微機(jī)原理與接口技術(shù)：15第6章 存儲(chǔ)器系統(tǒng) 習(xí)題6

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1、 交通信息與控制工程系教案（理論教學(xué)用） 課程名稱 微機(jī)原理與接口技術(shù) 第 15 次 第 7 周 2 學(xué)時(shí) 上課教室 WM1310 課程類型 專業(yè)基礎(chǔ)課 授課對(duì)象 自動(dòng)化專業(yè) 章節(jié)名稱 第6章 存儲(chǔ)器系統(tǒng)（6.4,6.5,6.6） 教學(xué)目的 和要求 1． 熟練掌握存儲(chǔ)器與地址總線的連接； 2． 了解CACHE的概念和工作原理； 3． 了解8086/8088系統(tǒng)的存儲(chǔ)器管理方法 4． 了解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器管理方法； 講 授 主要內(nèi)容及時(shí)間分配 存儲(chǔ)器與地址總線的連接 高速緩沖存儲(chǔ)器（40min） 存儲(chǔ)器管理；（35min） 硬盤、RAI

2、D和光盤原理；（15min） 教學(xué)重點(diǎn) 與難點(diǎn) 重點(diǎn)： 1． CACHE的概念和工作原理； 2． 086/8088系統(tǒng)的存儲(chǔ)器管理方法； 3． 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器管理方法； 4． 存儲(chǔ)器與地址總線的連接。 難點(diǎn)： 1．存儲(chǔ)器與地址總線的連接。 要求掌握知識(shí)點(diǎn)和分析方法 1． 了解CACHE的概念和工作原理； 2．了解8086/8088系統(tǒng)的存儲(chǔ)器管理方法； 3．了解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器管理方法； 4．存儲(chǔ)器與地址總線的連接。 啟發(fā)與提問 1． 為什么現(xiàn)代計(jì)算機(jī)要使用緩存？ 2．硬盤屬于什么存儲(chǔ)器？ 教學(xué)手段 多媒體 作業(yè)布置 思考題： 1．Wi

3、ndows的虛擬內(nèi)存在計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行中起什么作用，如何設(shè)置虛擬內(nèi)存？ 主 要 參考資料 備注 注：教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份。重復(fù)班授課可不另填寫教案。 長(zhǎng)安大學(xué)講稿(第十五講) 講 授 內(nèi) 容 5.4 高速緩存（Cache) 為什么要在CPU和主存之間加Cache q “為了提高CPU訪問主存的速度”或：“為了解決CPU與主存之間的速度匹配問題”。 q 早期計(jì)算機(jī)的CPU與主存的工作速度較為接近，如IBM 904，CPU的機(jī)器周期（即總線周期）為12us，而主存的存取周期也是12us，此時(shí)主存的速度并不影響整機(jī)

4、的運(yùn)算速度。 Cache基本原理 1. 程序訪問的局部性(locality of reference) q 對(duì)大量典型程序的運(yùn)行情況的分析結(jié)果表明，在一個(gè)較短的時(shí)間間隔內(nèi)，由程序產(chǎn)生的地址往往集中在存儲(chǔ)器邏輯地址空間的很小范圍內(nèi)。 q 指令地址的分布本來就是連續(xù)的，再加上循環(huán)程序段和子程序段要重復(fù)執(zhí)行多次。因此，對(duì)這些地址的訪問就自然具有時(shí)間上集中分布的傾向。 q 數(shù)據(jù)分布的這種集中傾向不如指令明顯，但對(duì)數(shù)組的存儲(chǔ)和訪問以及工作單元的選擇都可以使存儲(chǔ)器地址相對(duì)集中。 q 這種對(duì)局部范圍的存儲(chǔ)地址頻繁訪問，而對(duì)此范圍以外的地址訪問甚少的現(xiàn)象，稱為“程序訪問的局部性”。 q 程序訪問

