计算机学科专业基础综合组成原理存储器层次结构二.docx

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计算机学科专业基础综合组成原理存储器层次结构二

计算机学科专业基础综合组成原理-存储器层次结构

（二）

（总分：

100.00，做题时间：

90分钟）

一、{{B}}单项选择题{{/B}}（总题数：

63，分数：

100.00）

1.主存储器主要性能指标有______。

Ⅰ．存储周期Ⅱ．存储容量Ⅲ．存取时间Ⅳ．存储器带宽

∙A.Ⅰ、Ⅱ

∙B.Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ

∙C.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ

∙D.全部都是

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]主存储器的主要性能指标包括存储容量、存取时间、存储周期和存储器带宽。

存储容量是指某计算机实际配置的容量，通常来说，它小于最大可配置容量（主存地址空间大小）。

存取时间是指执行一次读操作或写操作的时间，分读出时间和写入时间两种。

存储周期是指存储器进行连续两次独立的读或写操作所需要的最小时间间隔，它通常大于存取时间。

存储器带宽是指单位时间内从存储器读出或写入存储器的最大信息量。

2.下面存储器中，已经被淘汰的是______。

∙A.半导体存储器

∙B.磁表面存储器

∙C.磁芯存储器

∙D.光盘存储器

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]早期的计算机最常见的存储器是用各种磁芯制成的。

这种磁芯存储器已被微型集成电路块上的半导体存储器所取代。

3.主存储器速度的表示中，存取时间（Ta）和存取周期（Tc）的关系表述正确的是______。

∙A.Ta＞Tc

∙B.Ta＜Tc

∙C.Ta=Tc

∙D.二者没有大小关系

（分数：

2.00）

 A.

 B. √

 C.

 D.

解析：

[解析]存取时间是指执行一次读操作或写操作的时间，分读出时间和写入时间两种。

存储周期是指存储器进行连续两次独立的读或写操作所需要的最小时间间隔，它通常大于存取时间，故本题选B。

4.某32位微型机地址码为32位，若使用32K×8位的RAM芯片进行字扩展成存储器，则该机所允许的最大主存容量是______。

∙A.32KB

∙B.16MB

∙C.512MB

∙D.4GB

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]要知道最大主存容量，只需要知道存储单元大小和存储单元个数即可。

由于存储器是由32K×8位的RAM芯片进行字扩展而成的，那么存储单元大小就为8位，即1B。

又地址码为24位，得出存储单元个数为232，因此最大出存容量为232×1B=4GB。

5.假设相联存储器有M个单元，那么相联存储器查找1次，平均需要______次操作。

∙A.M

∙B.M/2

∙C.1

∙D.不确定

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]相联存储器既可按地址寻址，又可按内容（通常是某些字段）寻址。

为了与传统存储器区别开来，又将其称为按内容寻址的存储器。

相联存储器的每个字由若干字段组成，每个字段描述了一个对象的属性，也称为一个内容，例如，在存储学生信息的相联存储器中，可分为学号、姓名、年龄、班号、成绩等字段。

相联存储器有3种基本操作：

读、写、检索（比较）。

读、写操作与传统存储器相同，检索只能按内容进行。

相联存储器每次查找是将所有存储字的相关字段与检索项同时进行比较，这是由相联存储器的具体电路实现的。

如果是按地址访问的存储器，查找平均需要进行1W2（假设存储器有M个单元）次操作，而相联存储器仅需进行1次检索操作。

6.Cache的地址映射中______比较多的采用“按内容寻址”的相联存储器来实现。

∙A.直接映射

∙B.全相联映射

∙C.组相联映射

∙D.段相联映射

（分数：

2.00）

 A.

 B. √

 C.

 D.

解析：

[解析]在全相联映射方式下，访问Cache时主存字块标记需要和Cache的全部“标记”位进行比较，采用传统方式比较会严重影响效率，故常采用“按内容寻址”的相联存储器来实现比较合适。

7.下列说法中，错误的是______。

∙A.随机存储器可随时存取信息，断电后信息丢失

∙B.在访问随机存储器时，访问时间与单元的物理位置无关

∙C.主存储器中的信息均是不可改变的

∙D.以上说法都错

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]随机存储器中“随机”的意思就是，在随机存储器中存取信息和存储位置无关，即在哪里存数据和在哪里取数据都是一个时间。

主存储器可由RAM和ROM组成，其中RAM中的信息是可变的，而ROM中的信息不可改变。

8.下列关于存储系统的说法中，正确的是______。

∙A.Cahce—主存层次和主存—辅存层次都利用了程序的局部性原理

∙B.Cache—主存层次利用了程序的局部性原理，而主存—辅存层次没有

∙C.主存—辅存层次利用了程序的局部性原理，而Cache—主存层次没有

∙D.以上都不对

（分数：

2.00）

 A. √

 B.

