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1、存储器 思考题(字号加重的题目暂无答案，大家自己动手做吧)1. 微型计算机中存储器分成哪几个等级？它们各有什么特点？用途如何？2. 什么是直接寻址范围？地址线的多少与它有什么关系？3. 根据你对 CPU 和各种存储器的了解，一个微型计算机是如何开始工作的？4. 存储器的存取时间是什么意思？它在系统设计时有什么实际意义？5. 什么是随机存储器？它在系统中起什么作用？6. 什么是只读存储器？它在系统中起什么作用？7. 动态 RAM 为什么要刷新？在芯片引脚上具备什么信号条件才能进行刷新？8. RAS、CAS 信号有什么用？请画一个原理图并说明它们是如何产生的？9. EPROM 是写入和读出时所加的
2、信号和电压有什么不同？10. 8086CPU 在组织系统时，为什么要把存储器分为奇和偶两个体？如何实现这种控制？由此推想，对 32 位 CPU 应该有几个控制信号，才能保证单字节，双字节和一个等寻址都能进行的要求？v11. 设一个八位微处理机共有 16 位地址线，读写控制分别有 RD、WR，另外有MREQ 和 IORQ 区别读写对象。现在要为它设计一个存储器，其中 2KB 的 ROM 地址从 0000H-07FFH，8KB 的 RAM 用 2114 芯片，地址为 1000H-2FFFH。v12. 试用 64 位的 DRAM 为 8086CPU 设计一个存储器，容量为 128KB，地址从0000
3、H 开始，要求 CPU 不但可以字节寻址，也可以作字寻址。注意：刷新机构的设计。( 以上由罗军输入 )13. 计算机的内存有什么特点？内存由哪两部分组成？外存一般是指哪些设备？外存有什么特点？14. 用存储器件组成内存时，为什么总是采用矩阵形式？请用一个具体例子说明。 15. 为了节省存储器的地址译码电路，一般采用那些方法？16. 在选择存储器件时，最重要的考虑因素是什么？此外还应考虑那些因素？17. 什么叫静态 RAM？静态 RAM 有什么特点？18. 静态 RAM 芯片上为什么往往只有写信号而没有读信号？什么情况下可以从芯片读得数据？19. 在静态存储器进行读/写时，地址信号要分为几个？分
4、别产生什么信号？20. 动态 RAM 工作时有什么特点？和静态 RAM 比较，动态 RAM 有什么长处？有什么不足之处？动态 RAM 一般用什么场合？21. 动态 RAM 为什么要进行刷新？刷新过程和读操作比较有什么差别？22. 动态 RAM 控制器一般完成什么功能？Intel8203 从功能上分为哪两部分？叙述这两部分的工作原理。v23. 设计一个由 8203 和动态 RAM 构成和 256K 容量的内存系统。v24. 画出存储器读周期和写周期的时序，并加以简单说明。25. 8086 在对存储器进行操作时，有什么特点？画出 8086 系统在读周期和写周期的工作时序。26. ROM、PROM、
5、EPROM 分别用在什么场合？v27. 画出 EPROM 的编程时序和读操作时序，并作简要说明。第 4 章存储器和高速缓存技术1、微型计算机中存储器分成哪几个等级？它们各有什么特点？用途如何？解答 微型计算机中存储器分为外部存储器和内部存储器。外存容量大，但存取速度慢，且 cpu 使用外存信息时需先把信息送到内存中。内存容量小，存取速度快，其信息 cpu 可直接使用，故外存存放相对来说不经常使用的程序和数据。另外，外存总是和某个外部设备有关。内存容纳当前正在使用的或者经常使用的程序和数据。2、什么是直接寻址范围？地址线的多少与它有什么关系？解答 直接寻址范围就是利用地址线可寻址的最大地址范围，
