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2017年 408 计算机组成原理 第 18 题

计算机组成原理2017年选择题2分

题目

下列关于主存储器(MM)和控制存储器(CS)的叙述中,错误的是( )。

错因

A

误以为 CS 也在 CPU 外。控制存储器是微程序控制器的核心部件——存的是各条机器指令对应的微程序,必须由 CU(控制单元)每周期高速访问。如果 CS 在 CPU 外,每条机器指令都要跨 CPU 边界取微指令,效率极低。所以 CS 一定在 CPU 内(属于控制器)。

C

混淆了 MM 和 CS 的存储内容。MM 存"用户/系统的指令和数据"——对应程序级视角;CS 存"机器指令对应的微指令序列"——对应微程序级视角。两者层级不同:程序员看到的"指令"在 MM,CPU 实现"指令"靠的微指令在 CS。

D

误以为 CS 必须用 RAM。CS 存的微指令是固化在 CPU 出厂时定义的——一台机器有哪些机器指令、每条指令对应哪些微操作,都是出厂确定的。所以 CS 用 ROM(只读)就够,无需 RAM。MM 则要存"运行时变化的数据",必须有 RAM;同时也要存"开机引导程序"等只读内容,所以也有 ROM。

总解析

MM vs CS 全维度对比

维度主存储器 MM控制存储器 CS
位置CPU CPU (属于控制器)
访问方式按地址访问按地址访问(按"微地址"查"微指令")
存储内容程序的机器指令 + 数据各机器指令对应的微程序(微指令序列)
存储介质RAM(变化数据)+ ROM(BIOS 等只读区)ROM(出厂固化)
谁来访问CPU 通过总线CPU 内部的控制单元 CU
速度慢(与 CPU 频率比)快(CPU 内部,配合每个机器周期)

逐项判断

选项叙述判断
AMM 在 CPU 外,CS 在 CPU 内✓ 对
BMM 按地址访问,CS 按内容访问✗ 错
CMM 存储指令和数据,CS 存储微指令✓ 对
DMM 用 RAM 和 ROM 实现,CS 用 ROM 实现✓ 对

B 为什么错:CS 同样是按地址访问——CU 每个机器周期产生一个"微地址"(μPC,类似于普通 PC,只不过指向微指令),到 CS 取出对应的微指令。"按内容访问"是相联存储器(Associative Memory)的特征,常见于 Cache 和 TLB,CS 不属此类。

最终答案是 B(错误的叙述)。

主存储器 vs 控制存储器 vs Cache 速记

类型访问方式主要用途
主存 MM按地址用户程序 + 数据
控制存储器 CS按地址(微地址)微程序固化
Cache按地址(含相联比较 Tag)加速 MM 访问
TLB按内容(虚地址)加速地址翻译

易错点速查

  1. CS 和 Cache 都在 CPU 附近,但 CS 是"按地址查微指令",Cache 是"按地址 + Tag 比较"
  2. "按内容访问" = 相联存储器,CS 不是
  3. CS 内容固化 → ROM;MM 内容动态 → RAM 为主

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