计算机组成原理：存储器与存储器系统详解

本资源是一份计算机组成原理的作业练习题文档，主要涵盖了计算机存储系统的基础知识和核心概念。以下是部分内容的详细解析： 1. 存储器类型和特性：存储器是计算机的核心组件，用于存放数据和程序。其中，随机访问存储器（RAM）的特点是访问速度不受物理位置影响，能快速访问任意存储单元。存储器访问方式有直接访问和串行访问两种。 2. 存储器分类与工作原理：计算机存储器通常分为内存和外存两部分，内存如RAM在CPU执行程序时必不可少，因为它可以快速提供指令。存储器的性能指标包括存储容量、存取速度、存储周期和带宽。 3. 存储容量和地址表示：1GB等于2^30个字节，而存储器中的单元通过地址进行区分。半导体存储器类型多样，包括RAM（随机存储器）、只读存储器（ROM）等。 4. 存储器芯片组成与译码：RAM的访问时间和物理位置无关，可以立即访问任何单元。存储器芯片由基本门电路（如逻辑门）、存储元素（如晶体管）、地址译码器以及控制电路组成。地址译码有单译码和双译码之分，双译码方式通过两个译码器实现更多的输出线。 5. 静态与动态存储器：静态存储器（SRAM）依靠晶体管维持信息稳定，无需定期刷新，而动态存储器（DRAM）则需定期刷新以防止信息丢失。存储器的并联和串联方式各有其目的，如扩大容量或降低成本。 6. 存储器容量计算与设备选择：理解存储器容量计算方法对于设计存储器系统至关重要，如4MB的存储器可以通过不同芯片组合方式实现。此外，存储器类型的选择要考虑速度、成本和稳定性等因素。 7. 存储器类型与性能：主存一般采用速度快但成本高的半导体存储器件，如DRAM。三级存储器系统通常指寄存器、缓存和主存，以及硬盘的容量单位换算。 8. 可编程存储器：ROM有多种类型，如EPROM（可擦除可编程ROM），具有可编程特性，擦除使用紫外线，写入使用高压脉冲。而SRAM、DRAM、ROM和EPROM分别对应不同类型的非易失性存储器。 9. 半导体存储器的工作原理：SRAM和DRAM的工作机制不同，前者基于电荷存储，后者基于电容充电/放电。两者均属于半导体存储器，各有优缺点，如速度较快但能耗相对较高。 10. 存储器访问模式：CPU通常按随机访问模式（即按需访问）读取和写入存储器中的数据。 11. 存储器需求与多级存储结构：为了平衡速度、容量和成本之间的矛盾，现代计算机采用多级存储体系结构，如L1、L2、L3缓存以及主存和外存，以提供高效的数据访问。 12. 动态MOS存储单元：动态存储器包含一个存储栅极和一个电容，需要定期刷新以保持信息。 这份作业练习题涵盖了计算机组成原理课程的核心知识点，旨在帮助学生理解和掌握存储器的原理、分类、性能以及存储系统的设计原则。