5、的局部性是Cache技術(shù)的基本依據(jù)。 Cache系統(tǒng)的基本組成 n 三個(gè)組成部分：①Cache模塊（SRAM）②主存（DRAM）③Cache控制器。 在高速緩存系統(tǒng)中，主存中保存著所在現(xiàn)行程序和數(shù)據(jù)，Cache中保存著主存的部分副本。 Cache的命中率 q 當(dāng)CPU訪問存儲(chǔ)器時(shí)，給出的地址要同時(shí)送往Cache和主存，首先檢查Cache，如果要訪問的數(shù)據(jù)已經(jīng)在Cache中，則CPU就能很快完成訪問，這種情況稱為Cache“命中”（Cache hit）； q 否則，CPU就必須從主存中提取數(shù)據(jù)，稱為Cache“失誤”（Cache miss）或Cache“未命中”。 q 如果組織得

6、好，那么程序所用的大多數(shù)的數(shù)據(jù)都可在Cache中找到，即在大多數(shù)情況下能命中Cache。 q Cache的“命中率”（hit rate）和Cache容量大小、Cache的控制算法、Cache的組織方式有關(guān)，當(dāng)然還和所運(yùn)行的程序有關(guān)。 q 在80386系統(tǒng)中，使用組織較好的Cache系統(tǒng)，命中率可達(dá)95%[IBM 360，99%] Cache的數(shù)據(jù)更新方法 n 在Cache系統(tǒng)中，同樣一個(gè)數(shù)據(jù)可能既存在于Cache中，也存在主存中。這樣，當(dāng)數(shù)據(jù)更新時(shí)，可能Cache已更新，而主存未更新。這種情況會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。 n 另外，在有DMA控制器的系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng)中，有多個(gè)部件可訪問主存

7、，這時(shí)，可能其中有些部件是直接訪問主存的，也可能每個(gè)DMA部件和處理器配一個(gè)Cache，這樣，主存的一個(gè)區(qū)塊可能對(duì)應(yīng)于多個(gè)Cache中的各一個(gè)區(qū)塊。 n 于是，又會(huì)產(chǎn)生主存中的數(shù)據(jù)被某個(gè)總線主部件更新過，而某個(gè)Cache中的內(nèi)容未更新，這種情況造成Cache中數(shù)據(jù)過時(shí)。 對(duì)前一種一致性問題“數(shù)據(jù)丟失”，有如下解決辦法： 貫穿讀出式 l CPU對(duì)主存的所有數(shù)據(jù)請(qǐng)求都首先送到Cache，在Cache中查找。若命中，則切斷CPU對(duì)主存的請(qǐng)求，并將數(shù)據(jù)送出；如果不命中，則將數(shù)據(jù)請(qǐng)求傳給主存。 旁路讀出式 n CPU向Cache和主存同時(shí)發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求。如果命中，則Cache將數(shù)據(jù)回送給C

8、PU，并同時(shí)中斷CPU對(duì)主存的請(qǐng)求；若不命中，則Cache不做任何動(dòng)作，由CPU直接訪問主存。 Cache讀操作的優(yōu)缺點(diǎn) n 貫穿讀出式 優(yōu)點(diǎn)：降低了CPU對(duì)主存的請(qǐng)求次數(shù)； 缺點(diǎn)：延誤了CPU對(duì)主存的訪問時(shí)間。 n 旁路讀出式 優(yōu)點(diǎn)：沒有CPU訪問內(nèi)存的時(shí)間延誤； 缺點(diǎn)：每次都要讀內(nèi)存，占用了部分總線訪問時(shí)間。 寫穿式 n 從CPU發(fā)出的寫信號(hào)送Cache的同時(shí)也寫入主存。 回寫式 n 數(shù)據(jù)一般只寫到Cache，當(dāng)Cache中的數(shù)據(jù)被再次更新時(shí)，將原更新的數(shù)據(jù)寫入主存相應(yīng)單元，并接受新的數(shù)據(jù)。 Cache寫操作的優(yōu)缺點(diǎn) n 寫穿式 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單

