第11章微机原理与接口技术答案欧青立编

第11章存储系统及存储器接口技术习题11.1 什么是计算机主存？什么是计算机辅存？计算机的主存和辅存有什么区别？【参考答案】计算机主存也是内存，内存可以被CPU直接访问，由RAM和ROM 组成，能快速进行读写操作。

用于存放正在运行的程序和数据，它速度快但成本高。

计算机辅存不能被CPU直接访问，用于存放那些暂时不用的程序和数据，辅存一般是容量大、速度较慢、价格低的磁表面存储器和光存储器等。

主存具有速度快、价格高、容量小的特点，负责直接与CPU交换指令和数据。

辅存速度慢、价格低、容量大，可以用来保存程序和数据。

11.2 半导体存储器有哪些优点？【参考答案】半导体存储器(semi-conductor memory)是一种以半导体电路作为存储媒体的存储器。

按其制造工艺可分为：双极晶体管存储器和MOS晶体管存储器。

按其存储原理可分为：静态和动态两种。

其优点是：体积小、存储速度快、存储密度高、与逻辑电路接口容易。

主要用作高速缓冲存储器、主存储器、只读存储器、堆栈存储器等。

半导体存储器的两个主要技术指标是：存储容量和存取时间。

11.3 RAM与CPU的连接主要有哪几部分？【参考答案】存储器与CPU的连接实际上就是存储器与三总线中相关信号线的连接。

1）数据总线的连接数据线的连接构成数据总线所需的位数。

需要考虑CPU数据总线宽度和存储芯片数据线数量是否匹配，如果不匹配，则需要进行存储位数的扩展，以满足系统数据总线宽度的要求。

2）地址总线的连接一般来说，存储芯片的容量不能直接满足微机系统的存储容量要求，需要进行存储单元数的扩展，即采用多片或多组（位扩展后的组）构成微机的存储器。

在构成存储器系统时，若存储芯片的字数不够，则需用若干芯片组成容量更大的存储器，称为字数扩展。

3）控制总线的连接控制信号的连接主要是存储器读信号MEMR#和存储器写信号MEMW#。

存储芯片的相应控制端通常称为输出允许信号OE#和写允许信号WE#。

可根据CPU的读写控制信号线类型和存储芯片的读写控制信号线类型，分别连接。

11.4 半导体存储器（RAM和EPROM）与CPU连接时应注意哪些方面？【参考答案】存储芯片与CPU总线连接时应考虑以下几个问题。

1）CPU总线的负载能力CPU总线的负载能力是有限的。

当CPU和大容量的标准ROM、RAM一起使用或扩展成一个多插件系统时，必须用接入缓冲器或总线驱动器等方法增加CPU总线的驱动能力。

2）CPU时序与存储器存储速度的配合CPU严格按照存储器读写周期的时序进行读写操作，在选择存储器芯片时，必须考虑它的存取时间与CPU的固定时序之间的匹配问题，即时序配合问题。

3）存储器组织、地址分配内存的地址分配是一个重要的问题。

存储器芯片的单片容量有限，通常由多片存储器芯片扩展组成一个存储器系统。

存储器容量的扩展关键是存储单元地址的分配和片选信号的处理，其基本原则如下：地址安排不要重叠，也不要间断，最好是连续的，因为这样的存储器容量和CPU地址资源的利用率最高，也便于编程。

11.5 在对存储器芯片进行片选时，全译码方式、部分译码方式和线选方式各有何特点？【参考答案】全译码方式：所有的系统地址线都参与对存储单元的译码寻址。

其中，低位地址线对片内存储单元进行译码寻址（片内译码），高位地址线对存储芯片进行译码寻址（片选译码），在此方式下，每个存储单元的地址都是唯一的，无重复地址，但译码电路复杂，连线较多。

部分译码方式：只有部分高位地址线参与对芯片的译码，对于被选中的芯片，这些未参与译码的高位地址可以是0也可以是1，因此，每个存储单元对应多个地址（地址重复），需要选取一个可用地址。

此译码方式可简化译码电路的设计，但地址重复，系统的部分地址空间被浪费。

线选方式：只有少数几根高位地址线参与芯片的译码，且每根负责选中一个芯片（组），此方法构成简单，但地址空间严重浪费，有地址重复现象。

11.6 某ROM芯片有11根地址线、8根数据线，该芯片的存储容量是多少？【参考答案】某ROM芯片有11根地址线、8根数据线，该芯片的存储容量是2KBytes。

11.7 某ROM存储容量为16K×1位，芯片应该有多少根地址线、多少根数据线？【参考答案】某ROM存储容量为16K×1位，芯片应该有14根地址线、1根数据线。

·2·11.8 下列RAM芯片各需要多少根地址输入线、多少根数据线？（1）128×1位；（2）256×1位；（3）512×4位；（4）1K×1位；（5）1K×4位；（6）1K×8位；（7）4K×1位；（8）16K×1位；（9）64K×l位。

