微机原理及接口技术（第六版）习题及答案 第3章 习题解答

第三章习题解答参考习题与综合练习参考答案1．按存储器在计算机中的作用，存储器可分成哪几类？简答：按冯·诺依曼对现代计算机的定义，存储器在计算机中是不可或缺的组成部分。从不同功能角度出发，存储器一般按下列3种方式分类：工作时与中央处理器联系的密切程度、存储元件的介质材料和工作方式等分类。简述各部分的特点：1.按工作时与中央处理器联系的密切程度分类存储器可分为主存、辅存。主存直接和CPU交换信息，且按存储单元进行读写数据。而辅存则是作为主存的后援，存放暂时不执行的程序和数据，它只在需要时与主存进行数据交换。辅存通常容量大、成本低，但存取速度慢。2.按存储元件的介质材料分类存储器可分为半导体存储器、磁表面存储器及光盘存储器。（1）半导体存储器半导体存储器目前主要用来做主存。它采用电信号记录信息，读写速度快，单位造价高，存储容量相对较小。半导体材料存储器所存信息断电后消失，称为非永久性（易失性）存储器，而磁性、光材料一般是永久性存储器。（2）磁表面存储器采用矩磁材料的磁膜，构成连续的磁记录载体，在磁头作用下，使记录介质的各局部区域产生相应的磁化状态，或形成相加的磁化状态变化规律，用以记录信息0或1的存储器为磁表面存储器。其存储体的结构，是在金属或塑料基体上，涂敷（或电镀、溅射）一层很薄的磁性材料，这层磁膜就是记录介质，或称为记录载体。根据其形状可分为：磁卡、磁鼓、磁带、磁盘。在目前，磁盘与磁带是主要的外存储器。磁表面存储器的存储容量大，每位价格低，非破坏性读出，具有不挥发性（可长期保存）。但其结构与工作原理决定了读写方式，即记录介质作高速旋转或平移，磁头对其读/写。这毕竟是机械运动方式，因而存取速度远低于半导体存储器，只能作为外存使用。（3）光盘存储器光盘是利用光存储的，它的出现是信息存储技术的重大突破。光盘的基本原理是用激光束对记录膜进行扫描，让介质材料发生相应的光效应或热效应，如使被照射部分的光反射率发生变化，或出现烧孔（融坑），或使结晶状态变化，或磁化方向反转等，用以表示0或1。①只读型光盘（CD-ROM）：以烧孔（融坑）形式记录信息，由母盘复制而成，不能改写，提供固化的信息，如程序数据、图像信息、声音信息等，广泛用于多媒体技术中。②写入式（只能写一次）光盘（WORM）：允许用户作一次性写入，每个只能写一次，因为激光束将造成记录面的永久性变化。这类光盘可用来存储文件、档案、图像等，永久性保存。③可擦除/重写型（可逆式）光盘：激光束使介质产生的物理变化是可逆的，因而可以擦除重写。目前使用的有两种方法：光磁记录（利用热磁反应）和相变记录（利用晶态—非晶态转变），现在已进入实用阶段。光盘是目前各种存储器中记录密度最高的，已经成为重要的外存形式。（4）其他存储器还有一些存储技术，已经研究多年，并开始应用在某些场合，不过对它们的发展前景仍有争议，如：磁泡存储器、电荷耦合器件（CCD，目前主要用于数码类相机及智能手机）。3.按工作方式分类根据存储器不同的工作方式和使用功能，可以分为随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）、只读存储器（Read-onlyMemory，ROM）、顺序存取存储器（SerialAccessMemory，SAM）和直接存取存储器（DirectAccessMemory，DAM）。（1）随机存储器RAM如果一种存储器可以随机地按指定地址，向存储单元存入、取出或改写信息，并且无论对哪个地址单元进行读写操作所需要的时间完全相等，这种存储器叫随机存储器RAM。RAM主要用来存放各种现场输入输出的程序、数据、中间运算结果以及与外界交换的信息和作堆栈用。大部分半导体存储器都属于这一类。（2）只读存储器ROM在工作时只能随机读出存储内容而禁止写入新的内容，这种存储器叫只读存储器ROM。ROM是主存的一部分，ROM的存储内容是通过特殊线路预先写进去的，一旦写入后便长期保存。ROM的电路比RAM简单、集成度高、成本低，且是一种非易失性存储器，计算机常把一些管理、监控程序，成熟的用户程序放在ROM中。