6、以地址线的位数为指数，以 2 为底数的幂为最大直接寻址范围。3、根据你对 CPU 和各种存储器的了解，一个微型计算机是如何开始工作的？解答 计算机工作时，一般先由 ROM（Read Only Memory，只读存储器）中的引导程序，启动系统，再从外存中读取系统程序和应用程序，送到内存的RAM（Random Access Memory，随机存取存储器）中。在程序的运行过程中，中间结果一般放在内存 RAM 中，程序结束时，又将结果送到外存。4、存储器的存取时间是什么意思？它在系统设计时有什么实际意义？解答 存储器的存取时间是指存储器接收到稳定的地址输入到完成操作的时间，系统设计时可以据此考虑数据传
7、输、总线的选择和时序安排。5、什么是随机存储器？它在系统中起什么作用？解答 随机存取是指对所有的存储单元都可以用同样的时间访问，起到暂时保存中间结果和运行的程序。6、什么是只读存储器？它在系统中起什么作用？解答 存储器被写入后，只能被读出而不能用通常的办法重写或改写，以保存启动程序和部分固化系统程序段作用。动态 RAM 为什么要进行刷新？刷新过程和读操作比较有什么差别？解答 不管是哪一种动态 RAM，都是利用电容存储电荷的原理来保存信息的，由于电容会逐渐放电，所以，对动态 RAM 必须不断进行读出和再写入，以使泄放的电荷受到补充，也就是进行刷新。在温度上升时，电容的放电会加快，所以两次刷新间的
8、间隔是随温度而变化的，一般为 1-100ms.在 70 摄氏度情况下，典型的刷新时间间隔为 2ms。虽然进行一次读写操作实际上也进行刷新，但是，由于读写操作本身具有随机性，所以，并不能保证所有的 RAM 单元都在2ms 中通过正常的读写操作来刷新,由此,专门安排了存储刷新周期完成对动态RAM 的刷新。7、RAS、CAS 信号有什么用？请画一个原理图并说明它们是如何产生的？解答 RAS 和 CAS 是提供给外部 RAM 的行地址和列地址的选通信号。图见课本 P175。8、EPROM 在写入和读出时所加的信号和电压有什么不同？解答 EPROM 读出时，Vpp 和 Vcc 接 5v 电压，芯片允许信
9、号（片选信号）CE 必须在地址稳定以后有效，才能保证读得所需单元的数据。写入即编程方式下，Vcc 仍加 5v 电压，但 Vpp 按厂家要求加上 2125v 的电压，必须在地址和数据稳定之后，才能加上编程脉冲。9、8086CPU 在组织系统时，为什么要把存储器分为奇和偶两个体？如何实现这种控制？由此推想，对 32 位 CPU 应该有几个控制信号，才能保证单字节，双字节和一个等寻址都能进行的要求？解答 8086 的数据总线 16 位，但 1 个内存单元中存放的数是 8 位，为了一次对 2 个单元进行访问，要把存储器分为奇和偶两个体。每个内存单元都一个地址，要访问 2 个单元时，从偶存储器开始，可用
10、一个控制信号来选择。那么，对 32 位 CPU 有 32 位地址总线，分为 4 个存储体，应该有 4 个控制信号，才能保证单字，双字节和一个等寻址都能进行的要求。 （详见 P185）13、计算机的内存有什么特点？内存由哪两部分组成？外存一般是指哪些设备？外存有什么特点？解答 内存特点：快速存取，容量受限制。内存分为 RAM 和 ROM。外存有软盘、硬盘、盒式磁带和光盘。外存特点：大容量，所存信息既可修改又可保存，但外存速度比较慢，要配置专用设备。14、用存储器件组成内存时，为什么总是采用矩阵形式？请用一个具体例子说明。 解答 简化选择内存单元的译码电路，通过行选择线和列选择线来确定一个内存单元
11、，因而用存储器组成内存时，总是采用矩阵形式。比如，要组成 1K字节的内容，如果不用矩阵来组织这些单元，而是将它们一字排开，那么就要1024 条译码线才能实现对这些单元的寻址。如果用 32*32 的矩阵来实现排列，那么，就只要 32 条行选择线和 32 条列选择线就可以了。15. 为了节省存储器的地址译码电路，一般采用那些方法？常采用存储器的模块结构及在一个存储模块内再将存储器分组，这样可用地址的高位对模块选择，其余位对存储器组进行选择。16. 在选择存储器件时，最重要的考虑因素是什么？此外还应考虑那些因素？解答 最重要的因素是位容量。此外，还应考虑易失性、只读性、速度、功耗、可靠性、价格等。1
