微机原理 第3章 存储器 习题及参考

第三章存储器

1．内存和外存各自的特点是什么？

答：内存的空间大小受地址总线位数的限制，即容量受限；存取速度快；用来存放当前运行的程序和数据；CPU可直接用指令对其进行读/写操作。

外存的容量大，且容量不受限制；速度比内存慢，并要配置专用的驱动器；用来存放当前暂时不用的程序和数据；CPU不能直接用指令对其进行读/写操作。

2．存储器的层次化结构是指什么？

答：是指将多种速度不同、容量不同、存储技术不同的存储设备分为若干个层面，通过硬件和管理软件将它们组成一个有机的整体，这个整体构成了足够大的存储空间、足够快的存取速度，同时价格又较为适中，从而使整个存储体系达到一个很好的性价比。

3．现代微机中采用三级存储系统，解决了什么实际问题？

答：在微机系统中，

一方面，通过硬、软件之间的结合，将内存和外存构成一种存储层次，这样，从整体来看，它解决了存储器的容量与成本之间的矛盾；

另一方面，在存储系统中引入高速缓存，在CPU和内存中间通过设置高速缓存，将高速缓存和内存构成另一种存储层次，这样，从CPU的角度来看，它解决了存储器的存取速度与成本之间的矛盾。

因此，在现代微机中，同时采用内存—外存和高速缓存—内存这两种存储层次，构成了“高速缓存—内存—外存”的三级存储系统，满足了人们在速度、容量及价格方面的综合要求。

4．按在微机中的作用，存储器分为哪几种？它们各自的特点是什么？

答：按在微机中的作用，存储器分为内存、外存和高速缓存。它们各自的特点是：

内存的速度快、容量小、每位价格高，目前主要采用半导体存储器，且使用随机存取的方式；

外存的速度慢、容量大、每位价格低，一般采用软磁盘、硬磁盘、光盘、磁带机等；

高速缓存（又称为Cache）用在CPU和内存这两个工作速度不同的部件之间，在交换信息时起缓冲作用。

5．为什么存储体将许多单元按一定规则排列而成矩阵？以4KB存储体为例加以说明。答：对内存进行读/写操作时，都要给出地址来选择具体的单元。为简化选择单元的译码电路，在组成存储体时，总是将大量单元按照一定的规则排列而成矩阵。因为按照矩阵的形式来排列，可以通过行选择线和列选择线来确定一个单元。

例如，要组成4KB的存储体，若不用矩阵来组织这些单元，而是将它们一字排开的话，则需要4×1024=4096条译码线才能实现对这些单元的寻址；而若用 64×64的矩阵来实现排列，则只要64条行选择线和64条列选择线，即 64＋64=128条译码线就可以了。

6．为节省内存的地址译码电路，内存一般采用什么结构？

答：一般采用模块结构。在内存空间较大的微机系统中，内存往往分布在几块插件板上，1块插件板即1个存储模块。同一个模块中的存储器芯片可以有若干个组，每一组中又可以有多个芯片，同一组中的几个芯片总是同时被选中或同时未被选中。当片/组选信号有效时，被选中的组就可按照一个字节被读出或写入。同样，还可以对模块进行选择。

总之，内存的模块结构思想和模块内的分组思想与用矩阵来构成芯片内存储体的想法一样，都是为了节省地址译码电路。

7．在微机系统中，内存是用什么器件构成的？它有什么优点？ 答：在微机系统中，内存是用半导体存储器件来构成的。

半导体存储器的优点很多，包括容量大、成本低、功耗小、体积小、速度快、使用方便、扩容和维护灵活等。

8．按功能，半导体存储分为哪两种？它们的特点是什么？ 答：分为随机存取存储器RAM 和只读存储器ROM 。

RAM 的特点是，既能读出其中存放的信息，又可将新的信息写入其中。因为RAM 是一种易失性（掉电后，信息全部丢失）存储器，所以，一般用于存放输入/输出数据及中间结果；ROM 的特点是，只能随意地读出存放其中的信息，但不能随意地写入新的信息。因为ROM 是一种非易失性存储器，所以，常用来存放专用程序、管理软件和监控程序等。

