《存储器及存储系统》PPT课件

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1、第三章存储器及存储系统3.1存储器概述3.2主存储器3.3半导体存储器芯片3.4主存储器组织3.5存储保护和校验技术3．1存储器概述1．存储器分类1）按存储介质分类（1）半导体存储器特点：集成高、容量大、体积小、存取速度快、功耗低、价格便宜、维护简单。又分两类：双极性存储器（TTL型和ECL型）和金属氧化物半导体存储器（MOS）（分为静态MOS存储器和动态MOS存储器）（2）磁表面存储器特点：存储体积大且不易丢失含磁盘存储器、磁带存储器等（3）激光存储器特点：集上述两种优点只读型光盘（CD-ROM）、只写一次

2、型光盘（WORM）和磁光盘（MOD）2）按存取方式分类（1）随机存储器（RAM）在存储器中任何存储单元的内容都能随机存取，且存取时间与存储单元的物理位置无关。主要用途：存放各种输入/输出的程序、数据、中间结果以及存放与外界交换的信息和做堆栈用。一般充当高速缓冲存储器和主存储器。（2）串行访问存储器（SAS）在存储器中按某种顺序来存取，也就是存取时间与存储单元的物理位置有关。又分为顺序存取存储器（SAM）和直接存取存储器（DAM）主要用途：磁带（SAM）和磁盘（DAM）。用于外部存储器。（3）只读存储器（ROM

3、）只能读，不能写的，其内容已经预先一次写入，是存放固定不变的信息。主要用途：微程序控制器、BIOS等又分为掩模ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM和E2PROM））非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。（主存中的RAM）永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。（辅存，ROM）3)按信息的可保存性分类根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。4)按在计算机系统中的作用分类存储器分类综述主存储器辅助存储器存储

4、器RAMROMSRAMDRAM磁盘光盘软盘硬盘→Cache磁带MROMPROMEPROME2PROMCD-ROMWORMEOD2．存储器的分级管理通常采用三级存储器结构（高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器），CPU能直接访问存储器（高速缓冲存储器、主存储器）称为内存储器（内存），不能直接访问称为外存储器（外存）（1）高速缓冲存储器（Cache、快存）是一个高速的小容量的存储器，临时存放指令和数据，主要用双极型半导体存储器组成。（2）主存储器（主存）是计算机主要存储器，用来存放计算机运行期间的大量数据和程序。

5、它是和快存交换数据和指令，快存再与CPU打交道。由MOS存储器组成。（3）外存储器（外存）又称辅助存储器，主要是存储容量大，用来存放系统程序和大型数据文件及数据库。三级结构有关系有下图表示：主机高速缓冲存储器Cache寄存器组CPU主存外存3．2主存储器一、主存储器的技术指标1、存储容量存放一个机器字的存储单元，称为字存储单元，相应的单元地址叫字地址，若计算机中可编址最小单元为字，称该计算机为按字编址的计算机；存放一个字节的单元，称为字节存储单元，相应的单元地址叫字节地址，若计算机中可编址最小单元为字节，称该

6、计算机为按字节编址的计算机。在一个存储器中可以容纳的主存储器的单元总数称为该存储器的存储容量，通常用字节（B，1B=8b）表示。1K=1024，1M=1024K，1G=1024M和1T=1024G，单位为MB、GB、TB2、存取时间写操作：信息存入存储器的操作。读操作：从存储器取出信息的操作。访问：读/写操作。存储器的访问时间（存取时间，用TA表示，多数在ns级）：从存储器接收到读（或写）命令到从存储器读出（写入）信息所需的时间。3、存取周期存取周期（用TM表示）：存储器作连续访问操作过程中完成一次完整存取操

7、作所需的全部时间。也是指连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。TM>TA主存储器的主要几项技术指标指标含义表现单位存储容量在一个存储器中可以容纳的存储单元总数存储空间的大小字数，字节数存取时间启动到完成一次存储器操作所经历的时间主存的速度ｎｓ存储周期连续启动两次操作所需间隔的最小时间主存的速度ｎｓ存储器带宽单位时间里存储器所存取的信息量。数据传输速率技术指标位/秒，字节/秒二、主存储器的基本结构它由存储体加上一些外围电路构成。外围电路包括地址译码驱动器、数据寄存器和存储器控制电路等。接收来自CPU的

8、n位地址信号，经过译码、驱动后形成2n个地址选择信号，每次选中一个地址。三、主存储器的基本操作主存储器用来暂时存储CPU正在使用的指令和数据，它们的连接是通过总线实现的。总线有三类：数据总线、地址总线和控制总线存储器地址寄存器（在CPU中，MAR）：传送地址的，单向的CPU发出，连接的总线（MAR总线）存储器数据寄存器（在CPU中，MDR）：传送数据的，双向的（MDR总线）MAC控制线：含读、写和表