微机原理及应用 第4章 习题及答案

CH04 存储系统

习题与思考题

1．存储器的哪一部分用来存储程序指令及像常数和查找表一类的固定不变的信息？哪一部分用来存储经常改变的数据？

解答：只读存储器ROM；随机存储器RAM。

2．术语“非易失性存储器”是什么意思？PROM和EPROM分别代表什么意思？ 解答：“非易失性存储器”是指当停电后信息会丢失；PROM--可编程序的只读存储器

PROM(Programmable ROM)，EPROM--可擦除的可编程的只读存储器EPROM(Erasible Programmable ROM)。

3．微型计算机中常用的存储器有哪些？它们各有何特点？分别适用于哪些场合？ 解答：

双极型半导体存储器 随机存储器(RAM)

MOS存储器（静态、动态）

主存储器 可编程只读存储器PROM

可擦除可编程只读存储器EPROM，EEPROM 只读存储器(ROM) 掩膜型只读存储器MROM

快擦型存储器

存储器 磁盘(软盘、硬盘、盘组)存储器 辅助存储器 磁带存储器 光盘存储器 缓冲存储器

4．现代计算机中的存储器系统采用了哪三级分级结构，主要用于解决存储器中存在的哪些

问题？ 解答：目前在计算机系统中通常采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器，由这三者构成一个统一的存储系统。从整体看，其速度接近高速缓存的速度，其容量接近辅存的容量，而位成本则接近廉价慢速的辅存平均价格。三级结构主要用于解决速度、容量和成本的问题。

5．试比较静态RAM和动态RAM的优缺点，并说明有何种方法可解决掉电时动态RAM中

信息的保护。

解答：静态RAM----存储一位信息的单元电路可以用双极型器件构成，也可用MOS器件构

成。双极型器件构成的电路存取速度快，但工艺复杂，集成度低，功耗大，一般较少使

用这种电路，而采用MOS器件构成的电路。静态RAM的单元电路通常是由6个MOS管子组成的双稳态触发器电路，可以用来存储信息“0”或者“1”，只要不掉电，“0”或“1”状态能一直保持，除非重新通过写操作写入新的数据。同样对存储器单元信息的读出过程也是非破坏性的，读出操作后，所保存的信息不变。使用静态RAM的优点是访问速度快，访问周期达20~40ns。静态RAM工作稳定，不需要进行刷新，外部电

路简单，但基本存储单元所包含的管子数目较多，且功耗也较大，它适合在小容量存储器中使用。

动态RAM----与静态RAM一样，由许多基本存储单元按行和列排列组成矩阵。最简单

的动态RAM的基本存储单元是一个晶体管和一个电容，因而集成度高，成本低，耗电少，但它是利用电容存储电荷来保存信息的，电容通过MOS管的栅极和源极会缓慢放

电而丢失信息，必须定时对电容充电，也称刷新。另外，为了提高集成度，减少引脚的封装数，DRAM的地址线分成行地址和列地址两部分，因此，在对存储器进行访问时，总是先由行地址选通信号RAS把行地址送入内部设置的行地址锁存器，再由列地址选通信号CAS把列地址送入列地址锁存器，并由读/写信号控制数据的读出或写入。所以刷新和地址两次打入是DRAM芯片的主要特点。动态RAM需要配置刷新逻辑电路，在刷新周期中，存储器不能执行读/写操作，但由于它的单片上的高位密度（单管可组成）和低功耗（每个存储单元功耗为0.05mw，而静态RAM为0.2mw），及价格低廉等优点，使之在组成大容量存储器时作为主要使用器件。

6． 计算机的电源掉电后再接电时（系统中无掉电保护装置），存储在各类存储器中的信息

是否仍能保存？试从各类存储器的基本原理上来分析说明。 解答：

7． 什么是存储器的位扩充和字扩充方式？它们分别用在什么场合？

解答：位扩充--如果存储器芯片的容量满足存储器系统的要求，但其字长小于存储器系统的要求，这时，就需要用多片这样的芯片通过位扩充的方法来满足存储器系统对字长的要求。字扩充--如果存储器芯片的字长符合存储器系统的要求，但其容量太小，就需要使用多片这样的芯片通过字扩充(或容量扩充)的方法来满足存储器系统对容量的要求。

8． 要用64K×1的芯片组成64K×8的存储器需要几片芯片？ 要用16K×8的芯片组成64K×8的存储器需要几片芯片？ 解答：8片；4片。

9． 试画出容量为4K×8的RAM连接图（CPU用8088，RAM用2114—1K*4），要求RAM

地址从0400H开始，并写出各芯片的地址分配范围。 解答：地址分配范围：

C IO/M A15A14A13A12 B A A11A10A9A8 A7A6A5A4 A3A2A1A0 yi 端口地址 0000H~03FFH 0400H~07FFH 0800H~0BFFH 0C00H~0FFFH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0×× 0 1×× 1 0×× 1 1×× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× y0 y1 y2 y3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0×× 0 1×× 1 0×× 1 1×× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× y4 y5 y6 y7 1000H~13FFH 1400H~17FFH 1800H~1BFFH 1C00H~1FFFH

10． 试画出容量为12K×8的ROM连接图（CPU用8088，EPROM用2716—2K*8），

并写出各芯片的地址分配范围。 解答：

11． 在上题基础上，若要求ROM地址区从1000H开始，硬件设计该如何修改？并写出

各芯片的地址分配范围。若要求ROM地址区从C000H开始，硬件设计又该如何修改？

并写出各芯片的地址分配范围。 解答：

12．一台8位微机系统（CPU为8088）需扩展内存16K，其中ROM 为8K，RAM为8K。

ROM选用EPROM2716，RAM选用2114，地址空间从0000H开始，要求ROM在低地址，RAM在高地址，连续存放。试画出存储器组构图，并写出各芯片的地址分配范围。 解答：

13．试画出容量为32K×8的ROM连接图（CPU用8088， ROM地址区从8000H开始），

并写出各芯片的地址分配范围。（EPROM用8K×8的2764，地址线：A0～A12，数据线：O0～O7, 片选：CE，输出允许：OE）。 解答：

14．什么是高速缓冲存储器？在微机中使用高速缓冲存储器的作用是什么？ 解答：高速缓冲存储器--，解决速度和成本的关系。

15．何谓高速缓冲存储器的命中？试说明直接映像、全相联映像、组相联映像等地址映像方

式的基本工作原理。 解答：Cache控制器将来自CPU的数据读写请求，转向Cache存储器，如果数据快已在Cache

中，称为一次命中。

直接映象方式—是每个主存地址映象到Cache中的一个指定地址的方式称为直接映象。 全相联映象方式--是最灵活但成本最高的一种方式，如图4-26所示，它允许主存中的每

一个字块映象到Cache存储器的任何一个字块位置上，也允许从确实已被占满的Cache

存储器中替换出任何一个旧字块。

组相联映象方式--是全相联映象和直接映象的一种折衷方案。这种方法将存储空间分成若干组，各组之间是直接映象，而组内各块之间则是全相联映象。

16．什么是虚拟存储器？它的作用是什么？

解答：虚拟存储器是建立在主存-辅存物理结构基础之上，由附加硬件装置及操作系统存储

管理软件组成的一种存储体系，它将主存和辅存的地址空间统一编址，形成一个庞大的存储空间。在这个大空间里，用户自由编程，完全不必考虑程序在主存是否装得下，或者放在辅存的程序将来在主存中的实际位置。编好的程序由计算机操作系统装入辅助存储器，程序运行时，附加的辅助硬件机构和存储管理软件会把辅存的程序一块块自动调入主存由CPU执行，或从主存调出。