第10章存储器层次结构

第10章存储器层次结构一、单项选择题【例10-1】动态存储器DRAM的刷新原则是（）。A．各DRAM芯片轮流刷新B．各DRAM芯片同时刷新，片内逐位刷新C．各DRAM芯片同时刷新，片内逐字刷新D．各DRAM芯片同时刷新，片内逐行刷新【例10-2】某一SRAM芯片，容量为1024×8位，除地址线和电源端外，芯片最少引出线数为（）。A．16B.17C．20D．21【例10-3】动态RAM利用（）。A．门电路存储信息Ｂ．寄存器存储信息Ｃ．电容存储信息Ｄ．触发器存储信息【例10-４】利用4片8K×4位存储芯片，可构成容量为（）存储器。A．32K×16位B．8K×8位C．16K×8位D．16K×16位【例10-5】下列存储设备中，（）的存取数据速度最快。A．RAMB．磁盘C．光盘D．硬盘【例10-6】在Cache和主存构成的两级存储体系中，Cache的存取时间是100ns，主存的存取时间是1000ns，如果希望有效（平均）存取时间不超过Cache存取时间的15%，则Cache的命中率至少为（）。A．90%B．98%C．95%D．99%【例10-7】Cache用组相联映射，一块大小为128字节，Cache共64块，4块分一组。主存有4096块，主存地址共需（）位。A．19B．18C．17D．16【例10-8】8片16K×4的存储器可以设计为（）存储容量的16位存储器。A．32KB．64KC．16KD．128K【例10-9】下列（）不是主存与Cache间常用的地址映像方式。A．直接映像B．全相应映像C．组相联映像D．直接相连映像【例10-10】若片选地址为101时，选定某一32K×16位的存储芯片工作，则该芯片在存储器中的首地址和末地址分别为（）。A．00000H；01000HB．28000H；2FFFFHC．2800H；2FFFHD．0000H；0100H【例10-11】双端口存储器和多模块交叉存储器属于必行存储器结构，前者和后者采用的技术分别是（）。A．空间并行；时间并行B．时间并行；空间并行C．空间并行；空间与时间共同并行D．空间与时间共同并行；时间并行【例10-12】关于MOS半导体存储器，下列说法正确的是（）。A．静态MOS存储器需要刷新B．动态MOS存储器需要刷新C．静态MOS存储器和动态MOS存储器都需要刷新D．静态MOS存储器和动态MOS存储器都不需要刷新【例10-13】磁表面存储器的记录方式可为四种，则磁盘存储器采用（）方式。A．归零制B．不归零制C．调相制D．调频制【例10-14】DRAM之所以刷新是因为（）。A．DRAM上存储信息陈旧，需要更新信息B．电容上的电荷会泄露，需要定时补充电荷C．人们需要刷新来保持存储信息的及时性D．DRAM不需要刷新【例10-15】高速缓冲存储器的配置是为了解决（）之间的速度差异。A．CPU与外存B．主存与外存C．CPU与主存D．CPU与存储器【例10-16】在组相联映像的Cache中，用于判断命中与否的标志是（）。A．块表存储器中读出来字的区号、块号与主存地址中相应的区号、块号不相等B．块表存储器中读出来字的区号与主存地址中相应的区号相等C．块表存储器中读出来字的区号与主存地址中相应的区号不相等D．块表存储器中读出来字的区号、块号与主存地址中相应的区号、块号相等【例10-17】在一个三级存储器中，如果访问命中率足够大，则存储系统所表现出的性能将接近于（）。A．主存的容量和Cache的速度B．外存的容量和Cache的速度C．主存的容量和主存的速度D．外存的容量和主存的速度【例10-18】程序访问的（）为Cache的引入提供了理论依据。A．局部性B．稳定性C．延迟性D．及时性【例10-19】对于可擦写型磁光盘，下列说法正确的是（）。A．通过光磁效应写入信息的，而读出信息则是通过热磁效应实现的B．写入信息和读出信息都是通过光盘效应实现的C．通过热效应写入信息的，而读出信息则是通过光磁效应实现的D．写入信息和读出信息都是通过热磁效应实现的【例10-20】计算机系统中通常采用的三级存储器结构中（）不能被CPU直接访问。A．CacheB．主存储器C．外存储器D．内存二、综合应用题【例10-21】如果使用1K×4的芯片组成一个8K×8的主存，需要多少片芯片？对于所提供的主存地址12A1110...AAA（低），应怎样加以处理？各芯片的片选端如何连接？【例10-22】已知地址总线150...AA，其中0A是最低位。用ROM芯片（4K×4位/片）和RAM芯片（2K×8位/片）组成一个半导体存储器，按字节编址。该存储器ROM区的容量为16KB，RAM区的容量为10KB（1）组成该存储器需要用多少块ROM芯片和多少块RAM芯片？（2）该存储器一共需要多少根地址线？ROM芯片RAM芯片各需要连入哪几根地址线？（3）需设置多少个片选信号？分别写出各片选信号的逻辑式。【例10-23】利用32K×8位RAM芯片和32K×4位ROM芯片，设计一个128K×8位存储器，其中从00000H到07FFFH为只读存储区，其他空间为可读可写存储区。（1）画出相应存储空间分布图，并标注地址。（2）完成存储器设计并与CPU连接。【例10-24】用1M×8的存储器芯片设计一个1M×32的存储器，要求存储器能够按照字节、16的字和32位的双字进行访问，字和双字都按对齐方式存储。