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计算机组成原理第四章单元测试

考试信息

*课程名称：计算机组成原理

*测试章节：第四章存储系统

*考试时间：90分钟

*满分：100分

*适用对象：计算机相关专业本科生

注意事项

1.请在答题纸上作答，在本试卷上作答无效。

2.字迹工整，卷面整洁，答案清晰可辨。

3.合理分配答题时间。

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一、选择题(每题4分，共20分)

1.在计算机存储系统的层次结构中，下列哪项不属于按速度从快到慢排列的典型层级？()

A.寄存器

B.主存储器

C.高速缓冲存储器(Cache)

D.辅助存储器

2.关于半导体随机存取存储器(RAM)，下列说法错误的是？()

A.SRAM的速度通常比DRAM快

B.DRAM需要定期刷新以保持数据

C.SRAM的集成度通常高于DRAM

D.RAM在断电后存储的信息会丢失

3.某计算机系统的主存地址空间为64KB，按字节编址。若使用16K×4位的SRAM芯片构成该主存，至少需要多少片这样的芯片？()

A.4片

B.8片

C.16片

D.32片

4.在Cache-主存层次结构中，所谓的命中率是指：()

A.Cache被访问的次数

B.主存被访问的次数

C.Cache命中次数与总访问次数之比

D.主存命中次数与总访问次数之比

5.下列哪种存储器刷新方式可以保证在一个刷新周期内，所有存储单元都被刷新一遍，且对CPU访存的影响集中在一个时间段内？()

A.集中式刷新

B.分散式刷新

C.异步式刷新

D.同步式刷新

二、填空题(每空2分，共20分)

1.存储系统的三层次结构是指______、______和______，其设计目标是在满足性能要求的前提下降低成本。

2.DRAM芯片的刷新操作通常有______、______和______三种方式。

3.Cache的地址映射方式主要有______、______和______三种。其中，______方式的地址转换速度最快，但Cache空间利用率可能较低。

三、简答题(每题10分，共40分)

1.请简述SRAM和DRAM在工作原理、性能特点及主要应用场景上的主要区别。

2.什么是Cache的命中率？影响Cache命中率的因素主要有哪些？请简述至少三个因素。

3.在主存储器与CPU连接时，需要考虑哪些主要问题？请简要说明。

4.请解释什么是存储器的带宽？提高存储器带宽的主要措施有哪些？

四、分析题(20分)

某计算机系统中，CPU字长为32位，主存地址空间大小为4GB，按字节编址。现采用4M×8位的DRAM芯片构成该主存系统。

(1)计算该主存系统所需的DRAM芯片总数。

(2)为了实现主存的按字节寻址，该DRAM芯片的地址线和数据线分别需要多少根？（假设芯片内部采用行列地址复用技术）

(3)若采用异步刷新方式，已知该DRAM芯片的存储阵列有8192行，要求在2ms内完成所有行的刷新。若CPU在每一个刷新周期中占用一个存储器周期进行刷新操作，那么刷新间隔时间应为多少？在刷新期间，CPU访问主存是否会受到影响？

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参考答案与评分标准(供阅卷参考)

一、选择题(每题4分，共20分)

1.C(正确顺序应为：寄存器、Cache、主存储器、辅助存储器)

2.C(SRAM集成度低于DRAM)

3.B(64KB/(16K×4bit)=(64K×8bit)/(16K×4bit)=(4×2)=8片)

4.C

5.A

二、填空题(每空2分，共20分)

1.高速缓冲存储器(Cache)、主存储器(主存/内存)、辅助存储器(辅存/外存)

2.集中式刷新、分散式刷新、异步式刷新(或分布式刷新)

3.直接映射、全相联映射、组相联映射；直接映射

三、简答题(每题10分，共40分)

1.SRAM与DRAM的区别：

*工作原理：(4分)

*SRAM：利用触发器（双稳态电路）存储信息，只要供电，信息就不会丢失，无需刷新。

*DRAM：利用电容存储电荷来表示信息，电容会漏电，因此需要定期刷新以维持信息。

*性能特点：(4分)

*SRAM：速度快，功耗较高，集成度低，成本高。

*DRAM：速度相对较慢，功耗较低，集成度高，成本低。

*应用场景：(2分)

*SRAM：常用于高速缓冲存储器(Cache)。

*DRAM：常用于计算机的主存储器(MainMemory)。

2.Cache命中率及影响因素：

*命中率(H)：(3分)CPU访问的信息在Cache中找到的概率，即Ca