硬件学习问题

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本文已参与「新人创作礼」活动,一起开启掘金创作之路。

1. (简答题)比较SRAM和DRAM的性能和用途

  • 我的答案:

    SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。SRAM具有较高的性能,功耗较大。SRAM主要用于二级高速缓存。它利用晶体管来存储数据。但是SRAM也有它的缺点,集成度较低,相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积,但是SRAM却需要很大的体积。同样面积的硅片可以做出更大容量的DRAM,因此SRAM显得更贵。SRAM的速度快但昂贵,一般用小容量SRAM作为更高速CPU和较低速DRAM 之间的缓存。

    DRAM速度较慢,但是集成度高,功耗小,价格较低,不需要刷新。

    SRAM作为Cache、小容量主存,一般用在高速缓存中,DRAM作为大容量主存,一般用在内存条里。

  • 正确答案:

    SRAM是静态随机存储器,存储信息稳定性好,速度快,不需要刷新,但掉电信息全失。常用于存储容量较小的系统中,如用作Cache。

    DRAM是动态随机存储器,片容量高,功耗低,但是存储信息不稳定,速度较SRAM慢,掉电信息全失。常用于存储容量较大的系统中,如用作主存。

2. (简答题)比较RAM和ROM的性能和用途

  • 我的答案:

    RAM为随机存储,掉电不会保存数据,而ROM可以在掉电的情况下,依然保存原有的数据。ROM和RAM指的都是半导体存储器。本来的含义是:ROM是Read Only Memory的意思,也就是说这种存储器只能读,不能写;断电后存储的信息不会丢失。而RAM是Random Access Memory的缩写。这个词的由来是因为早期的计算机曾经使用磁鼓作为内存,而磁鼓和磁带都是典型的顺序读写设备。RAM则可以随机读写,但是断电后RAM中的信息全部丢失。

    RAM用于计算机的内存条;ROM用于存放计算机系统中的加电自检程序、启动程序、基本输入/输出程序和系统参数等

  • 正确答案:

    RAM是随机存取存储器,可读可写,工作速度快,但掉电信息全失。常用作Cache或内存。

    ROM是只读存储器,工作速度慢,但掉电信息不丢失。常用于掉电数据不丢失的应用场合,如个人数据的永久保存、计算机系统中BIOS、各种电子设备上的闪存..

3. (简答题)简述存储系统采用层次结构的目的和方法,Cache、主存和外存各担负什么作用?他们之间有何关系?

  • 我的答案:

    目的:为了实现提高存储系统速度和容量的目的。

    方法:采用多级存储层次节后,如将Cache分为一级Cache、二级Cache、三级Cache,在磁盘上增加磁盘Cache,使存储系统的幸能进一步提高。

    现代微机采用Cache-主存-外存的三层层次结构,其目的是兼顾容量、速度和价格的需求。方法是:在CPU和主存之间插入速度快但容量不大的Cache,以提高整机的访存速度。采用主存-外存的层次结构,可以大大增加存储系统的存储容量。 

    Cache用于存放CPU当前一小段时间内马上要执行的程序和数据,是主存中程序和数据的副本。主存存放着CPU当前使用的程序和数据,在Cache未命中的时候,CPU访问主存,并将访问的程序和数据调入Cache。外存存放着CPU当前暂时不执行的大量的程序和数据,当需要执行外存上的程序和数据时,CPU将其调入主存再执行。

  • 正确答案:

    现代微机采用Cache-主存-外存的三层层次结构,其目的是兼顾容量、速度和价格的需求。方法是:在CPU和主存之间插入速度快但容量不大的Cache,以提高整机的访存速度。采用主存-外存的层次结构,可以大大增加存储系统的存储容量。

    Cache用于存放CPU当前一小段时间内马上要执行的程序和数据,是主存中程序和数据的副本。主存存放着CPU当前使用的程序和数据,在Cache未命中的时候,CPU访问主存,并将访问的程序和数据调入Cache。外存存放着CPU当前暂时不执行的大量的程序和数据,当需要执行外存上的程序和数据时,CPU将其调入主存再执行。

4. (简答题)某半导体存储器容量为8M×16,选用1M×4位的SRAM芯片构成,计算所需芯片数,写出每组芯片的地址范围,设计画出存储器逻辑图

  • 我的答案:

    需要的芯片数为:8M×16/1M×4=32片 

    8M的寻址空间对应23条地址线,8组芯片的20条地址引脚接地址总线的低20位,地址状态由全0~全1,8组芯片的地址范围及存储器逻辑连线图如下所示:

     

  • 正确答案:

    需要的芯片数为:8M×16/1M×4=32片

    8M的寻址空间对应23条地址线,8组芯片的20条地址引脚接地址总线的低20位,地址状态由全0~全1,8组芯片的地址范围及存储器逻辑连线图如下所示

5. (简答题)采用直接映像,Cache分32块(行),主存的第200块可映像到Cache的第几块?如采用组相联映像,将Cache块分成8组,主存的第100块可映像到Cache的第几块?

  • 我的答案:

    (1)直接映像时:200 mod 32=8(块) \

    即主存中第200块可映像到Cache的第8块 

    (2)组相联映像时,100 mod 8=4(组) 

    Cache每组4块,则主存的第100块可映像到Cache的第16、17、18、19块

  • 正确答案:

    (1)直接映像时:200 mod 32=8(块)

            即主存中第200块可映像到Cache的第8块

    (2)组相联映像时,100 mod 8=4(组)

             Cache每组4块,则主存的第100块可映像到Cache的第16、17、18、19块

6. (简答题)衡量磁盘的技术指标有哪些?如何提高磁盘的性能?

  • 我的答案:

    衡量磁盘的技术指标有记录密度、存储容量、平均寻址时间、数据传输率等。 

    提高磁盘性能主要是指提高磁盘的容量、速度和可靠性,采用磁盘阵列可以比单个硬盘获得更大的容量、更快的速度和更高的可靠性。

  • 正确答案:

    衡量磁盘的技术指标有记录密度、存储容量、平均寻址时间、数据传输率等。

    提高磁盘性能主要是指提高磁盘的容量、速度和可靠性,采用磁盘阵列可以比单个硬盘获得更大的容量、更快的速度和更高的可靠性。