计算机组成技术ch4

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1、计算机组成技术李东计算机科学与技术学院lidong@pact518.hit.edu.cn第4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利用存储器芯片构造存储系统4.4提高访问存储器速度的方法4.5外部存储器常见的存储器按存取方式分类只读存储器（ReadOnlyMemory,ROM）掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASHmemory随机存取存储器(RandomAccessMemory,RAM)SRAM、DRAM串行访问存储器(SequentialAccessMemory)磁带存储器、磁盘、光盘按存

2、储介质分类半导体存储器体积小、功耗低、存取速度快，但容量较小、价格贵，如：ROM、RAM。磁表面存储器容量大、价格低，但访问速度慢光盘存储器容量更大、价格更低，读速度快，但写数据不方便4.1分层的存储系统面临的困境:速度快的存储器，价格昂贵，而且容量很小。容量大的存储器，速度总是较慢，但是价格却很便宜。怎样才能得到一个容量大、速度快、价格低的存储器呢？构建一个具有层次结构(Hierarchy)的存储系统4.1.1存储系统的分层结构寄存器组高速缓冲存储器主存储器辅助存储器CPU内部主机内部外部设备价格高低容量小大速度快慢CPU只访问到主存储器

3、，辅助存储器中的信息只有装入到主存后，才能被CPU访问到ControlProcessingSecondaryStorage(Disk)ProcessorRegistersMainMemory(DRAM)SecondLevelCache(SRAM)On-ChipCache1s10,000,000s(10sms)Speed(ns):10s100s100sGsSize(bytes):KsMsTertiaryStorage(Disk)10,000,000,000s(10ssec)TsCacheCPURAMROM辅存主存带Cache的计算机结构“缓存

4、主存”层次：提高速度“主存辅存”层次：扩充容量主存储器是可由CPU直接寻址访问的存储器构成主存储器的通常是半导体存储芯片，如：ROM和RAMROM用于存放那些不再需要改变的核心系统程序RAM用于存放从辅存中调入的系统程序和用户程序4.1.2存储系统中的主存译码器与驱动地址寄存器读写电路控制电路存储体读写地址总线数据总线控制总线主存储器的基本组成主存储器的工作过程MDRMARCPU主存2.读3.数据总线1.地址总线2.写主存的技术指标存储容量主存中能存放二进制代码的总数存储容量=存储单元数*字长存储速度存取时间：又叫存储器的访问时间，

5、是指启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需要的全部时间存取周期：存储器进行连续两次独立的存储器操作所需要的最小时间间隔MOS的存取周期100ns，TTL的存取周期10ns存储器的带宽每秒从存储器中进出信息的最大数量。单位为：字节/秒或字/秒例如：存取周期为500ns，则1秒钟内能进行1/（500*10-9）=200万次操作，假设每个存储周期能够访问16位的二进制数，则它的带宽为：200万/秒*2*8bit=200万*2字节/秒=4M字节/秒=4MB/秒提高存储器的带宽：缩短存取周期、增加存储字长、增加存储体等。主存的技术指标（续）4.

6、2几种半导体存储器存储单元矩阵地址译码读写电路地址总线A0……An数据总线D0……Dm片选线读控制线写控制线半导体存储器芯片的基本结构所有的半导体存储器都是随机访问存储器1.地址线编号方式：A0，A1，……，An存储器芯片引脚的数目决定的存储器的容量一个存储器芯片引脚的数目为10则地址范围为0000000000–1111111111000H–3FFH存储容量为210=1024个存储单元=1K个存储单元假设CPU有16位的地址总线，那么它可以访问的存储空间范围为0000H–FFFFH，即216=64KB8086/8088地址总线为20位，可以

7、访问的存储空间的范围为：00000H–FFFFFH，即220=1MB80286地址总线为24位，可访问的存储空间为16MB80386，80486和Pentium地址总线为32位，可访问的存储空间为4GBPentiumPro和PentiumII的地址总线为36位，可访问的存储空间为64GB2.数据线表示方式：D0，D1，…………，Dm存储器存储单元的大小通常为字节(Byte,B)*也可能是字（16位）、4位或1位来进行表示1K*8表示有1K个存储单元，每个存储单元存储8bit数据16K*1表示有16K个存储单元，每个存储单元存储1bit的数据

8、3.片选择线（简称：片选线）（ChipSelected,CS）（ChipEnable,CE）存储器芯片上的允许存储器芯片工作的控制线表示方式：片选（CS），片允许（CE），或简写