微机原理与接口技术李珍香版课后习题5参考答案

习题5

5.1 列举半导体存储器的主要性能指标及它们对微机的影响？

参考答案：略

5.2请指出下列存储部件中，哪些是由半导体材料构成的？并按照存取速度，将它们由快至慢排列。

内存储器硬盘Cache CPU内的通用寄存器Flash

参考答案：

按照存取速度由快至慢排列由半导体材料构成的存储部件：CPU内的通用寄存器、Cache、内存储器、Flash

5.3 试举例说明半导体存储器芯片种类，至少说出5种，并说明它们各自的主要特点。

参考答案：略

5.4 请解释多级存储体系结构及采用这样结构的主要目的。

参考答案：略

5.5 存储器的地址译码有几种方式？各自的特点是什么？

参考答案：存储器的地址译码有全译码、部分译码和线选法3种方式。

全译码方式主要特点：所有的地址线均参与片内或片外的地址译码，不会产生地址的多义性和不连续性。

部分译码方式主要特点：部分地址线参与片外的地址译码，会产生地址重叠。

线选法线主要特点：连接简单，片选信号的产生不需要复杂的逻辑电路，只用一条地址线就可以产生有效的CS，但会出现地址的不连续性和多义性。

5.6 请解释SRAM和DRAM的主要区别。

参考答案：DRAM需要不断的刷新才能保存数据，而SRAM在加电情况下，不需要刷新，数据不会丢失。

5.7 请解释RAM和ROM的主要区别。

参考答案：ROM是只读存储器，在断电后数据不会丢失，但RAM是断掉后数据不保存的存储器

5.8 说明Cache中采用的替换算法及每种算法的特点。目前常用的算法是什么？

参考答案：

（1）随机替换策略：不顾Cache块过去、现在及将来使用的情况而随机地选择某块进行替换，这是一种最简单的方法。

（2）先进先出替换策略：总是把最先调入Cache 中的字块替换出去，它不需要随时记录各个字块的使用情况。这种策略实现起来较容易，开销小，但一些需要经常使用的程序块可能会被调入的新块替换掉。

（3）近期最少使用替换策略：把Cache 中CPU近期最少使用的数据块被替换出去。这种替换算法相对合理，命中率最高，是目前最常采用的方法。但它需要随时记录Cache中各块的使用情况，以便确定哪个块是近期最少使用的块，实现起来比较复杂，系统开销较大。

5.9 说明Cache中常用的地址映射方式及各自的特点。

参考答案：

（1）全相联映射：内存中的每一块都可以映射到Cache的任何一块位置上。这种映射方式块冲突的概率低，Cache 的利用率高，是一种最理想的解决方案，但由于Cache 的速度要求高，因此全部比较和替换策略都要用硬件实现，控制复杂，实现起来系统开销大。

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（2）直接相联映射：规定内存中每个区的块和Cache内的块一一对应。硬件简单，较容易实现，且

地址转换速度快；但当程序恰好要使用两个及两个以上内存区中同一个位置的内存块时，就会发生冲突，性能也会下降。

（3）组相联映射：是直接映射和全相联映射的一种折衷方案，避免了全相联映射方式的大量计算，也减少了直接相联映射方式时的冲突，提高了存储体系的效率，在微机中的应用较为广泛。

5.10 试比较Cache —内存和内存—辅存这两个存储层次的相同点和不同点。

参考答案：

相同点：都是基于程序局部性原理进行替换。

不同点主要体现在以下4个方面：

（1）Cache —内存是为了解决内存与CPU的速度差距，内存—辅存则是为了解决内存和辅存之

间的容量差距。

（2）Cache每次传送的信息块定长，读/写速度快，虚拟存储器的信息块可以是页、段或段页，长

度可达几百或几千字节，读/写速度相对较慢。

（3）CPU可以直接访问Cache，却不能直接访问辅存。

（4）Cache存取信息的过程、地址变换和替换策略全部由辅助硬件实现，而虚拟存储器则是由操作系统的存储管理软件和一些辅助硬件相结合来进行信息块的划分和程序的调度。

5.11 试解释实地址、虚地址及辅存地址的概念，并简述虚拟存储器的基本工作原理。

参考答案：

实地址：指访问内存空间的地址，即运行程序所使用的地址。

虚拟地址：又称逻辑地址，是指访问虚拟空间的地址。由于指令中给出的地址是按虚存空间来统一

编址的，因此指令中的地址实际上是虚拟地址。

辅存地址：是磁盘存储器的地址，用来存放程序。

虚拟存储器的基本工作原理：在执行程序时，允许将程序的一部分调入内存，其他部分保留在辅存。即由操作系统的存储管理软件先将当前要执行的程序段从辅存调入内存，暂时不执行的程序段仍保留在辅存，当需要执行存放在辅存的某个程序段时，由CPU执行某种程序调度算法将它们调入主存。

5.12 某RAM芯片的存储容量为2K×8位，该芯片的外部引脚应有几条地址线？几条数据线？若已知某RAM芯片引脚中有15条地址线，8条数据线，那么该芯片的存储容量是多少？

参考答案：2K×8位芯片的外部引脚应有11地址线？8条数据线。

具有15条地址线、8条数据线的芯片存储容量是32KB。

5.13现提供有62256 SRAM （32K×8位）的存储芯片若干，欲与8088组成64KB的RAM存储空间，所形成的地址范围为E0000H～EFFFFH。请画出CPU与存储芯片的连接示意图。设：8088 CPU有A19～A0共20条地址线，8条数据线，对存储器的读写控制信号线分别为WR、RD、M/IO。

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