9、； 缺點(diǎn)：由于主存的慢速，降低了系統(tǒng)的寫速度并占用 了部分系統(tǒng)總線時(shí)間。 n 回寫式 優(yōu)點(diǎn)：克服了CPU寫入內(nèi)存問題； 缺點(diǎn)：增加了Cache控制的復(fù)雜性。 對(duì)后一種一致性問題(即出現(xiàn)主存區(qū)塊更新而Cache未更新的情況)，一般有四種防止方法: (1). 總線監(jiān)視法 q 在這種方法中，由Cache控制器隨時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)的地址總線，如其他部件將數(shù)據(jù)寫到主存，并且寫入的主存區(qū)塊正好是Cache中的區(qū)塊對(duì)應(yīng)位置，那么，Cache控制器會(huì)自動(dòng)將Cache中的區(qū)塊標(biāo)為“無效”。 (2). 硬件監(jiān)視法 q 把主存中映象到Cache的區(qū)塊稱為已映象區(qū)塊，硬

10、件監(jiān)視法就是通過外加硬件電路，使Cache本身能觀察到主存中已映象區(qū)塊的所的存取操作。要達(dá)到這個(gè)目的，最簡(jiǎn)單的辦法是所有部件對(duì)主存的存取都通過同一個(gè)Cache完成。 q 另一個(gè)辦法是每個(gè)部件配備各自的Cache，當(dāng)一個(gè)Cache有寫操作時(shí)，新數(shù)據(jù)既拷貝到主存，也拷貝到其他Cache，從而防止數(shù)據(jù)過時(shí)，這種方法也稱為廣播式。 (3)劃出不可高速緩存存儲(chǔ)區(qū)法 q 按照這種方式，要在主存中劃出一個(gè)區(qū)域作為各部件共享區(qū)，這個(gè)區(qū)域中的內(nèi)容永遠(yuǎn)也不能取到Cache，因此，CPU對(duì)此區(qū)域的訪問也必須是直接的，而不是通過Cache來進(jìn)行的。 q 用這種方法，便可避免主存中一個(gè)區(qū)塊映象到多個(gè)Cac

11、he的情況，于是也避免了數(shù)據(jù)過時(shí)的問題。 (4) Cache清除法 q 這種方法是將Cache中所有已更新的數(shù)據(jù)寫回到主存，同時(shí)，清除Cache中的所有數(shù)據(jù)。 q 在進(jìn)行一次這樣的主存寫入時(shí)，系統(tǒng)中所有Cache作一次大清除，那么，Cache中自然不會(huì)有過時(shí)的數(shù)據(jù)。 Cache的分級(jí)體系結(jié)構(gòu) n 一級(jí)Cache：容量一般為8KB---64KB 一般可以完成80％的內(nèi)存請(qǐng)求； 指令Cache和數(shù)據(jù)Cache。 n 二級(jí)Cache：容量一般為128KB---2MB 剩余的20％的數(shù)據(jù)請(qǐng)求一般有80％可以在二級(jí)緩存中實(shí)現(xiàn)。 Pentium PC的Cache

12、 　Pentium PC機(jī)是一個(gè)單CPU系統(tǒng)，它采用了兩級(jí)Cache結(jié)構(gòu)。集成在Pentium CPU內(nèi)的Cache稱為L(zhǎng)1級(jí)Cache，其容量為16KB。安裝在主板上的Cache稱之為L(zhǎng)2級(jí)Cache，其容量為512KB，也采用2路組相聯(lián)映射方式，每行可以是32B、64B或128B　 Pentium 兩級(jí)Cache的工作環(huán)境 　Pentium 兩級(jí)Cache的工作環(huán)境如下圖所示。L2級(jí)Cache (512KB)采用了回寫法，遵循MESI協(xié)議，L2是主存的子集，保持與主存一致。CPU內(nèi)部的L1級(jí)Cache是L2的子集，采用寫一次法，同樣遵循MESI協(xié)議，維護(hù)L1與L2兩級(jí)之間的一致性，從而