12、7、什么叫静态 RAM？静态 RAM 有什么特点？解答 不需要进行周期性刷新的既可读又可写的存储器。其特点如下：（1）优点：不需要进行刷新，简化了外部电路。 （2）缺点：静态 RAM 基本存储电路中包含的管子数目比较多，导致一个器件的位容量比采用类似设计方法的非静态 RAM 要少。静态 RAM 基本存储电路中 2 个交叉耦合的管子总有 1 个处于导通状态，所以会持续地消耗功率，导致静态 RAM 的功耗比较大。18、静态 RAM 芯片上为什么往往只有写信号而没有读信号？什么情况下可以从芯片读得数据？解答 对于存储器来说，在允许信号有效之后，一定是进行读/写操作，而且非写即读，使得只用写信号 WE
13、 就可以既控制写操作又控制读操作。在读操作时，写脉冲发生器不产生负脉冲，而是使 WE 端处于高电平，此高电平就用来作为读出信号。19、在静态存储器进行读/写时，地址信号要分为几个？分别产生什么信号？解答 地址信号分为 3 个。A19-A14 用来作为模块选择信号，A12-A13 产生 4 个矩阵的芯片允许信号，A11-A0 作为矩阵内部的行地址和列地址。20、动态 RAM 工作时有什么特点？和静态 RAM 比较，动态 RAM 有什么长处？有什么不足之处？动态 RAM 一般用什么场合？解答 动态 RAM 工作时，每隔一定的时间就要进行全面的刷新。和静态 RAM 相比，动态 RAM 有以下长处：高
14、位密度；低功耗特性；价格低廉。不足之处：在刷新周期中，内存模块不能启动读周期或写周期，即要等刷新周期完成之后，才能启动读周期或写周期。动态 RAM 一般用于内存模块。21、动态 RAM 为什么要进行刷新？刷新过程和读操作比较有什么差别？解答 不管是哪一种动态 RAM，都是利用电容存储电荷的原理来保存信息的，由于电容会逐渐放电，所以，对动态 RAM 必须不断进行读出和再写入，以使泄放的电荷受到补充，也就是进行刷新。在温度上升时，电容的放电会加快，所以两次刷新间的间隔是随温度而变化的，一般为 1-100ms.在 70 摄氏度情况下，典型的刷新时间间隔为 2ms。虽然进行一次读写操作实际上也进行刷新
15、，但是，由于读写操作本身具有随机性，所以，并不能保证所有的 RAM 单元都在2ms 中通过正常的读写操作来刷新，由此，专门安排了存储刷新周期完成对动态 RAM 的刷新。22. 动态 RAM 控制器完成什么功能？Intel 8203 从功能上分为哪两部分？叙述这两部分的工作原理。答：1.动态 RAM 控制器要完成的功能有：刷新定时器产生刷新周期并提供各种时序信号，并对 CPU 的读/写操作及刷新操作进行仲裁；刷新地址计数器提供刷新用的行地址，并通过多路转换器进行地址切换。2.Intel 8203 从功能上分为：地址处理部分和时序处理部分两个。3.地址处理部分用来处理动态 RAM 正常读/写时的地
16、址信号(正常的行/列地址合用一组地址线的区分)和刷新过程中的地址信号(区分正常的行地址及刷新周期的行地址)。时序处理部分通过一个基准时钟来产生各种时序；通过一个仲裁器来解决刷新请求和内存正常读/写请求之间的矛盾。内部有两级同步电路用来对外部请求信号实现同步。25. 8086 在对存储器进行操作时，有什么特点？画出 8086 系统在读周期和写周期的工作时序。【答】8086CPU 和存储器是用分时方式通过 20 位的地址/状态/数据总线以及控制线互相联系的。CPU 的总线周期由 4 个时钟周期组成。如果 8086 的主频采用5MHZ，则 1 个时钟周期为 200ns。将每个时钟周期称为 1 个 T 状态，所以，最小总线周期由 T1T4 这 4 个状态组成。如果存储器速度比较慢，CPU 就会根据存储器送来的“未准备好”信号，在 T3 状态后而插入等待状态 TW，从而延长总线周期。读周期和写周期图见课本。26. ROM、PROM、EPROM 分别用在什么场合
