小白一枚，仅作为笔记供参考。如有错误，还请指出，感谢。周末有事，所以较晚才修改完成，见谅，见谅。
一、问答及设计（20分）
1.在计算机的主存中，常常设置一定的ROM区。试说明设置ROM区域的目的。（8分）
ROM（只读存储器）是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦存储资料九无法再将之改变和删除。通常用在不需要经常变更资料的电子或电脑系统中，并且资料不会因为电源关闭而消失。
计算机加电时，需要执行一段程序和设置一些初始数据，如果这些程序和数据放在RAM区，那么断电后就会丢失，所以把它放在ROM区中，永久的保存下来。
2.为什么DRAM芯片的地址一般分两次接收?（6分）
由于受到封装引线的限制，DRAM芯片的地址输入线的条数一般少于地址码的位数（两倍关系），所以1以一般按行、列两部分分别引入芯片。
例如：Intel2116芯片，它的存储容量为16K×1位，需要14条地址输入线，但是2116只有16条引脚。其中只有7条地址输入线。2116采用地址线分时复用技术成功解决了用7条地址输入线传送14位地址码，用7跟根地址输入线分两次将14位地址码按行，列两部分分别引入芯片。
 × d × M × K / 8 B
注：
存储容量 = n × t × s × b
n 为保存数据的总盘面数；t 为每面磁道数；s 为每道地扇区数，b 为每个扇区存储地字节数。
总磁道数 = 记录面数 × 磁道密度 × （外直径 - 内直径）/ 2
非格式化容量 = 位密度 × 最内圈直径 × 总磁道数
格式化容量 = 每道磁道扇区数 × 扇区容量 × 总磁道数
平均数据传输速率 = 最内圈直径 × Π × 位密度 × 盘片转速
R = TB / T
TB 为一个磁道上记录的字节数，T 为磁盘每转一圈所需的时间，R 为数据传输速率
3.设某计算机的cache采用4路组相联映像，已知cache容量为32KB，主存容量为16MB，每个字块有16个字，每个字64位。请回答：
（1）主存地址多少位？各字段如何划分？
每个字块有 16 个字，每个字为 64 位（ 8 个字节）。
cache被分为了 256 块，64组。
主存被分为了131072块。
主存的每个分区/组与整个Cache大小相等，
所以主存需要分的区数 = 131072 / 256 = 512 = 29，所以区号为 9 位
共有64组 26 = 64，所以组号为 6 位。
每组 4 块，所以块号需要 2 位。
块内地址共 16 × 8 个字节，所以块内地址位数需要 7 位。
所以主存地址位数 = 9 + 6 + 2 + 7 = 24位
或者：主存大小 = 131072 × 16 × 8（字节）= 224 ，所以 主存地址位数为 24 位。
注：
主存地址的位数 = 区号位数 + 组号位数 + 块号位数 + 块内地址位数
（2）设cache起始为空，CPU从主存单元0．1．…．100依次读出101个字（主存一次读出1个字），并重复按此次序读11次，问命中率为多少？若cache速度是主存速度的5倍，问采用cache与无cache比较速度提高多少倍？
由于Cache的初态为空，所以读主存第 0 个单元的时不命中，但是第 0 个单元所在的第 0 块被装入主存，每个字块有16个字，所以之后的第1，2……，15 单元都命中，然后16单元没有命中，以此类推，32，48，64，80，96共6个单元没有命中。在这之后重复按此次序来，每次皆命中。
所以命中率 = (11 * 101 - 7) / (11 * 101) * 100% = 99.4%
假设主存时间为 5 ；则cache时间为 1；
存储系统平均时间 = 1.03
用cache与不用cache比较速度提高了约 4.85倍。
注：
1、命中率 = Cache完成存取的总次数 /（Cache完成存取的总次数 + 主存完成存取的总次数）
2、存储系统平均存取时间 = h * t + (1 - h) * (t + T) = t + (1- h) * T
h 为 命中率，t 为cache存取时间，T 为主存的存取时间。
关于主存到Cache直接映射、全相联映射和组相联映射的文章
1．存取速度最快的存储器是______。
A．主存 B．硬盘 C．高速缓存 D．光盘
2．若地址总线为A15（高位）～A0（低位），若用4KB的存储芯片组成8KB存储器，则加在各存储芯片上的地址线是______。
A．A11～A0 B．A10～A0 C．A9～A0 D．A8～A0
4K = 212，所以需要 12 根地址线。
- 用1K×4的存储芯片组成4KB存储器，需要几片这样的芯片 ______？
A．8片 B．4片 C．2片 D．1片
字方向 4 倍，位方向 2 倍，共需要 8 个芯片。
- 对于容量为8KB的存储器，寻址所需最小地址位数为______。
A．2 B．3 C．12 D．13
8K = 213
- 内存地址从4000H到43FFH共有____内存单元。
A．256 B．512 C．1024 D．2048
每个存储单元赋予一个编号，称为地址单元号。
- 某一SRAM芯片，其容量为512×8位，除电源和接地端外，该芯片引出线的最小数目应是____。（存疑）
A．23 B．25 C．17 D．19
512 = 29 ，所以共有 9 条地址线和 8 条数据线。
所以除了电源和接地线，该芯片引出线的最小数目为 17
- 下列存储器中，属于半导体存储器的是______。
A．硬盘 B．动态存储器 C．软盘 D．光盘
- 动态RAM存储信息依靠的是______。
A．电容 B．双稳态触发器 C．晶体管 D．磁场
动态随机存储器（DRAM）芯片是以MOS管栅极电容是否有电荷来存储信息的。