13、保證了L1- L2-主存三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一致性?！? 5.5 存儲(chǔ)器管理 5.5.1 IBM PC/XT的存儲(chǔ)空間的分配 n 0－9FFFFH 640K基本RAM DOS專用 n 0A0000H-0BFFFFH 128K顯示RAM 顯卡專用 n 0C0000H-0EFFFFH 192K控制Rom 硬盤、顯示器 n 0F0000H-0FFFFFH 系統(tǒng)板上的ROM BIOS 8088尋址空間1M，Dos操作系統(tǒng)只能管理其中的640K，成為阻礙計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。

14、n 因此，引入了存儲(chǔ)器管理的概念 n 目前，存儲(chǔ)器管理有三大模式 實(shí)地址模式 虛擬8086模式（V86模式） 虛地址保護(hù)模式 實(shí)地址模式 n 8086的工作模式，20根地址線能夠?qū)ぶ?M的地址空間； n 8086系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器按照分段的方法進(jìn)行管理； n 邏輯地址： 段地址：偏移地址 n 物理地址：＝段地址×16＋偏移地址 n 系統(tǒng)啟動(dòng)以后，進(jìn)入實(shí)地址模式。 虛擬8086模式 n 386以上的CPU，支持的一種虛擬的工作模式。 n 能夠再虛擬的8086環(huán)境下，使操作系統(tǒng)能夠執(zhí)行DOS程序。 n 而且可以提供多個(gè)獨(dú)立的、相互隔離

15、的虛擬環(huán)境。 虛地址保護(hù)模式 虛擬存儲(chǔ)器 虛擬存儲(chǔ)器是指用磁盤的存儲(chǔ)空間來彌補(bǔ)主存空間的不足，使得程序人員能夠使用比主存實(shí)際空間更大的存儲(chǔ)空間來編寫和運(yùn)行程序。 v 目的是解決內(nèi)存小、作業(yè)大、作業(yè)多的問題。 v 是由操作系統(tǒng)提供的一個(gè)假想的特大存儲(chǔ)器。原則是把一個(gè)程序當(dāng)前正在使用的部分放在內(nèi)存，而其它部分放在磁盤上，就啟動(dòng)執(zhí)行它。 v 實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)是二級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（程序運(yùn)行時(shí)把邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)定位）。 虛擬存儲(chǔ)器的基本特征： 虛擬擴(kuò)充：不是物理上，而是邏輯上擴(kuò)充了內(nèi)存容量。 部分裝入：每個(gè)作業(yè)不是全部一次性地裝入內(nèi)存

16、，而是 只裝入一部分。 離散分配：不必占用連續(xù)的內(nèi)存空間。而是“見縫插針”。多次對(duì)換：所需的全部程序和數(shù)據(jù)要分成多次調(diào)入內(nèi)存。 虛擬存儲(chǔ)器受到的限制：指令中表示地址的字長(zhǎng)，外存的容量。 n 采用虛擬存儲(chǔ)器的好處： n ⑴ 用戶編程可不必考慮內(nèi)存的大小問題 n ⑵ 作業(yè)先裝一部分進(jìn)內(nèi)存，內(nèi)存可容納更多作業(yè)，提高CPU和內(nèi)存利用率，系統(tǒng)吞吐量提高。 虛擬存儲(chǔ)器經(jīng)常使用兩種基本管理技術(shù)： 段式存儲(chǔ)管理 段是程序模塊化設(shè)計(jì)的結(jié)果，即把程序中邏輯上相對(duì)獨(dú)立的部分設(shè)計(jì)