（3）顺序存取存储器SAM磁带是典型的SAM，其信息（块）沿磁带顺序排列，当要读取某部分信息块时，只能沿磁带顺序逐块查找，所以称顺序存取存储器。SAM读取信息的时间与信息块在磁带的位置有关，一般SAM存储容量很大，如磁带还可以脱机另行存放，使用保管很方便。但因为只能顺序存取，速度慢，被用作计算机外存。（4）直接存取存储器DAM磁盘属于DAM类，它既不完全像SAM那样纯粹顺序存取，也不完全像RAM那样能随机地由存储地址直接指向存储单元立即存取，而是介于两者之间。磁盘存取时要进行两个操作：第一步是直接指向整个存储器中的一个子区域，比如磁道；紧接着对该磁道像磁带那样顺序检索直到找到实际存取位置，就是说对一个磁道而言是随机存取，但在每一个磁道内是顺序查找；磁盘存储容量很大，通过旋转盘直接指向其中一个相当小的局部，所以称之为直接存取存储器。DAM的存取速度远比不上主机内的RAM、ROM，但它容量大、价格便宜，速度比SAM快，与SAM一样，多用作外存储器。2．什么是多层次存储结构？它有什么作用?主存储器主要技术指标有哪些?简答：为提高计算机的数据存取速度和管理效率，目前采用较多的是三级存储器结构，即高速缓冲存储器、主存储器和辅存。中央处理器CPU能直接访问的存储器称为内存，它主要包括高速缓存和主存。而CPU不能直接访问辅存，辅存中信息必须先调入主存才能由CPU进行处理。主存储器主要技术指标有存储容量、存取速度、可靠性及性能价格比等。3．什么叫RAM和ROM？RAM和ROM各自的特点是什么?简答：RAM是RandomAccessMemory的英文缩写，中文一般称为半导体随机读写存储器，存取速度快，一般用于计算机系统内存，断电后保持数据消失。ROM是Read-OnlyMemory的英文缩写，中文一般称为半导体随机只读存储器。也就是说这种存储器只能读，不能写（一般都是在出厂前使用专用设备一次性直接写入，不能更改），常用于功能已经固定的控制程序，断电后仍保持数据不变，价格相对RAM更便宜。一般，一个计算机系统RAM和ROM混合搭配使用。4．用下列芯片构成32kB存储器模块，需多少内存芯片?（1）1×1 （2）1×4 （3）4×8 （4）16×4简答：一般对*×*的代表符号解释。第一个*代表输入地址最大范围，k为单位（1024），第二个*代表数据线数量，单位为位。因此用1×1类型的芯片表示1k输入地址范围，1位数据线，组成32kB存储器，需要32×8=256片芯片组成。同理：选用1×4类型的芯片组成32kB存储器，需要32×2=64片芯片组成。选用4×8类型的芯片组成32kB存储器，需要8×1=8片芯片组成。选用16×4类型的芯片组成32kB存储器，需要2×2=4片组成。5．下列RAM芯片需多少地址输入端？多少数据输入端（双向）?512×4 16kB 64kB 256×1简答：512×4类型的芯片表示输入地址范围是512，即2的几次方为512，可知29=512，9位地址输入端，4位数据输入端16kB类型的芯片表示输入地址范围是16k，210=1024=1k，214=16k，14位地址输入端，B表示byte同理，64kB类型的芯片表示输入地址范围是64k，210=1024=1k，216=64k，16位地址输入端256×1类型的芯片表示输入地址范围是256，即2的几次方为256，可知28=256，8位地址输入端，1位数据输入端6．8086CPU与存储器连接时要考虑哪几方面的因素？简答：8086CPU是地址线20位，16位双向数据线。低16位地址线与16位双向数据线共用，即AD0~AD15，A16~A19输入地址。因此，7．一台8位微机地址总线16位，其随机存储器容量为32kB，首地址为4000H，且地址是连续的，可用的最高地址是多少?简答：微机地址总线16位可寻址216=64k，范围为0000H~FFFFH，32kB=8FFFH，可用的最高地址是4000H+8．画出用2114芯片组成16k×8的随机存储器连接图。简答：略。参见第7题答案及本教材第三章P47开始的应用案例内容。9．在8086系统中，若用1024×1位的RAM芯片组成16k×8位的存储器，需要多少芯片？在CPU的地址总线中有多少位参与片内寻址？多少位用做6芯片组选择信号？简答：略。参见第7题答案及本