计算机组成原理 存储器层次结构 考研真题及例题解析.

存储器层次结构真题及例题解析

在本章的内容中，需要重点掌握的有存储器的组成、Cache的映像等。本节按照研究生入学考试的试题样式，参考历年的真题和全国40所高校的研究生入学试题，组织了相关的真题及解析，供参考。

一、单项选择题

例题1：某计算机的Cache共有16块，采用2路组相联映射方式（即每组2块）。每个主存块大小为32字节，按字节编址。主存129号单元所在主存块应装入到的Cache组号是（1）。[200 9年试题14]

（1）A．0 B．2 C．4 D．6

例题1分析

组相联映射方式是将某一主存块j按模Q（Q是Cache的组数）映射到Cache的第i组中的任一块，即i = j mod Q。根据题目条件可知，Q=16/2=8组。因为每个主存块大小为32字节，按字节编址，所以主存129号单元所在的主存块号为4（注意：从0开始计数），所以i=4 mod 8=4。

每个主存块大小为32字节,4位，每组2块8位，129/8=16

例题1答案：C

例题2：某计算机主存容量为64KB，其中ROM区为4KB，其余为RAM区，按字节编址。现要用2K×8位的ROM芯片和4K×4位的RAM芯片来设计该存储器，则需要上述规格的ROM芯片数和RAM芯片数分别是（2）。[2009年试题15]

（2）A．1、15 B．2、l5 C．1、30 D．2、30

例题2分析

因为1B=8位，ROM区的总大小为4KB，即为4K×8位，那么需要的ROM芯片数为：(4K×8位) /(2K×8位)=2片。64KB-4KB =60KB，即60K×8位，那么需要的RAM芯片数为：(60K×8位)/(4K×4位)=30片。

例题2答案：D

例题3：假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成。某程序执行过程中访存1000次，其中访问Cache缺失（未命中）50次，则Cache的命中率是（3）。[2009年试题21] （3）A．5% B．9.5% C．50% D．95%

例题3分析

程序执行过程中访存1000次，其中访问Cache缺失（未命中）50次，也就是说Cache完成存取的总次数为1000-50=950。那么Cache的命中率=(1000-50)/1000=95%。

例题3答案：D

例题4：假定用若干个2K×4位芯片组成一个8K×8位存储器，则地址0B1FH所在芯片的最小地址是（4）。[2010年试题15]

（4）A．0000H B．0600H C．0700H D．0800H

例题4分析

芯片的大小为2K×4位，而存储器的大小为8K×8位，不难得出要获得这样一个大小的存储器，需要8片2K×4位的芯片。

如果按字节编址，对应一个大小为8K×8位的存储器，需要13位地址，其中高3位为片选地址，低10位为片内地址，而题目给出的地址0B1FH转换为二进制为0 1011 0001 1111，其高3位为0 10，即片选地址为2。因此，地址0B1FH对应第2片芯片，该芯片的起始地址（最小地址）为0 10 00 0000 0000，即0800H。

例题4答案：D

例题5：下列有关RAM和ROM的叙述中，正确的是（5）。[2010年试题16]

I RAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器

II RAM和ROM都采用随机存取方式进行信息访问

III RAM和ROM都可用做Cache

IV RAM和ROM都需要进行刷新

（5）A．仅I和II B．仅II和III C．仅I，II，III D．仅II，III，IV

例题5分析

对于计算机系统中的存储器，常用的数据存取方式有顺序存取、直接存取、随机存取和相联存取四种。其中RAM和ROM都是采用随机存取方式。

RAM具有读/写方便，使用灵活等优点，但断电后无法保存信息，因此只能用于暂存数据，可用于主存和高速缓冲存储器。

ROM的信息是固化在存储器中，断电后仍然能保存信息，信息不容易丢失。但ROM中的信息只可读出，无法改写，当然不需要刷新。一般用于存放系统程序BIOS和用于微程序控制，不适合用于读写频繁的Cache。

例题5答案：A

例题6

下列命令组合情况中，一次访存过程中，不可能发生的是（6）。[2010年试题17]

（6）A．TLB未命中，Cache未命中，Page未命中

B．TLB未命中，Cache命中，Page命中

C．TLB命中，Cache未命中，Page命中

D．TLB命中，Cache命中，Page未命中

例题6分析

TLB是缓存曾经访问过的虚拟地址所指向的物理地址，以使将来快速得到相同物理地址的高速存储器，可以与Cache的作用相类比。

在一次访问存储器的过程中，如果能够Cache命中，很显然，说明就访问到了需要的页（Page），即Page命中。同样的道理，如果能够TLB命中，也说明访问到了需要的页，如果这两者都命中，那么页肯定命中。因此本题中选项D的情况是不可能发生的。

例题6答案：D

例题7：下述关于存储器的描述中，正确的是（7）。

（7）A．CPU访存时间由存储器容量决定

B．ROM和RAM在存储器中是统一编址的

C．ROM中任一单元可随机性访问

D．DRAM是破坏性读出，因此需要读后重写

例题7分析

随机存储器RAM中任何存储单元的内容都能随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关。由于存取原理的不同，又分为静态RAM和动态RAM。静态RAM以触发器原理寄存信息，动态RAM 以电容充放电原理寄存信息，对动态RAM的读出是破坏性读出，因此需要读后重写。

只读存储器ROM只能对其存储的内容读出，而不能对其重新写入。

一般来说，CPU访问存储器的时间与存储器容量的大小无关（或者说关系很小），而是由存储单元的材料决定的。

例题7答案：D

例题8：下面关于主存储器性能说法中，不正确的是（8）。

（8）A．衡量一个主存储器的性能指标主要有主存容量、存储器存取时间和存储周期B．指令中地址码的位数决定了主存储器可以直接寻址的空间