计算机组成原理：存储器习题解析

"计算机组成原理第三章习题包含关于内部存储器的相关问题，涉及存储器的作用、存储单元的定义、存储器分级存储体系的目的、内存与外存的区别、存储芯片的地址线和数据线数量、不同容量存储器的寻址范围以及相联存储器和交叉存储器的工作方式等知识点。" 在计算机系统中，存储器是至关重要的组成部分，它分为内部存储器（内存）和外部存储器（外存）。内部存储器主要负责存储当前运行的程序和数据，具有快速存取的特点，但成本较高且容量相对较小。而外部存储器如硬盘则提供更大的存储空间，但访问速度相对较慢。 存储器的分级存储体系（如缓存、主存、磁盘等）是为了平衡存储容量、价格和存取速度之间的矛盾，使得高速处理与大容量存储能够兼顾。内存（RAM）的特点是容量小、速度快、成本高，而外存（如硬盘）则相反，具有容量大、速度慢、成本低的特性。 存储单元通常指的是可以存储一个机器字的所有存储单元集合，而不是单个二进制位或字节。存储容量的计算需要考虑字长和存储单元的数量。例如，一个16位字长的单片机，如果存储容量是64KB，那么按字编址，寻址范围就是64KB/16位/字=4KB，即32K个地址。 存储芯片的地址线和数据线数量决定了它们可以寻址的存储单元数量和一次能传输的数据量。例如，一个64K×16位的SRAM芯片需要16根地址线（因为2^16=64K）和16根数据线；512K×8位的DRAM芯片需要18根地址线（2^18=512K）和8根数据线。 机器字长决定了地址线的数量和寻址范围。对于32位字长的机器，256MB的存储容量按字编址可以寻址到256MB/32位/字=8MB，即2^23个地址。同样，4GB的存储容量在32位或64位字长下按字编址的寻址范围也会有所不同。 此外，对于按双字编址的情况，寻址范围会根据字长翻倍。512×8位的SRAM芯片，包括电源和接地端，总共有25个引出线（23根地址线加上电源和接地线）。操作系统保存在硬盘上的系统，其内存储器通常包含RAM（随机存取存储器）用于临时存储运行中的数据，以及ROM（只读存储器）用于保存固定的系统程序。 相联存储器是一种特殊的存储器，它允许通过内容来定位数据，而不是传统的地址指定方式。而交叉存储器实际上是一种并行访问的存储器，它可以同时对多个存储单元进行操作，从而提高数据处理速度。