 C.

 D.

解析：

[解析]局部性原理：

CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。

Cache—主存层次和主存—辅存层次都利用了程序的局部性原理。

9.一主机的Cache容量是256块，采用全相联映射方式，主存中的第i块将会映射到Cache的第______块。

∙A.256

∙B.i（mod256）

∙C.i

∙D.任何一块

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]全相联映射允许主存中的每个字块映射到Cache中的任何一块的位置上。

10.下列关于ROM和RAM的说法中，错误的是______。

Ⅰ．CD-ROM是ROM的一种，因此只能写入一次

Ⅱ．Flash快闪存储器属于随机存取存储器，具有随机存取的功能

Ⅲ．RAM的读出方式是破坏性读出，因此读后需要再生

Ⅳ．SRAM读后不需要刷新，而DRAM读后需要刷新

∙A.Ⅰ、Ⅱ

∙B.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ

∙C.Ⅱ、Ⅲ

∙D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]CD-ROM属于光盘存储器，是一种机械式的存储器，和ROM有本质的区别，Ⅰ错误。

Flash存储器是E2PROM的改进产品，虽然它也可以实现随机存取，但从原理上讲仍属于ROM，而且RAM是易失性存储器，Ⅱ错误。

SRAM的读出方式并不是破坏性的，读出后不需再生，Ⅲ错误。

SRAM采用双稳态触发器来记忆信息，因此不需要再生（刷新）；而DRAM采用电容存储电荷的原理来存储信息，只能维持1～2ms，因此即使电源不掉电，信息也会自动消失，因此在电荷消失之前必须要再生（刷新），Ⅳ正确。

11.多体交叉存储器主要解决的问题是______。

∙A.扩充主存储器的容量

∙B.提高主存储器的数据传输率

∙C.减少主存储器芯片数量

∙D.简化线路结构

（分数：

2.00）

 A.

 B. √

 C.

 D.

解析：

[解析]由于CPU的速度比主存快，如果同时从主存取出n条指令，这必然会提高机器的运行速度，多模块交叉存储器就是基于这种思想提出来的。

采用多体交叉存储器后可以实现主存储器多模块流水式并行存取，因此大大提高了主存储器的数据传输率。

12.已知单个存储体的存取周期为T，CPU连续从四体高位交叉存储器中取出N个字需要时间为______。

∙A.4T

∙B.（N-1）T

∙C.NT

∙D.[N/4]T

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]高位交叉编址的多体存储器（其实这里说交叉不是很准确，说顺序存储更好理解），当存储器只与CPU交换信息时，其带宽与单体存储器相等。

只有当合理调度，使得CPU与外部设备同时访问存储器的不同体时，才能发挥其优势，如在某一时刻CPU在和第0个体交换数据，而此时第1个体正在和I/O交换数据，从而实现个体的并行工作。

若采用低位交叉编址的存储器，连续读取n个字所需要的时间t1为

t1=T+（n-1）τ

若采用高位交叉编址的存储器，连续读取n个字所需要的时间t2为

t2=nT

T为存取周期，τ为总线传送周期。

13.下列说法中，正确的是______。

∙A.外设的访存请求优先级一般高于CPU的访存请求优先级

∙B.外设的访存请求优先级一般低于CPU的访存请求优先级

∙C.外设的访存请求优先级与CPU的访存请求优先级相同

∙D.无法判定外设的访存请求优先级与CPU的访存请求优先级高低

（分数：

2.00）

 A. √

 B.

 C.

 D.