17、為不同的段, 再經(jīng)過連接程序連接成更大的程序。 頁(yè)式存儲(chǔ)管理，所分配的內(nèi)存沒有邏輯意義，它們用于存儲(chǔ)程序還是數(shù)據(jù)不得而知。無法在存儲(chǔ)區(qū)中設(shè)置共享與保護(hù)特性。為此，段式存儲(chǔ)管理，以程序的邏輯段為單位分配內(nèi)存。使程序的邏輯結(jié)構(gòu)中的段與內(nèi)存的段建立直接聯(lián)系。 頁(yè)式存儲(chǔ)管理 頁(yè)式存儲(chǔ)管理是把虛擬空間和主存空間都分成大小相同的頁(yè)（為二的整數(shù)冪個(gè)字），并以頁(yè)為單位進(jìn)行虛存與主存間的信息交換。此時(shí)虛存地址和主存地址分別被分為虛存頁(yè)號(hào)、頁(yè)內(nèi)地址和主存頁(yè)號(hào)、頁(yè)內(nèi)地址，虛、實(shí)二頁(yè)號(hào)會(huì)不同，但使用相同的頁(yè)內(nèi)地址。 與段式存儲(chǔ)管 理不一樣，頁(yè)不是程序本身的結(jié)構(gòu)特性，而是從管理的角度人為

18、劃分的結(jié)果。設(shè)置和管理好頁(yè)表是頁(yè)式存儲(chǔ)管理的關(guān)鍵技術(shù)。 4. 分頁(yè)和分段的主要區(qū)別 (1) 頁(yè)是信息的物理單位，分頁(yè)是為實(shí)現(xiàn)離散分配方式，以消減內(nèi)存的外零頭， 提高內(nèi)存的利用率?；蛘哒f， 分頁(yè)僅僅是由于系統(tǒng)管理的需要而不是用戶的需要。段則是信息的邏輯單位，它含有一組其意義相對(duì)完整的信息。 分段的目的是為了能更好地滿足用戶的需要。 (2) 頁(yè)的大小固定且由系統(tǒng)決定，由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址兩部分，是由機(jī)器硬件實(shí)現(xiàn)的，因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的頁(yè)面；而段的長(zhǎng)度卻不固定， 決定于用戶所編寫的程序，通常由編譯程序在對(duì)源程序進(jìn)行編譯時(shí)，根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分。 (

19、3) 分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的，即單一的線性地址空間，程序員只需利用一個(gè)記憶符，即可表示一個(gè)地址； 而分段的作業(yè)地址空間則是二維的，程序員在標(biāo)識(shí)一個(gè)地址時(shí)，既需給出段名， 又需給出段內(nèi)地址。 Windows XP的虛擬內(nèi)存 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，先要將所需的指令和數(shù)據(jù)從外部存儲(chǔ)器（如硬盤、軟盤、光盤等）調(diào)入內(nèi)存中，CPU再?gòu)膬?nèi)存中讀取指令或數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果存入內(nèi)存中，內(nèi)存所起的作用就像一個(gè)“二傳手”的作用。當(dāng)運(yùn)行一個(gè)程序需要大量數(shù)據(jù)、占用大量?jī)?nèi)存時(shí)，內(nèi)存這個(gè)倉(cāng)庫(kù)就會(huì)被“塞滿”，而在這個(gè)“倉(cāng)庫(kù)”中總有一部分暫時(shí)不用的數(shù)據(jù)占據(jù)著有限的空間，所以要將這部分“惰性”的數(shù)據(jù)“請(qǐng)”出去，以騰出地