- 一个16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是______。
A．48 B．46 C．36 D．32
16K = 214，所以一共有 14 跟地址线和 32 根数据线。
10.某计算机字长是16位，它的存储容量是1MB，按字编址，它的寻址范围是 _____。
A．512K B．1M C．512KB D．1MB
存储容量 = 1M（字节）= 1024K（字节）= 512K（字）。
11.系统总线中地址线的作用是______。
A．只用于选择存储器单元
B．由设备向主机提供地址
C．用于选择指定存储器单元和I/O设备接口电路的地址
D．即传送地址又传送数据
系统总线中地址线的作用是用于选择指定寄存器单元和I/O设备接口电路的地址
- 计算机系统中的存贮器系统是指______。
A. RAM存贮器
B. ROM存贮器
C. 主存贮器
D. cache．主存贮器和外存贮器
计算机系统中的存贮器系统主要是指 cache，主贮存器和外贮存器。
- 交叉存贮器实质上是一种______存贮器，它能_____执行______独立的读写操作。（存疑）
A. 模块式，并行，多个 B. 模块式，串行，多个
C. 整体式，并行，一个 D. 整体式，串行，多个
交叉存贮器实质上是一种模块式存贮器，他能并行执行多个独立的读写操作。
14．下列关于闪存（ Flash MemoryFlash）的叙述中，错误是______。
A. 信息可读可写，并且读．写速度一样快
B. 存储元由MOS管组成，是一种半导体存储器
C. 掉电后信息不丢失，是一种非易失性存储器
D. 采用随机访问方式，可替代计算机外部存储器
闪存的读取速度与DRAM相近，是磁盘的 100 倍左右；写数据（快擦-编程）则与硬盘相近。
- 计算机的存储器采用分级方式是为了______。
A．减少主机箱的体积
B．达到容量．价格．速度三者之间的最优性价比
C．保存大量数据方便
D．操作方便
采用由多级存储器组成的存储体系，能够较好的解决存储器大容量，高速度，低成本这三者之间的矛盾。
- 常用的虚拟存储器寻址系统由______两级存储器组成。
A．主存－辅存 B．Cache－主存 C．Cache－辅存 D．主存—硬盘。
由主存（DRAM）和联机辅存（硬盘）组成。
-
在一个计算机系统中，下列说法正确的是______。
A．主存的容量远大于Cache的容量，主存的速度比Cache快
B．主存的容量远小于Cache的容量，主存的速度比Cache快
C．主存的容量远大于Cache的容量，主存的速度比Cache慢
D．主存的容量远小于Cache的容量，主存的速度比Cache慢 -
下列说法中正确的是______。（存疑）
A．Cache与主存统一编址，Cache的地址空间是主存地址空间的一部分
B．主存储器 只 由易失性的随机读写存储器构成
C．单体多字存储器主要解决访存速度的问题
D．Cache不与主存统一编址，Cache的地址空间不是主存地址空间的一部分
一级缓存：主要用来缓存CPU指令，
二级缓存：CPU和物理内存之间的缓存
三级缓存：二级缓存于内存间的另一个缓存
所以 cache 不与主存统一编址。
- 在程序的执行过程中，Cache与主存的地址映射是由______。
A．操作系统来管理的 B．程序员调度的
C．由硬件自动完成的 D．用户软件完成
由硬件机构完成,对用户透明。
- 有关Cache的说法正确的是______。
A．只能在CPU以外
B．CPU内外都可以设置Cache
C．只能在CPU以内
D．若存在Cache，CPU就不能再访问主存
高速缓冲存储器 cache 设置在 CPU 和主存之间，可以放在CPU内部或外部。
21.在主存和CPU之间增加cache存储器的目的是______。
A．增加内存容量
B．提高内存可靠性
C．解决CPU和主存之间的速度匹配问题
D．增加内存容量，同时加快存取速度
高速缓冲存储器的作用是解决主存与 CPU 的速度匹配问题
- 某硬盘中共有9个盘片，16个记录面，每个记录面上有2100个磁道，每个磁道分为64个扇区，每扇区为512字节，则该硬盘的存储容量为 (22 ) 。磁盘的位密度随着磁道从内向外而(23) 。
（22）A．590.6MB B．9225MB C．1050MB D．1101MB
（23）A．减少 B．不变 C．增加 D．视磁盘而定
存储容量 = 保存数据的总盘面数 × 每面磁道数 × 每道扇区数 × 每个扇区存储的字节数
为了简化电路设计，每个磁道存储的位数都是相同的，所以其位密度从外向内的增加。
- 假设一个有 3 个盘片的硬盘，共有 4 个记录面，转速为 7200 转/分，盘面有效记录区域的外直径为 30cm，内直径为 10cm，记录位密度为 250位/mm，磁道密度为 8道/mm，每磁道分16个扇区，每扇区 512字节，则该硬盘的非格式化容量和格式化容量约为（24），数据传输率约为（25）。
（24） A. 120MB和100MB B. 30MB和25MB
C. 60MB和50MB D. 22.5MB 和 25MB
（25） A.2356KB/s B.3534KB/s C.7069KB/s D.1150KB/s
总磁道数 = 记录面数 × 磁道密度 × （外直径 - 内直径）÷ 2
非格式化容量 = 位密度 × Π × 最内圈直径 × 总磁道数。
格式化容量 = 每道磁道的扇区数 × 扇区容量 × 总磁道数。
数据传输率 = 一个磁道上记录的字节数 ÷ 磁盘每转一圈所需的时间。
平均数据传输速率 = 最内圈直径 × Π × 位密度 × 盘片转速（此题用的计算方法）
注意： 位和字节的关系。
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