解析：

[解析]一般来讲，易发生数据丢失的数据源，其访存请求优先级较高，故一般外设的访存请求优先级高于CPU。

14.一般存储系统由三级组成，下列关于各级存储器的作用及速度、容量的叙述中正确的是______。

∙A.主存存放正在CPU中运行的程序，速度较快，容量较大

∙B.Cache存放当前所有访问频繁的数据，特点是速度最快，容量较小

∙C.外存存放需联机保存但暂不执行的程序和数据，容量很大且速度很慢

∙D.外存存放需联机保存但暂不执行的程序和数据，容量很大且速度很快

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]主存速度快，但容量较小；Cache存放当前部分访问频繁的数据，这些数据是主存数据的复制品，不一定能存放当前所有访问频繁的数据；外存（辅存）容量大，成本低，速度慢。

15.以下类型的存储器中速度最快的是______。

∙A.DRAM

∙B.ROM

∙C.EPROM

∙D.SRAM

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]SRAM（静态随机存取存储器）不需要刷新，所以速度最快。

16.假设某计算机的存储系统由Cache和主存组成，某程序执行过程中访存1000次，其中访问Cache缺失（未命中）50次，则Cache的命中率是______。

∙A.5%

∙B.9.5%

∙C.50%

∙D.95%

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]命中率=访存命中次数/总访存次数=（1000-50）/1000=95%。

17.某1K×8位（1K×8矩阵）的半导体存储芯片内部译码驱动方式采用“线选法”，需要______根选择线才能选择存储芯片内的任一存储单元。

∙A.10

∙B.32

∙C.64

∙D.1024

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]这里要注意，问的是选择线不是地址线。

线选法，即用一根字选择线来选中一个存储单元的所有存储元，题中1K×8位的存储芯片共有1K个存储单元，故需1K=1024根选择线才能够选择该存储芯片内的任一存储单元。

如果题目问的是地址线的话，无论“线选法”还是“重合法”答案都是一样的，即通过[*]可以算出地址线所需要的根数。

18.下列关于存储器的说法中，正确的有______。

Ⅰ．多体交叉存储器是按低地址作为区分存储器的标记的

Ⅱ．存储系统中主要通过并行主存储器和设置Cache来提高速度

Ⅲ．LRU替换算法的平均命中率要高于FIFO替换算法的平均命中率

Ⅳ．页式管理的虚拟存储器，按地址访问的页表称为“快表”

∙A.Ⅰ、Ⅱ

∙B.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ

∙C.Ⅱ

∙D.Ⅱ、Ⅲ

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]Ⅰ错误。

多体交叉存储器一旦给出存储器地址，存储器模块会按每个周期回送一个字。

若对不同的存储器模块给定不同的地址，则可以同时对多个字进行存取，或以流水线方式对它们进行存取，这样的存储器叫做多体交叉存储器。

多体交叉存储器又分为低位交叉存取和高位交叉存取两种形式。

·低位交叉存取：

将邻接的存储器单元沿横向放在m个模块中。

这意味着存储器地址的低位用来指明存储器模块，高位则是每个模块内的字地址。

·高位交叉存取：

用高位作为模块地址，用低位作为每个模块内的字地址。

所以多体交叉存储器不都是按低地址作为区别存储器的标记的，故Ⅰ错误。

Ⅱ正确。

这正是存储系统提高速度常用的两种方法。

Ⅲ正确。

LRU替换算法的平均命中率一般是要高于FIFO替换算法的平均命中率。

因为LRU算法反映了程序的局部性特点。

Ⅳ错误。

快表的定义是这样的：

由于程序局部性的特点，对页表内部各行的使用不是随机的，而是簇聚在一起的。

就是说，在一段时间内只使用了表中的很少的几行。

这样可以使用一个比全部的页表的内容少很多的目录表，也就是快表，来提高查找的速度。

快表也称为TLB，它是内存中页表的一小部分，用相联存储器实现。

它是按内容访问的，而按地址访问的页表是慢表。

综上所述，只有Ⅱ和Ⅲ是正确的。

19.下列存储器中可电改写的只读存储器是______。

∙A.E2PROM

∙B.EPROM

∙C.ROM

∙D.RAM

（分数：

2.00）

 A. √

 B.

 C.

 D.