20、方給“活性”數(shù)據(jù)使用。這時(shí)就需要新建另一個(gè)后備“倉(cāng)庫(kù)”去存放“惰性”數(shù)據(jù)。由于硬盤的空間很大，所以微軟Windows操作系統(tǒng)就將后備“倉(cāng)庫(kù)”的地址選在硬盤上，這個(gè)后備“倉(cāng)庫(kù)”就是虛擬內(nèi)存。 XP的虛擬內(nèi)存的設(shè)置 5．6硬盤及硬盤驅(qū)動(dòng)器 5.6 硬盤管理 幾乎所有計(jì)算機(jī)都使用硬盤來存儲(chǔ)信息。從存儲(chǔ)角度，與內(nèi)存比較起來，硬盤有三個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)： （1）可用的存儲(chǔ)容量非常大 （2）每位的價(jià)格非常低 （3）電源關(guān)掉后信息不會(huì)丟失 硬盤存儲(chǔ)器管理 硬盤性能簡(jiǎn)述 1. 數(shù)據(jù)的組織和格式 Ø 實(shí)際的硬盤都組織成多個(gè)盤片，每片分兩面，每面分成若干條磁道，磁道間有間隙

21、Ø 磁道又被分成許多扇區(qū)，每條磁道上扇區(qū)數(shù)目典型為10至100，每個(gè)扇區(qū)包含相同的字節(jié)數(shù)，相當(dāng)于一個(gè)盤塊 硬盤接口類型 n IDE： 并行ATA（即ATA/133）所能達(dá)到133MB/s。 n SCSI的英文全稱為“Small Computer System Interface 。 n SATA（Serial ATA）：Serial ATA 2.0的數(shù)據(jù)傳輸率將達(dá)到300MB/s，最終SATA將實(shí)現(xiàn)600MB/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率。 六、低價(jià)磁盤的冗余陣列(RAID) Redundant Arrays of Inexpensive Disks 用 N 個(gè)低價(jià)磁盤構(gòu)成一個(gè)

22、統(tǒng)一管理的陣列，取代特貴單一磁盤是一個(gè)好的方案，它可以： 有 N個(gè)磁盤的容量 有 1/N 的訪問時(shí)間 有更高的性能價(jià)格比 對(duì)陣列盤采用冗余技術(shù)提高信息的可靠性。 RAID的級(jí)別從RAID概念的提出到現(xiàn)在,巳經(jīng)發(fā)展了多個(gè)級(jí)別,有明確標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別分別是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四個(gè)級(jí)別。RAID為使用者降低了成本、增加了執(zhí)行效率,并提供了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。 ① RAID 0級(jí)數(shù)據(jù)分塊，即把數(shù)據(jù)分布在多個(gè)盤上非冗余陣列、無冗余信息嚴(yán)格地說,它不屬于RAID系列。 ② RAID 1級(jí) 亦稱鏡像盤，使用雙備份磁盤每當(dāng)數(shù)據(jù)寫入一個(gè)磁盤時(shí)，將該數(shù)據(jù)也寫到 另一個(gè)冗

23、余盤（鏡像盤），形成信息的兩份復(fù)制品。 特點(diǎn)：昂貴、系統(tǒng)可靠性高、效率低(冗余度太大，磁盤的利用率僅為50% 光盤存儲(chǔ)器 概述 CD（Compact Disc，高密盤）是采用光學(xué)方式來記錄和讀取二進(jìn)制信息的，所以稱之為光盤。 光盤是一種數(shù)字式記錄存儲(chǔ)器，具有容量大、耐用、易保存、標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，并且非常適合于大量生產(chǎn)，所以被廣泛地作為計(jì)算機(jī)軟件、多媒體出版物、計(jì)算機(jī)游戲等發(fā)行量大的電子出版物。 光盤在存儲(chǔ)多媒體信息方面具有以下主要的特點(diǎn)。 1．記錄密度高 2．存儲(chǔ)容量大 3．采用非

24、接觸方式讀/寫信息 4．信息保存時(shí)間長(zhǎng) 5．不同平臺(tái)可以互換 6．多種媒體融合 7．價(jià)格低廉 1． 光盤的基本構(gòu)造 單面只讀光盤是由三種物質(zhì)重疊在一起組成的。 從底層向上依次是：基片（襯底）、存儲(chǔ)介質(zhì)（光敏膜層）和保護(hù)層?；且粋€(gè)關(guān)鍵的光學(xué)器件，存儲(chǔ)材料就附在基片上， 所以，基片實(shí)際起保護(hù)信息層的作用。  目前， 按光盤的讀/寫類型來分， 可分為 Ø 只讀型光盤（ROM）；  Ø DVD Ø 一次寫入型光盤（WORM）； 

