哈工大英才学院计算机组成原理第7章

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1、第7章存储器和存储系统方连众计算机组成技术1第7章存储器和存储系统存储器-----人类的记忆细胞内存：CPU可以直接控制的并可寻址的存储器发展：从属的记忆部件现在计算机的核心目前的存储设备：半导体、磁盘、磁带、光盘……待解决的问题：与CPU的匹配应具有的特点：大量存储快速存取精确寻址主要内容：7.1分层的存储器系统7.2几种半导体存储器4.3利用存储芯片构造存储系统4.4提高访问存储器速度的方法4.5外部存储器27.1分层的存储器系统存储介质：性能指标：存储容量：能够区分两种状态，用来存储“0”和“1”的物理

2、元件。速度、容量、价格存储器可以容纳的二进制信息量34.1.1存储器的分层结构寄存器组高速缓冲存储器主存储器（SRAM、DRAM）辅助存储器（磁盘、硬盘、光盘、磁带存储器）外部设备主机内部CPU内部存储器分层结构图速度越来越慢cpu外存Cache主存(带cache的存储器层次)存储器的性能由速度、容量和价格来衡量。一般来说，速度越高，价格就越高；容量越大，价格就越低；而大容量，影响了读取速度。这些年来，人们不断追求大容量、高速度、低价格的存储器，但各种存储器之间还存在许多的不足，所以在系统的设计上，采用了分层的

3、存储结构来提高存储器系统的性能，44.1.2存储器系统中的主存主存储器是存储系统的主体。主存的组成：由地址寄存器、地址译码、驱动电路、存储体、读写电路和数据寄存器组成。存储芯片和CPU芯片可通过总线连接.54.1.2存储器系统中的主存主存的基本组成6cpu地址寄存器数据寄存器主存数据线控制线地址线地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址地址读命令传数据Cpu读数据过程1．主存中的地址通常，主存各存储单元的位置是由地址号来表示的，而地址总线是

4、用来指出存储单元地址号的2．主存的性能主存的主要技术指标是存储容量和存储速度。存储容量是指主存能存放二进制代码的总数存储速度是由存取时间和存取周期来表示的。存取时间又是指启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需的全部时间。存取时间分读出时间和写入时间两类。读出时间是从存储器接收到有效地址开始，到产生有效数据输出所需的全部时间。写入时间是从存储器接收到有效地址开始，到数据写入被选中单元只所需的全部时间。4.1.2存储器系统中的主存7存取周期连续启动两次独立的存储器操作（如读或写）所需的最小间隔时间，通常存储周

5、期大于存取时间。存储器的带宽它表示每秒从存储器进出信息的最大数量，单位为字/秒或字节/秒或位/秒表示。如存取周期为500ns，每个存取周期可访问16位，则它的带宽为32M位/秒。4.1.2存储器系统中的主存8半导体存储芯片的基本结构是采用超大规模集成电路制造工艺，可以在一个芯片内集成具有记忆功能的存储矩阵、译码驱动电路和读写电路等，译码驱动能把地址总线送来的地址信号翻译成对应存储单元的选择信号，该信号由驱动线路锁定对被选中单元的操作读写电路包括读出放大器和写入电路，用来完成读写操作。存储芯片通过地址总线、数据总

6、线和控制总线与外部连接。地址线是单向输入的，其位数与芯片容量有关。数据线是双向的（有的芯片可用成对出现的数据线分别作输入或输出），其位数与芯片数据位数有关。地址线和数据线的位数可共同反映存储芯片的容量。4.1.2存储器系统中的主存9第四章存储器和存储系统4.1分层的存储器系统4.2几种半导体存储器4.3利用存储芯片构造存储系统4.4提高访问存储器速度的方法4.5外部存储器104.2几种半导体存储器半导体存储器芯片是采用VLSI制造工艺，在一个芯片内集成了具有记忆功能的存储矩阵、译码驱动电路和读写电路，构成了可记

7、忆、可寻址及可读写的记忆体。地址线功能：用来选定存储单元。引脚：地址引脚数取决存储单元数目。例：A0---A91KByte;A0---A102KB;1MB220条地址线.主存编址：0---3FFH可编址1K字节;?起始地址24000H，大小4KB,最大地址数据线功能：用来读写存储单元。引脚：数据引脚数取决存取宽度。例：D0---D71Byte称字节存储器;多数为8位，16、4、1少存储芯片的容量表示：1KB×8大小1KBYTE，输出8位；16KB×1?选择线功能：控制存储芯片工作。有时称为片选，片允许

8、，选择线,负逻辑低电平有效。若有多个片选时，工作条件为逻辑与关系。读写控制线功能：控制存储芯片读/写工作选择（输入/输出）。ROM：只有输出控制信号；RAM：有一个或两个读写控制信号R/,、,、.当读写信号都存在时系统不工作，两个信号均为1时，DB呈高阻状态4.2.1只读存储器ROM4.2.2静态RAM(SRAM)4.2.3动态RAM(DRAM)114.2.1只读存储器ROM(1)掩膜