解析：

[解析]E2PROM可用电的方法写入和清除其内容，其编程电压和清除电压均与微机CPU的5V工作电压相同，不需要另加电压。

20.下列关于PROM与掩模ROM的说法中，错误的是______。

∙A.掩模ROM制成后不可改写

∙B.PROM制成后可编写一次，编程之后不可再改写

∙C.PROM制成后可多次改写

∙D.以上说法都不对

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]PROM（ProgrammableRead-OnlyMemory）——可编程只读存储器，也叫One-TimeProgrammable（OTP）ROM（一次可编程只读存储器），是一种可以用程序操作的只读内存。

其最主要特征是只允许数据写入一次，如果数据烧入错误只能报废。

注：

可擦除的ROM的名字中都带E，如EPROM、EEPROM等，还有一个是FlashMemory。

21.下列说法中，错误的是______。

∙A.EEPROM可电擦，即只需要在特定引脚上加上规定的电压即可擦除

∙B.EEPROM改写时，首先要擦除所有信息，然后重新写入

∙C.EEPROM的写入周期需要几毫秒，远远大于SRAM、DRAM的写入周期

∙D.以上说法都不对

（分数：

2.00）

 A.

 B. √

 C.

 D.

解析：

[解析]EEPROM的读/写操作可按位或按字节进行，写入前不需要擦除全部内容。

22.ROM和RAM的主要区别是______。

∙A.断电后，ROM内的信息会丢失，RAM则可长期保存信息不丢失

∙B.断电后，RAM内的信息会丢失，ROM则可长期保存信息不丢失

∙C.ROM是辅助存储器，RAM是主存储器

∙D.ROM是主存储器，RAM是辅助存储器

（分数：

2.00）

 A.

 B. √

 C.

 D.

解析：

23.下列关于主存的描述中，正确的是______。

∙A.CPU访存时间由主存容量决定

∙B.ROM和RAM在主存中是单独编址的

∙C.ROM中任一单元可随机访问

∙D.DRAM中是破坏性读出，因此需要读后重写

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]由于主存是随机存取的，CPU访存时间与主存容量无关。

通常主存由ROM和RAM构成，它们是统一编址的。

只有单管的DRAM是破坏性读出，而多管的DRAM是非破坏性读出。

ROM的内容只能随机地读出而不能写入。

24.下列关于虚存的说法中，错误的是______。

∙A.虚存的目的是为了给每个用户提供独立的、比较大的编程空间

∙B.虚存中每次访问一个虚地址，至少都要两次访存

∙C.虚存系统中，有时每个用户的编程空间小于实存分配给用户的内存空间

∙D.以上说法都不对

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]虚存其实就是把辅助存储器作为对主存储器的扩充，向用户提供一个比实际主存大得多的地址空间，A选项明显是正确的。

若采用页式虚拟存储器，虚存中每次访问一个虚地址，先要访问页表，再访问主存数据，需两次访存。

B选项中的“访存”如果改成“访问内存”就是错的，因为多数系统是有设置快表的，在这些系统中也就是一次访问相联存储器，一次访问内存。

而用“访存”一定是正确的。

C选项用户的编程空间一定是大于等于系统分配给用户的实际内存空间，故C错误。

25.下列因素中，与Cache的命中率无关的是______。

∙A.Cache块的大小

∙B.Cache的容量

∙C.主存的存取时间

∙D.Cache的块数

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]Cache的块长和块数都是影响Cache命中率的重要因素，而Cache的总容量就是块长与块数的乘积。

Cache的命中率与主存的存取时间无关，故选C。

26.下列说法中，正确的是______。

∙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.以上都不正确

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]Cache—主存—辅存各层次中，前者的内容都可以在后者中找到，即Cache的内容可以在主存和辅存中找到，主存的内容可以在辅存中找到，故Cache与主存是不可以统一编址的，故A错误。

通常主存由ROM和RAM构成，它们是统一编址的。

ROM是非易失性随机存储器，故B错误。

单体多字存储器把存储器的存储字字长增加n倍，以存放n个指令字或数据字，所以单体多字存储器的最大带宽比单字存储器的最大带宽提高了n倍，解决了访存速度问题，故C正确。

27.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.由存储管理硬件和存储管理软件共同完成的

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]Cache的全部功能都由硬件自动实现，对程序员是透明的。

28.静态RAM的特点是______。

∙A.工作时存储内容不变

∙B.断电后存储内容不变

∙C.不需电源提供电流

∙D.不需刷新

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]静态RAM属于随机存取存储器，存储的信息既可随机读取，也可随时写入。

