪烁存储器 属于EEPROM类型,又称Flash ROM,性能优于普 通EEPROM。它是Intel公司率先推出的存储器。 在Pentium机主板上,用128KB或256KB的Flash ROM存放BIOS,取代了EPROM和EEPROM。因此 现在称BIOS为Flash BIOS。 特点
微型计算机技术
存储芯片数据线的处理
若芯片的数据线正好8根:
• 一次可从芯片中访问到8位数据
• 全部数据线与系统的8位数据总线相连
若芯片的数据线不足8根:
• 一次不能从一个芯片中访问到8位数据
• 利用多个芯片扩充数据位——简称“位扩充”
微型计算机技术
位扩充
A9~A0
多个位扩充的存储芯片的数据线 A9~A0 2114 CE 连接于系统数据总线的不同位数 片选 (2) A ~ A 9 0 其它连接都一样 2114 I/O4~I/O1 CE 这些芯片应被看作是一个整体 ( 1)
6264是一个8K×8bitCMOS 静态RAM芯片,其引脚包含 地址线13条,数据线8条, 2个片选端,CS1=0,CS2=1 才能选通芯片。一个写允 许WE端和一个输出允许OE 端。该芯片功耗低,在未 选中时仅10μ w,工作时也 仅15mw,很适合于用电池 供电的RAM电路。
微型计算机技术
Intel 6264的工作方式
X 1 0 0 1
微型计算机技术
无操作 RAM→CPU操作 CPU→RAM操作 非法 无操作
4.2.4 典型存储器芯片
静态随机存取存储器SRAM 静态随机存取存储器SRAM的基本存储单元一般由 六管静态存储电路构成,集成度较低,功耗较大,
无需刷新电路,由于存取速度快,一般用作微机中
的高速缓冲存储器 。
制的0和1,这种物理器件一般由半导体器件或磁
性材料等构成。
微型计算机技术
存储器基本概念
由若干个最基本的存储单元组成,每个单元存储一 个字。 字长有4位、8位、16位以及32位等。 在微机中,存储器按8位二进制数(1个字节)编址, 习惯上把一个地址所寻址的8位二进制数称为一个存 储单元。 存储器容量一般都很大,内存和外存,均以字节为 单元,常用的有210字节=1KB,220字节=1024KB=1MB, 230字节=1024MB=1GB,240字节=1024GB=1TB 存储器的存储空间与微机的地址线位数有关。
片选信号:G1•G2A•G2B=100 C、B、A译码,Y0到Y7低电平有效
微型计算机技术
74LS138译码器真值表
输 入 输 出 C B A Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
微型计算机技术
可擦除可编程只读存储器EPROM
EPROM芯片Intel 2764
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