习题解答:
1．在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统？它的应用是建立在程序的什么特性之上的？答案 为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾，另一方面又 要解决主存储器容量小，存不下更多的程序和数据的难题，当前计算机系统中， 广泛采用了多级结构的存储器系统。它的应用是建立在程序运行的局部性原理之 上的。
2．多级结构的存储器是由哪三级存储器组成的？每一级存储器使用什么类型的存储器介质？这些介质的主要特性是什么？在多级结构的存储器系统中，何谓信息的一致性原则和包含性原则？
答案
多级结构的存储器是由高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器三级结构组成的。
每一级存储器使用的存储器介质及特性如下：
存储器 介质 特性
高速缓冲存储器 静态存储器（SRAM） 速度特快、成本高
不需要刷新、容量较小
主存储器 动态存储器（DRAM） 速度较慢、成本较低
需要刷新、容量较大
虚拟存储器 磁盘 速度慢、成本低、容量极大
信息的一致性原则是：同一个信息会同时存放在几个级别的存储器中，此时，这一信息
在几个级别的存储器中必须保持一致。
信息的包含性原则是：处在内层（更靠近CPU）存储器中的信息一定被包含在各外层的存储器中。
3. 比较DRAM和SRAM芯片的主要特性。
答案 静态和动态存储器芯片特性比较 特性 SRAM DRAM 存储信息 触发器 电容 破坏性读出 非 是 需要刷新 不要 需要 送行列地址 同时送 分两次送 运行速度 快 慢 集成度 低 高 发热量 大 小 存储成本 高 低
4. 为什么当前的计算机系统中，多选用DRAM芯片组成主存储器？
答案 因为DRAM芯片生产成本低、集成度高，可组成较大容量的存储器。
5. 多体结构的主存储器的作用是什么？什么是多体交叉编址技术（低地址交叉）？作用是什么？
答案： 使用多体结构的主存储器，是为了使用可以独立读写的多个存储器，以提高对它们 并行读写，快速得到多个数据的能力，缓解单个主存储器读写速度慢的矛盾。 在多体结构的主存储器中，通常多选用把相邻的存储字放在不同的存储体中，这被 称为多体交叉编址技术（或称为低地址交叉）。它更符合程序运行的局部性原理， 有利于同时（或时间上有覆盖）地读写地址相邻的几个存储字。
6. 高速缓冲存储器在计算机系统中的主要作用是什么？用什么类型的存储器芯片实现，为什么？高速缓存与主存在读写原理方面有何区别？
答案 高速缓冲存储器（CACHE）的使用是为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU 运行速度需要的矛盾。高速缓冲存储器是用静态存储器（SRAM）的存储器芯片实现 的。因为静态存储器（SRAM）的存储器芯片不需要刷新，速度快。 主存储器读写原理是：必须在指令中给出主存的存储单元地址，通过译码电路选中 主存的一个单元，再执行读写操作。 高速缓冲存储器（CACHE）的容量很小，无法用主存地址去选择CACHE的一个单元， 所以使CACHE的每个存储单元有三部分组成，如图所示： 有效位 标志字段 数据字段 1或0 主存地址信息 主存单元复制过来的数据 数据字段：当CPU第一次读出主存某一单元内容时，顺便写进CACHE的某一个单元 有效位：“1”表示数据字段内容有效；“0” 表示数据字段内容无效 标志字段：保存相应主存储单元的地址信息。当程序中的一条指令要用一个内存地 址读主存的某一个单元时，就用这一地址来与CACHE中的各个标志字段的内容相比 较，若有相同者，则该CACHE单元的数据字段内容就是欲要的数据 。
7. 高速缓冲存储器有哪三种主要的映像方式？从地址映射和地址变换比较它们各自的组成特点。
答案 高速缓冲存储器有三种主要的映像方式：全相联映像方式、直接映像方式和多路组 相联映像方式。从地址映射和地址变换比较它们各自的组成特点如下： 全相联映像方式：就是主存的一个字（或字块）可以映像到整个CACHE的任何一个 字（或字块）中。标志字段存放了主存地址的一部分，实现CACHE标志字段的比较 操作要访问到每一个CACHE单元，所以电路过多过复杂，实现成本太高。 直接映像方式：就是主存的一个字（或字块）只能映像到整个CACHE的一个准确确 定的字（或字块）中。二者的对应关系是完全确定的，没有任何选择余地。在CACHE 标志字段仅写入主存地址的区段号。比较时仅用主存地址的区段号与CACHE标志字段 比较即可。 多路组相联映像方式：是全相联与直接映像方式的折衷方案。把CACHE分为若干组， 每组包含几个区段，主存也分为组间采用全相联映像方式，而组内采用直接映像方式。
8. 简单说明写一次型光盘的组成和实现数据读写的原理及过程。
答案 写一次型光盘盘片由基板、铝质反射层和薄金属膜三层结构组成。写入时，写光 束聚焦成很细的光束打到指定的位置，那里的金属膜融出一个小于1μ的小坑，表 示已完成一个1信号的写入操作。读出时，读光束照到指定的光盘位置（能量很弱） ，会把所照之处有无小坑通过反射光的强弱表现出来，从而确定读出来的是“1”信 号还是“0”信号。
9．阵列磁盘应用什么类型的接口卡？该卡上大体有些什么组成部件？阵列盘中的RAID0，RAID1，RAID4，RAID5指的是什么类型的容错处理？
答案 阵列磁盘应用RAID卡 即阵列控制接口卡。该卡上大体有一个单片计算机、有DRAM 存储器（阵列加速器）。 RAID0指的是没有采取任何容错措施；RAID1指的是采取磁盘镜像容错措施； RAID4指的是数据保护容错措施；RAID5指的是分布式数据保护容错措施。