【参考答案】（1）128×1位：7根地址输入线、1根数据线；（2）256×1位：8根地址输入线、1根数据线；（3）512×4位：9根地址输入线、4根数据线；（4）1K×1位：10根地址输入线、1根数据线；（5）1K×4位：10根地址输入线、4根数据线；（6）1K×8位：10根地址输入线、8根数据线；（7）4K×1位：12根地址输入线、1根数据线；（8）16K×1位：14根地址输入线、1根数据线；（9）64K×l位：16根地址输入线、1根数据线。

11.9 下列ROM芯片各需要多少根地址输入线、多少根数据线？（1）16×4位；（2）32×8位；（3）256×4位；（4）512×8位。

【参考答案】（1）16×4位：4根地址输入线、4根数据线；（2）32×8位：5根地址输入线、8根数据线；（3）256×4位：8根地址输入线、4根数据线；（4）512×8位：9根地址输入线、8根数据线。

11.10 已知某微机控制系统中的RAM容量为4K×8位，首地址为4800H。

求其最后一个单元的地址。

【参考答案】4K*8=32KB=32*1024=3276832768=0F58H0F58H-1+4800H=5757H某微机控制系统中的RAM容量为4K×8位，首地址为4800H。

其最后一个单元的地址为5757H。

11.11 某微机系统中内存的首地址为3000H，末地址为63FFH。

求其内存容量。

【参考答案】某微机系统中内存的首地址为3000H，末地址为63FFH。

其内存容量计算如下。

63FFH－3000H＋1＝3400H故总容量13KB。

11.12 某微机系统中ROM为6KB，最后一个单元的地址为9BFFH，RAM为3KB。

已知其地址是连续的，且ROM在前（低地址端），RAM在后（高地址端），求该·3·存储器的首地址和末地址。

【参考答案】9BFFH-1800H+1=8400H，所以ROM的首地址为8400H、末地址为9BFFH。

RAM的首地址为9C00H，末地址为9C00H+C00H-1=A7FFH。

11.13 设有一个具有14位地址和8位数据的存储器，问：（1）该存储器能存储多少字节的信息？（2）如果存储器由8K×4位RAM芯片组成，则需要多少片？（3）需要多少位地址做芯片选择？【参考答案】设有一个具有24位地址和8位字长的存储器，问：(1) 该存储器能够存储多少字节的信息？ (2) 如果该存储器由4 M×1位的RAM芯片组成，需要多少片？ (3) 在此条件下，若数据总线为8位，需要多少位地址线用于芯片选择？（1）该存储器能存储214×8bit=16K字节的信息。

（2）如果存储器由8K×4位RAM芯片组成，则需要4片。

计算如下：（16K×8）/（8K×4）= 2片×2组=4片（3）需要1位地址做芯片选择。

11.14 利用全译码方式将6264芯片接在8086系统总线上，地址为BE000H～BFFFFH，试画出连接电路图。

【参考答案】地址范围BE000H ~ BFFFFH=1011 1110 0000 0000 0000b ~ 1011 1111 1111 1111 1111b6264有13根地址线，连接时接到系统总线的低13位，即A12~A0，其他7根地址线A19~A13的地址译码输入应该为：1011 111 b，故而有如下的连接：·4··5·11.15 什么是高速缓冲器？计算机中为什么要采用高速缓冲器？【参考答案】设置在主存和CPU 之间一个高速的、容量相对较小的存储器叫高速缓冲器。

设置Cache 的目的就是解决CPU 和主存之间速度不匹配问题。

当程序运行时，不必从主存中取指令和数据，而直接访问这个高速存储器即可，这样可大大加快CPU 访问存储器的速度，提高机器的运行效率。

11.16 Cache 有哪几种组织方式？它们各有什么特点？【参考答案】Cache 的组织方式就是地址映射。

为了把主存中的信息放到Cache 中，必须应用某种函数把主存地址映射到Cache 中。

地址映射方式有全相联映射、直接映射、组相联映射等。

全相联：主存的一个块可能放置在Cache 的任何一块。

命中率最高，查找机制复杂，代价高。

直接映像：主存的一个块可能放置在Cache 的惟一一块。

不命中率高，查找机制简单，代价小。

组相联：主存的一个块可能放置在Cache 的任何一组。

命中率和查找机制介于两者之间。

11.17 什么是虚拟存储器？虚拟存储器的作用是什么？【参考答案】虚拟存储器是指具有请求调入和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。

虚拟存储器指的是“主存-辅存”层次，它能使计算机具有辅存的容量，接近于主存的速度和辅存的每位成本，使得程序员可以按比主存大得多的空间来编制程序，即按虚存空间进行编址。

虚拟存储器的主要作用是满足应用程序对高速大容量主存的需求，从效果上看，这样的计算机系统好像为用户提供了一个存储容量比实际内存大得多的存储器。

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