25、 可擦除重寫光盤（REWRITE）。 習(xí)題6 6.8.已知RAM的容量為 （1）16K×8 （2）32K×8 （3）64K×8 （4）2K×8 如果RAM的起始地址為5000H，則各RAM對(duì)應(yīng)的末位地址為多少？ 【解】 首先畫出內(nèi)存單元示意圖 容易想不通的是16K的值用二進(jìn)制表示為0100 0000 0000 0000，這一步直接表示成這個(gè)形式即可 （1）16K×8 【析】最后一個(gè)單元的地址-首地址+1=16KB= 24 ×210=（轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制） =0100 0

26、000 0000 0000 = 4000H ∴最后一個(gè)單元的地址=5000H+4000H-1=8FFFH （2）32K×8 【析】最后一個(gè)單元的地址-首地址+1=32KB= 25 ×210= 215D =（轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制） =1000 0000 0000 0000 = 8000H ∴最后一個(gè)單元的地址=5000H+8000H-1=D000H-1=CFFFH （3）64K×8 【析】最后一個(gè)單元的地址-首地址+1=32KB= 26 ×210= 216D =（轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制） =0001 0000 0000 0000 0000 =100

27、00H ∴最后一個(gè)單元的地址=5000H+10000H-1=15000H-1=14FFFH （4）2K×8 最后一個(gè)單元的地址-首地址+1=2KB= 21 ×210= 211D =（轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制） =0000 1000 0000 0000 = 0800H ∴最后一個(gè)單元的地址=5000H+0800H-1=5800H-1=57FFH 6.9.如果一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中ROM為8KB，最后一個(gè)單元地址為57FFH,RAM緊接著ROM后面編址，RAM為16KB，求該系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的第一個(gè)地址和最后一個(gè)單元地址。 【解】 首先畫出內(nèi)存單元示意圖 【析】首先，已知ROM

28、的最后一個(gè)單元地址為57FFH，那么RAM的第一個(gè)單元地址為 57FFH+1=5800H。 再求RAM的最后一個(gè)單元地址方法如下： 最后一個(gè)單元的地址-首地址+1=16KB= 24 ×210=（轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制） =0100 0000 0000 0000 = 4000H ∴最后一個(gè)單元的地址=5800H+4000H-1=9800H-1=97FFH 6.10.如果存儲(chǔ)器起始地址為1200H，末地址為19FFH，求該存儲(chǔ)器的容量。 【解】 首先畫出內(nèi)存單元示意圖 【析】最后一個(gè)單元的地址-首地址+1 = 存儲(chǔ)器容量 ∴ 存儲(chǔ)器容量 = 19FFH – 1200H +

29、 1 = 7FFH+1 = 800H 將800H寫成二進(jìn)制形式 800H = 1000 0000 0000 =(轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù))= 211 = 2K ∴存儲(chǔ)器容量為2K 【補(bǔ)充習(xí)題】： 1．計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和外存有什么區(qū)別? 答：內(nèi)存儲(chǔ)器(主存儲(chǔ)器)用來存放當(dāng)前機(jī)器運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，它是計(jì)算機(jī)主機(jī)的一部分，一般把具有一定容量且速度較高的存儲(chǔ)器作為內(nèi)存儲(chǔ)器，CPU可直接用指令對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫。在微機(jī)中通常用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為內(nèi)存儲(chǔ)器。 外存儲(chǔ)器用來存放當(dāng)前暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)。外存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)容量大、速度較低、位于主機(jī)之外的存儲(chǔ)器。CPU不能直接用指令對(duì)外存儲(chǔ)

