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时间:2018-09-11
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1、接口技术第3章存储器技术存储器是计算机非常重要的组成部分,它是计算机各类数据和程序的存放空间。存储器是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据。随着集成技术的发展,存储器在计算机中的地位越发重要,现代计算机中,存储器处于全机核心的地位。存储器的容量大小和存取速度将直接影响计算机的性能。接口技术第3章存储器技术3.1存储器分类内存和外存从存储器与CPU信息交换的角度看,存储器可分为两大类:内部存储器,简称为内存或主存;另一类为外部存储器,简称为外存或辅存。内存是存放当前计算机正执行的、或者经常要使用的
2、程序和数据,CPU可直接从中取指令或存取数据。而外存则存放内存的副本和当前不在运行的程序和数据,CPU要访问外存时,必须通过专门的设备将信息先传送到内存中。接口技术第3章存储器技术3.1存储器分类半导体存储器分类半导体存储器可分为两大类:只读存储器ROM(ReadOnlyMemory);随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory),又称为读写存储器。ROM的信息只能读出,不能用普通方法随时将信息写入,但是它是非易失的。一般用来存放固定的程序,用于存储操作系统,解释程序,汇编语言等。RA
3、M的含义是CPU对存储器的访问时间(AccessTime)是一个常数,与访问存储单元的地址无关,CPU可以随时对RAM进行读出、写入或改写,又可以随机访问任一存储单元的信息。它主要用于存放各种现场的输入、输出数据,中间计算结果,与外存交换的信息和作堆栈用。接口技术第3章存储器技术3.1存储器分类半导体存储器分类按作用:主存,辅存,缓存按介质:磁表面,半导体,光介质按存取方式:RAM,ROM接口技术第3章存储器技术3.1存储器分类半导体存储器分类1.RAM(1)双极型RAM。存取速度高,常常高于Cach
4、e。(2)MOSRAM。集成度高、功耗低、价格低。有(SRAM)、(DRAM)、组合(IRAM)和非易失性RAM(NVRAM)。SRAM:集成度高于双极型但低于DRAM;不需要刷新电路。DRAM:用单管线路组成,集成度高;功耗低于SRAM;价格低;需要刷新电路;存取速度高于SRAM。IRAM:附有刷新电路的DRAM。大容量内存一般都用IRAM。NVRAM(NonVolatileRAM):是SRAM和EEPROM的合成体。用来存储一些重要信息,用于掉电保护。接口技术第3章存储器技术3.1存储器分类半导体
5、存储器分类2.ROM(1)掩模ROM:固定线路制造,用户不能加以修改。(2)可编程的只读存储器PROM:用户可以根据需要对它进行编程,但只能写一次。(3)可擦除的EPROM:用户可以对它进行写入和擦除(可用紫外线擦除),且能改写多次。需要专业的编程器。(4)电擦除PROM:控制电压的大小来擦除其内部信息,在机内直接进行,灵活。(5)ROM与EEPROM组合即CREEM:在ROM芯片内集成了一个较小的EEPROM阵列,用以改变所访问的ROM页。接口技术第3章存储器技术3.2存储器主要性能指标(1)易失性
6、。(2)存储容量。(3)存取时间。(4)可靠性。(5)功耗。(6)价格。接口技术第3章存储器技术3.3存储器体系结构接口技术第3章存储器技术3.3存储器体系结构衡量存储器主要有容量、速度和价位三个指标,其中容量和速度存在着矛盾的关系,即容量的增加带来的必然是速度的降低。速度和价位成正比关系,速度的提升必然导致价位的提高。接口技术第3章存储器技术3.3存储器体系结构接口技术第3章存储器技术3.3存储器体系结构从CPU观点讲,Cache—主存层次解决了存储器与CPU的速度匹配问题,容量与价位则接近与主存。
7、解决了速度与成本间的矛盾。而主存—辅存层次,也称为虚拟存储层次,则解决了存储器大容量和低成本间的矛盾。接口技术第3章存储器技术3.4CacheCache即高速缓冲存储器,是现代计算机中关键的存储器,对系统的整体性能有着相当大的影响。Cache是位于CPU与主存之间一种容量较小、但速度很高的存储器。快速微处理器芯片都将Cache继承在片内,片内Cache的读取速度要比片外的快很多。但片内的Cache的容量受芯片集成度的限制,一般在几十KB以内,因此命中率比大容量Cache低。于是推出了二级Cache方案
8、:其中第一级Cache在处理器芯片内部,第二级Cache在片外,起容量可以从几十KB到几百KB,采用SRAM存取器,其容量为256kb或512KB。接口技术第3章存储器技术3.4Cache接口技术第3章存储器技术3.4Cache工作原理和技术分析接口技术第3章存储器技术3.4Cache工作原理和技术分析Cache的结构主要由三大部件组成(1)Cache存储体(2)地址转换部件(3)替换部件接口技术第3章存储器技术3.4Cache地址映象由主存地址映像到C
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