9．按器件原理，RAM 分为哪两种？它们的特点是什么？ 答：RAM 又分为双极型RAM 和MOS 型RAM 。

双极型RAM 的特点是，存取速度快，但集成度低，且功耗大。主要用于对速度要求较高的部件；

MOS 型RAM 的特点是，工艺简单、功耗小、成本低、集成度高，但存取速度不如双极型RAM 的快。

10．按存取原理，MOS 型RAM 分为哪两种？它们的特点是什么？ 答：MOS 型RAM 又分为静态RAM 和动态RAM 。

SRAM 的存储元件是由MOS 管构成的触发器，只要不掉电，信息就不会丢失。它的特点是，集成度高于双极型但低于DRAM ，功耗低于双极型但高于DRAM ，常用于存储容量较小的系统中；

DRAM 的存储元件是MOS 管的栅极分布电容。为避免电容漏电而丢失信息，DRAM 必须定时地通过将保存的信息重新写入的方法进行信息刷新。它的特点是，集成度高、功耗低，但由于需要信息刷新，所以电路结构复杂，常用于存储容量较大的系统中。

11．画出半导体存储器的分类情况？ 答：半导体存储器的分类情况如下：

半导只读存储随机存取体存储器

器ROM

存储器RAM

MOS 型RAM

双极型RAM

动态RAM

静态RAM

掩膜式ROM

可编程ROM -PROM 可擦除编程ROM -EPROM 电可擦除编程ROM -E 2

PROM

12．在选择半导体存储器时，应主要考虑哪些因素？

答：在选择半导体存储器件时，应考虑一些影响半导体存储器件性能的因素（衡量半导体存储器件性能的指标），主要包括：易失性、只读性、存储容量、存取时间或速度、功耗、电源等。

13．SRAM是基于什么原理保存信息的?在使用上有什么特点?

答：SRAM是基于双稳态触发器的工作原理保存信息的。

使用特点是速度快，不需刷新（简化了外部电路）；片容量较小，功耗较大。

14．RAM芯片上为什么往往只有写信号WE?什么情况下可以从芯片读得数据?

答：对于一个RAM单元来说，在地址信号有效之后，一定要进行读/写操作，也就是说，非写即读，正是利用这一规律，使得只用写信号WE就可既控制写操作又控制读操作。在写操作时，写脉冲发生器送来一个负脉冲作为写入信号；在读操作时，写脉冲发生器不产生负脉冲，即WE端处于高电平，此高电平就用来作为读出信号（此办法可以节省芯片引脚数）。

15．在对SRAM进行读/写时，地址信号可分为几部分? 分别产生什么信号?

答：可分为三部分。

①最高几位地址用来产生模块选择信号：地址译码器判断给出的模块选择信号和本模块的设定序号是否匹配；若匹配，根据存储器读信号MRDC或存储器写信号MWTC产生内部的模块选择信号；

②接下来的若干几个较高位地址产生片/组间的片/组选信号；

③再接下来的多个低位地址，作为片/组内的行地址线和列地址线，分别产生行选择线和列选择线。

16．DRAM工作有什么特点?与SRAM相比有什么长处与不足?

答：DRAM都是利用电容存储电荷的原理来保存信息的。

长处：芯片容量大（位密度高），低功耗，价格廉（当配置的容量大时）。

不足：速度慢，需要信息刷新。

17．DRAM为什么要进行刷新？

答：因为DRAM是利用电容存储电荷的原理来保存信息的，而电容会逐渐放电，不能长期地保存住写入的信息，所以需要通过刷新过程使泄放的电荷得到补充。一次刷新过程实际上就是对存储器进行一次读取、放大和再写入，这个过程不需要信息传输，所以会很快。

18．掩膜型ROM、PROM、EPROM、E2PROM各自的特点是什么？

答：

掩膜型ROM——编程只能由厂家在生产时定型，用户自己无法改写，批量生产时便宜；PROM——用户可按照自己的需要进行编程，一旦进行了编程，就不能再改写了；EPROM——可进行多次擦除和重写，但需要由外部能源进行擦除且写入速度慢；

E2PROM——可多次用电进行擦除，擦除后可重新编程。