30、器進(jìn)行讀寫。 要使用外存儲(chǔ)器中的信息，必須先將它調(diào)入內(nèi)存儲(chǔ)器。 2．計(jì)算機(jī)的三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)是什么?解決了什么實(shí)際問題? 答：在現(xiàn)代微機(jī)中同時(shí)采用這兩種存儲(chǔ)層次，構(gòu)成cache—內(nèi)存—外存三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)。這三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的形成，滿足了現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度快、容量大且價(jià)格低廉的要求。 cache—內(nèi)存存儲(chǔ)系統(tǒng)解決了速度與成本的矛盾。 cache—內(nèi)存—外存三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)解決了存儲(chǔ)器的大容量和低成本之間的 矛盾。 3．已知某微機(jī)控制系統(tǒng)中的RAM容量為4K×8位，首地址為4800H，求其最后一個(gè)單元的地址。 答：最后一個(gè)單元的地址-首地址+1=4KB=212=1000

31、H ∴最后一個(gè)單元的地址=4800H+1000H-1=57FFH 6.13 若某微機(jī)有16條地址線，現(xiàn)用SRAM 2114（1K×4位）存儲(chǔ)芯片組成存儲(chǔ)系統(tǒng)，問采用線選譯碼時(shí)，系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量最大為多少？需要多少個(gè)2114存儲(chǔ)器芯片？ 【析】 16條地址線為A0-A15，即CPU的尋址空間為64KB。 線選法是指高位地址不經(jīng)譯碼，直接作為存儲(chǔ)芯片的片選信號(hào)。每根高位地址線接一塊芯片，用低位地址線實(shí)現(xiàn)片內(nèi)尋址。 當(dāng)用存儲(chǔ)字長(zhǎng)不是8位的芯片構(gòu)成內(nèi)存時(shí)，必須用多片合并在一起并行構(gòu)成具有8位字長(zhǎng)的存儲(chǔ)單元。2114可同時(shí)用2片。 它們的地址線、控制線完全是并聯(lián)在一起的，數(shù)

32、據(jù)線則分別接在數(shù)據(jù)總線的不同位線上。 先考慮片內(nèi)尋址，因?yàn)槊科?114是1K×4位，所以用A0-A9作為片內(nèi)選擇。每組是2片2114。 高位A10-A15用線選法可選通6組。 一共的芯片數(shù)為12片2114，因此系統(tǒng)存儲(chǔ)容量最大為12×1K×4位=6KB。 需要12片2114存儲(chǔ)器芯片。 6.14 設(shè)有一個(gè)具有14位地址和8位字長(zhǎng)的存儲(chǔ)器，問： （1）該存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)多少字節(jié)的信息？ （2）如果存儲(chǔ)器由1K×1位靜態(tài)RAM芯片組成，需要多少芯片？ （3）需要多少位地址作芯片選擇？ 【析】 （1）214=24×210=16KB

33、，即16KB字節(jié)信息 （2）1K×1位若要組成16K×8位,需要16×8片=128片。 （3）每片為1K×1位，片內(nèi)尋址主要考慮1K=210，即使用低位地址線A0-A9作片內(nèi)尋址，其余高位地址線A10-A13這4根做片選信號(hào)。需要譯碼出16組片選信號(hào)。 可采用4-16譯碼器74LS154。 6.15 用1024×1位的RAM芯片組成16K×8位的存儲(chǔ)器，需要多少個(gè)芯片？分為多少組？共需多少根地址線？地址線如何分配？試畫出與CPU的連接框圖。 【析】 1024×1位就是1K×1位，因?yàn)?K×1位×16×8=16K×8位，需要128個(gè)芯片， 由于要組成每8位為一組，所以需要16組。 低位地址要尋址1K空間，即A0-A9， 高位地址進(jìn)行片選，需要尋址16組芯片，所以采用A10-A13，然后用4-16譯碼器74LS154產(chǎn)生譯碼輸出。