《存储器系统 》ppt课件

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1、南京理工大学紫金学院计算机系陈琳琳第四章存储器系统南京理工大学紫金学院计算机系陈琳琳存储器的分类及分层结构半导体存储器的分类、工作原理及组成辅助存储器的分类及工作原理高速缓冲存储器cache的结构及工作原理并行存储系统虚拟存储器本章学习内容存储器的分类1）按与CPU的连接和功能分类4.1存储器概述CPU主存内存辅存外存CPU能够直接访问的存储器。设在主机内部，用于存放当前运行的程序和数据。Cache用于解决CPU与主存间速度匹配问题的高速小容量的存储器。用于存放CPU立即要运行或刚使用过的程序和数据。辅助存储器属于外部设备，CPU不能直接访问。为解决主存容量不足而

2、设置的存储器，用于存放当前不参加运行的程序和数据。当需要运行程序和数据时，将它们成批调入内存供CPU使用。2）按存取方式分类随机存取存储器（RAM）存储器单元的内容可按其地址随机读写。存取时间与单元的物理位置无关。只读存储器（ROM）存储器单元的内容只能随机读取，而不能写入。用于存放不变的程序和数据，或用作固定存储器（如存放微程序的控制存储器、存放字符点阵图案的字符发生器等）。顺序存取存储器（SAM）信息的排列、寻址和读写操作均是按顺序进行，信息在载体上没有唯一对应的地址。存取时间与信息在存储器中的物理位置有关。直接存取存储器（DAM）——半顺序存储器存取方式介于R

3、AM和SAM之间的存储器，既不是完全的随机存取，也不是完全的顺序存取。典型如磁盘。当进行信息存取时先进行寻道，属于随机方式；然后在磁道中寻找扇区，属于顺序方式。如：磁带。信息以文件或数据块形式按顺序存放，按顺序存放或读取。3）按存储介质分类磁存储器——采用磁性材料制成存储器磁存储器是利用磁性材料的的两个不同剩磁状态存放二进制代码“0”和“1”。早期有磁芯存储器。现多为磁表面存储器，如磁盘、磁带等。半导体存储器——半导体器件组成的存储器根据工艺不同，可分为双极型和MOS型双极型速度快，MOS型集成度高，成本低，功耗小光存储器——利用光学原理制成的存储器通过能量高度集中

4、的激光束照在基体表面引起物理的或化学的变化，记忆二进制信息。如光盘存储器。4）按信息的可保存性分类易失性存储器电源掉电后信息自动丢失，如半导体RAM。非易失性存储器电源掉电后信息仍能继续保存，如ROM、磁盘、光盘等。1）基本概念存储元件（存储元/存储位）——最小的存储单位存储一位二进制信息的物理器件。存储元件的条件有两个稳定状态，可以存储“0”、“1”。在外界的激励下，能够可以写入“0”、“1”。能够识别器件当前的状态，可以读出所存的“0”、“1”。2.主存的组成和基本操作如：一个CMOS晶体管等。存储单元可以同时进行读写操作的一组存储元件的集合。存储体（存储阵列）

5、把大量存储单元电路按一定形式排列起来，一般排列成阵列形式，即构成存储体，又称存储阵列。存储单元的地址/地址码存储体中每个存储单元被赋予的一个唯一的编号以区别不同的存储单元。要对某一存储单元进行存取操作，必须首先给出被访问的存储单元的地址。存储单元的编址单位——可寻址的最小单位按字节编址：相邻的两个单元是两个字节。按字编址：相邻的两个单元是两个字。字长16位字地址字节地址11109876543210840字节地址字地址452301420字长32位设地址线24根按字节寻址按字寻址若字长为16位若字长为32位224=16M按字寻址8M4M南京理工大学紫金学院计算机系陈琳琳

6、2）主存的最基本组成时序控制电路数据寄存器地址寄存器存储体/阵列存放要访问的存储单元的地址地址总线地址译码与驱动电路根据CPU发出的读写控制命令，控制对存储单元的读写读写电路用于对地址寄存器中的地址进行译码通过对应的地址选择线到存储阵列中找到所要访问的存储单元提供驱动信号驱动其完成指定的存取操作R/WMFC用于暂存从存储器读出(输出)或向存储器中写入(输入)的信息R/W存储器操作完成信号MFC读主存：写主存：1）被读单元的地址MAR1）被写单元的地址MAR2）发读命令2）要写入的数据MDR3）读出的数据MDR3）发写命令3）主存与CPU的连接及主存的操作MD

7、RMARCPU主存数据总线地址总线1）存储容量：存储器所能存储的二进制信息总量。存储容量的表示——M×NM表示存储单元个数，N表示每个存储单元可以存放的二进制位数。在以字节为编址单位的机器中常用字节表示存储容量。3.主存的主要技术指标如：512k×16，表示主存有512k个单元，每个单元可以存放16个二进制位。如：512k×16=512k×16/8=1KB。存储容量的主要计量单位：1K=210=10241M=220=1024K=10485761G=230=1024M=1073741824存储器容量与地址线的关系1K=210需要10根地址线1M=220需要20根地