它依靠触发器存储信息，断电后触发器不能工作，所存储的信息全部丢失，并且由于触发器是双稳态器件，因此存储信息不需刷新。

29.某SRAM芯片，其存储容量为512×8位，该芯片的地址和数据引脚的数目分别为______。

∙A.512、8

∙B.512、3

∙C.9、8

∙D.9、3

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]寻址空间512=29，所以地址线为9根，又该芯片为8位，所以数据线为8根，因此引脚线数分别为9、8，故选C。

30.虚拟存储管理系统的基础是程序访问的局部性原理，此理论的基本含义是______。

∙A.在程序的执行过程中，程序对主存的访问是不均匀的

∙B.空间局部性

∙C.时间局部性

∙D.代码的顺序执行

（分数：

2.00）

 A. √

 B.

 C.

 D.

解析：

[解析]局部性原理的含义就是一个程序执行过程中，其大部分情况下是顺序执行的；某条指令或数据使用后，在最近一段时间内有较大可能再次被访问（时间局部性）；某条指令或数据使用后，其邻近的指令或数据可能在近期被使用（空间局部性）。

在虚拟存储管理系统中，程序只能访问主存获得指令和数据，所以A是正确的，B、C、D均是局部性原理的一方面而已。

31.下面是有关DRAM和SRAM存储器芯片的叙述，通常情况下错误的是______。

Ⅰ．DRAM芯片的集成度比SRAM高

Ⅱ．DRAM芯片的成本比SRAM高

Ⅲ．DRAM芯片的速度比SRAM高

Ⅳ．DRAM芯片工作时需要刷新，SRAM芯片工作时不需要刷新

∙A.Ⅰ、Ⅱ

∙B.Ⅱ、Ⅲ

∙C.Ⅲ、Ⅳ

∙D.Ⅰ、Ⅳ

（分数：

2.00）

 A.

 B. √

 C.

 D.

解析：

[解析]DRAM的集成度高于SRAM，SRAM的速度高于DRAM，可以推出DRAM的成本低于SRAM，SRAM芯片工作时不需要刷新，DRAM芯片工作时需要刷新。

静态RAM和动态RAM的特性比较见下表。

{{B}}静态RAM和动态RAM的特性比较{{/B}}

特性

SRAM

DRAM

存储信息

触发器

电容

破坏性读出

非

是

是否需要刷新

不要

需要

送行列地址

同时送

分两次送

运行速度

快

慢

集成度

低

高

发热量

大

小

存储成本

高

低

功耗

高

低

可靠性

高

低

可用性

使用方便

不方便

适用场合

高速小容量存储器

大容量主存

32.下面有关半导体存储器组织的叙述中，错误的是______。

∙A.存储器的核心部分是存储体，由若干存储单元构成

∙B.存储单元由若干存放0或1的存储元件构成

∙C.一个存储单元有一个编号，就是存储单元的地址

∙D.同一个存储器中，每个存储单元的宽度可以不同

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C.

 D. √

解析：

[解析]“存储单元”就意味着单元肯定就是占用空间大小要相同，故D错误。

33.下列存储器中，______是易失性存储器。

∙A.Cache

∙B.EPROM

∙C.FlashMemory

∙D.CD-ROM

（分数：

2.00）

 A. √

 B.

 C.

 D.

解析：

[解析]易失性存储器其实指的就是RAM，其最大特点是当电源关闭时RAM不能保留数据。

34.CD-ROM（光盘只读存储器），一种能够存储大量数据的外部存储媒体，一张压缩光盘的直径大约是4.5in（1in=2.54cm），1/8（1in=2.54cm）厚，能容纳约660兆字节的数据。

CD-ROM的光道是______。

∙A.位记录密度不同的同心圆

∙B.位记录密度相同的同心圆

∙C.位记录密度不同的螺旋线

∙D.位记录密度相同的螺旋线

（分数：

2.00）

 A.

 B.

 C. √

 D.

解析：

[解析]CD-ROM记录在母盘上的数据呈螺旋状，由中心向外散开，磁盘表面有许多微小的“坑”，那就是记录的数字信息，且位记录密度不同，故本题选C。

35.假定主存地址空间大小为256MB，按字节编址，每次读写操作最多一次存取4B。

不考虑其他因素，则存储器地址寄存器MAR和存储器数据寄存