CPU提供的信号线有地址线310~AA，数据线310~DD访存控制信号MREQ，读写控制信号R/W，字访问模式W和双字访问模式DW的控制线。存储器芯片的控制信号CS和WE，请画出此存储器的连接结构图，写出各存储器芯片选择信号的逻辑表达式。【例10-25】某机主存容量为16M字节，Cache容量为512K字节，主存和Cache都划分为大小为8K页面，采用直接映像法。（1）Cache和主存的业内地址有多少位？（2）Cache的页地址多少位？（3）主存的页面标记（TAG）占多少位？（4）CPU某次访问存储器的地址为001010110101000111110001B，设该地址对应的主存页面在Cache中恰好有副本，则该副本应位于Cache中哪一页？【例10-26】。设某计算机字长为32位，主存容量为8MB，Cache容量为32K，每字块有8个字，设计一个2路组相联映像的Cache组织，请问：（1）画出主存地址字段中各段的位数。（2）设Cache开始为空，CPU每次读一个字，共连续重复8次，依次读出主存前100个字，请问命中率为多少？（3）设Cache的访问命中时间为10ns，访问失效时间为100ns，主存的访问时间为80ns，试问有Cache和无Cache相比，执行以上访存序列时的访存速度提高多少倍？【例10-27】一个全相联的Cache有16块，每块8个字，主存容量为216个字，Cache开始为空。Cache存取时间为40ns；主存与Cache间传送8个字需1s。（1）计算Cache地址中标记域和快内地址域的大小。（2）一程序首先访问主存单元20，21，…，45，然后重复访问主存单元28，29，…，45四次。没有命中Cache时，将主存对应块一次全部读入填入Cache槽中）计算Cache的命中率。（3）计算上述程序总的存取时间。【例10-28】假使主存只有a，b，c三个页面，组成a进c出的FIFO队列进程，访问页面的序列是0，1，3，4，3，2，0，2，1，3，2号，若采用（1）FIFO算法；（2）LRU算法。用列表法求以上两种策略的命中率。【例10-29】某计算机的存储系统由Cache、主存和用于虚拟存储的磁盘组成。CPU从Cache获取数据若访问的字在Cache中，则存取它只需要20ns，将所访问的字从主存装入Cache需要60ns，而将它从磁盘装入主存则需要1200s，假定Cache的命中率为0.9，主存的命中率为0.6，计算该系统访问一个字的平均存取时间。【例10-30】某处理器包含一片内Cache，容量为8K字节，且采用4路组相联结构，块的大小为4个32位字。当Cache未命中时，处理器以分组方式读取16字节到Cache，假定主存容量为16M，请说明：（1）Cache共分为多少组？（2）主存的地址格式，并说明Cache如何解释主存地址格式的不同字段；（3）Cache块标记至少应该有多少位？【例10-31】某计算机系统的内存储器由Cache和主存构成，Cache的存取周期为45ns，主存的存取周期为200ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，而Cache的未命中率为10%，问：（1）CPU访问Cache和主存各多少次？（2）CPU访问内存的平均时间是多少？（3）Cache-主存系统的效率是多少？【例10-32】某计算机中，已知配有一个地址空间为0000H~3FFFH的ROM区域，现再用RAM芯片(8K×16位)形成24K×16位的RAM区域，起始地址为6000H，CPU的地址总线为015~AA，数据总线为D0~D15，要求：（1）RAM芯片要用多少片？（2）画出上述RAM芯片的功能引脚图，除去电源和地。（3）画出上述ROM和RAM与CPU的连接图。【例10-33】某存储器系统容量为7KB，由1KB、2KB、4KB的存储芯片各一片组成，地址总线为：150~AA（低位），要求：（1）分别写出加到三块存储器芯片的地址是哪几位？（2）分别写出加到三块存储器芯片的片选信号逻辑表达式。【例10-34】试论述多模块交叉存取存储器的设计思想及组成特性。【例10-35】某32位微处理机具有32位存储字长，假设有一个16KB直接相联映像的Cache，该Cache块长为4个32的字。（1）画出该微处理机的主存地址、Cache地址格式图，并指出主存地址、Cache地址不同字段的作用和长度。（2）当主存地址为ABCDE8F8H的单元时，在Cache中映像地址是什么位置？（指出主存区号、Cache块号和块内地址值）【例10-36】分析磁盘记录中归零制（RZ）、不归零值（NRZ）、见1就翻不归零制（NRZ1）、调相制（PE）、调频制（FM）、改进调频制（MFM）各种记录方式的特性，如果写入代码110101001，试画出RZ、NRZ、NRZ1、PE、FM、MFM各种记录方式的写电流波形图，并指出哪些方式具有自同步能力。【例10-37】有一磁盘，盘组由4个盘片组成，其专设一个伺服面，其他为记录面。存储区域内直径为5.2cm，外直径为13.2cm，道距为0.025mm，位密度为300bpm，转速度为7200RPM，假定π=3。试计算：（1）记录盘面数和柱面数；（2）盘组容量是多少字节？（3）数据传输率是多少B/s？（4）假定一个磁盘分成32扇区，试为该磁盘设计一个地址方案。薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