第五章 存储系统-教案-05-12-13

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1、第五章存储系统本章内容5.1存储系统概述5.2内部存储器5.3高速缓存5.4外部存储器概述5.5硬盘驱动器5.6其它外部存储器5.7移动存储设备5.1存储系统概述存储系统将两种或两种以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或软硬件相结合的方法组织起来就构成存储系统。特点：系统的存储速度接近较快的存储器，容量接近较大的存储器。1.存储系统的组成2.存储器的层次结构微机拥有不同类型的存储部件由上至下容量越来越大，但速度越来越慢3.存储器的分类内存—CPU能直接访问的存储器称为～。作用：存放当前运行的程序和数据。特点：

2、快，容量小，随机存取，CPU可直接访问。通常由半导体存储器构成RAM、ROM外存—CPU不能直接访问的存储器称为～。作用：存放非当前使用的程序和数据及一些长期保存的程序和数据。特点：慢，容量大，顺序存取/块存取。需调入内存后CPU才能访问。通常由磁、光存储器构成，也可以由半导体存储器构成磁盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、MO4.存储介质5.存储器的性能指标（1）存储容量：存储容量是指存储器能存储二进制数的多少。最基本的存储器单元是位（bit），在计算容量时常用字节（Byte）作单位。最常用的单位是千字节KB、MB、GB和TB。

3、2.存取速度存取速度（或存取时间）是指从请求写入（或读出）到完成写入（或读出）所需的时间，其单位为纳秒（ns，10-9s）。内存的快慢也可以用存储器的最大频率（MHz）和数据传输率（MB/s）来表示。3.错误校验内存条采用的错误校验主要有两种：奇偶校验和ECC校验。奇偶校验是写入操作时在每个字节后增加一个校验位，使增加了校验位后的每个字节中“1”的个数为偶数（称为偶校验）或为奇数（称为奇校验）。以后再要从内存读出时，只要计算读出的字节中“1”的个数，即可知道读出的数据是否出错。计算“1”的个数是由硬件电路实现的，速度很快，并不会影响读写操

4、作。101101101110010011有无奇偶校验位一般均可正常工作，但在CMOS设置中必须与实际情况相一致。计算机中有校验的内存条和无校验的内存条不可混用。内存条上是否有奇偶校验位，可以从外观上看出。ECC（ErrorCheckingandCorrecting错误检查和纠正）ECC内存使用额外的bit存储一个根据数据计算出来的ECC代码。数据被写入内存，相应的ECC代码同时也被保存下来。当重新读回原来存储的数据时，将保存下来的ECC代码与读数据时产生的ECC代码做比较。如果两个代码不相同，就可以用原ECC码改正错误。奇偶校验只能发现错误

5、，不能纠正错误，主要用于普通微机中。而ECC校验既可以发现错误，也能纠正错误，由于其价格较高，一般只用于高档服务器中。4.内存Bank物理Bank（PhysicalBank，P-BanK）：物理Bank就是内存和主板上的北桥芯片之间用来交换数据的通道。物理Bank的位宽应与CPU数据总线位宽一致。逻辑Bank（LogicalBank，L-Bank）：内存是用一个个Cell来存储数据的，一个cell存储1Bit。具有一定容量和一定的位宽的cell阵列就是一个逻辑Bank。5.2内部存储器5.2.1内存的组成RAM的组成1.静态RAM（Sta

6、ticRAM）（1）基本电路优点：不需要动态刷新，外部电路简单，存取速度高。缺点：集成度低；功耗大静态RAM的结构2.动态RAM（DynamicRAM）动态RAM的结构5.2.2内存的种类－RAM1.RAM的特点（1)可读可写。读出时不破坏原数据。（2）随机存取。存取任一单元所需时间相同。（3）易失性（挥发性）。断电后数据丢失。5.2.2内存的种类-SRAM2.SRAMSRAM没有刷新问题。只要有电源正常供电，触发器就能稳定地存储数据，因此称为静态存储器。优点：不需刷新，速度快，外围电路比较简单。缺点：集成度低，功耗大。SRAM的存取速度在5

7、ns以下，单片容量256KB左右。在PC机中，SRAM被广泛地用作高速缓冲存储器Cache。5.2.2内存的种类-DRAM2.DRAMDRAM是靠MOS电路中的栅极电容来存储信息的。由于电容上的电荷会逐渐泄漏，需要定时充电以维持存储内容不丢失（称为动态刷新，每隔1－2ms刷新一次）。优点：集成度高，功耗低。缺点：需要刷新，速度慢，外围电路就较为复杂。DRAM广泛应用于微机系统中的内存条（主存）。在微机应用中，与用户关系最密切的是DRAM，也就是内存条。近几年来，随着微机速度的不断提升，内存条的种类也经历了从PMDRAM、EDODRAM到SD

8、RAM、RDRAM和DDR的发展历程。5.2.2内存的种类-SDRAM（1）SDRAMSDRAM-同步式DRAM（Syn