《存储系统概述》word版

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1、存储系统概述第3章存储系统第3章存储系统3.1存储器概述3.2半导体读写存储器3.3半导体只读存储器和闪速存储器3.4主存储器与CPU的连接3.5并行存储器3.6高速缓冲存储器(Cache)3.7虚拟存储器3.8外存储器典型习题与解答3.1存储器概述3.1.1存储器分类3.1.2存储系统的设计及分级结构3.1.3主存储器的性能指标3.1.1存储器分类存储器：计算机硬件系统中用于存放程序和数据等二进制信息的部件。1、按存储介质分类2、按存取方式分类3、按在计算机中的功能分类4、其他分类1、按存储介质分类(1)由半导体器件组成的半导体存储器；(2)由磁性材料做成的磁表面存储器，

2、例如磁盘存储器和磁带存储器；(3)由光介质构成的光介质存储器，一般做成光盘。2、按存取方式分类(1)随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)存储单元都能按地址访问，而且存取时间与存储单元的物理位置无关的存储器，称为RAM。例如半导体读写存储器主要用途：主存、Cache、外设缓存。(2)顺序存取存储器SAM(SequentialAccessMemory)信息按顺序写入或读出的存储器，称为SAM。以记录块为单位编址。例如：磁带存储器特点：存储容量大，位价格低廉，存取速度慢。主要用途：辅助存储器。(3)直接存取存储器DAM(DirectAccessMemory

3、)首先按存取信息的区域随机访问，然后在指定区域用顺序方式存取的存储器，称为DAM。例如：磁盘存储器特点：容量较大，速度和位价格介于SAM和RAM之间主要用途：辅助存储器。3、按在计算机中的功能分类(1)主存储器(主存)用于存放计算机运行期间的大量程序和数据的存储器，CPU能直接访问。由动态MOS存储器构成(2)高速缓冲存储器CacheCache：介于CPU和主存之间的高速小容量存储器，用于存放最活跃的程序块和数据。特点：速度快，但容量小。(3)辅助存储器(外存储器)存放当前暂不参与运行的程序和数据，需要时再与主存成批交换信息的存储器。组成：磁表面存储器，光盘存储器。特点：容

4、量大，可存放大量的程序和数据，但速度慢。外存的信息需要调入主存后才能被CPU使用。(4)控制存储器CM在微程序控制的计算机中，用于存放执行指令的微程序的存储器。CM一般由ROM构成，属于控制器的一部分。4、其他分类(1)按读写功能分类a.只读存储器ROM：工作时只能读出不能写入的存储器。b.读写存储器RAM：既能读出又能写入的存储器。?(2)按信息的可保存性分类a.永久性存储器：断电后仍能保存信息的存储器，如磁表面存储器。b.非永久性存储器：断电后信息即消失的存储器，如半导体读写存储器。3.1.2存储系统的设计目标及分级结构①存储系统的设计目标在一定的成本下，获得尽可能大的

5、存储容量，尽可能高的存取速度以及可靠性等。②多通用寄存器是现代计算机系统结构的特点之一。多个通用寄存器寄存操作数及运算的中间结果，可有效提高机器的工作速度。③计算机系统通常采用三级或三级以上的存储器结构。(如图3.1所示)：计算机系统通常采用三级或三级以上的存储器结构1.高速缓冲存储器(Cache)利用CPU运行程序的局部性原理，Cache存放最活跃的程序和数据；若使CPU访问存储器时在Cache访问到的概率高，则从CPU的角度看到的存储系统，其速度接近Cache的速度。2.主存储器(MS)即是主要的存储器，存放计算机运行期间的大量程序和数据。既能为CPU直接访问，又能把最

6、活跃的程序和数据存放到Cache中，提供给CPU使用。3.外存储器存放当前暂不参与运行的程序和数据，当CPU需要时，再与主存成批交换信息。由磁盘存储器、光盘存储器和磁带存储器构成。小结：1.通过计算机的多级存储管理，发挥各级存储器的效能；2.Cache主要强调高速存取速度，以便使存储系统的速度与CPU相匹配；3.外存主要强调大的存储容量，以满足对计算机大容量存储的要求；4.主存要求有适当的容量和存取速度，以使其能容纳系统的核心软件和较多或较大的用户程序。3.1.3主存储器的性能指标存储容量存储速度可靠性价格1、存储容量：主存存储单元的总数例：8位微机20位地址码(按字节编址

7、)最大容量：2、存储周期：存储周期(TMC)：主存连续两次读/写操作之间所需的最短间隔时间。存储周期的单位：ns(纳秒)1ns=10-9s注意区别存取时间TA与存储周期TMC：TA强调的是从开始读或写到把信息读出来或写入存储介质所需的时间。TMC则除了完成读出或写入信息的时间外，还包括存储器内部的恢复时间。通常TMCTA存储器带宽：主存带宽：指主存每秒钟可读/写的数据量，记为Bm，也称为主存的数据传输速率。单位：字节每秒(B/s)或位每秒(b/s)带宽与TMC有关，还与主存的编址单位及结构等有关。例子：例：两台计算