CH5存储器、存储管理和高速缓存技术

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1、微型机原理与技术CH5存储器、存储管理和高速缓存技术CH5存储器、存储管理和高速缓存技术存储器件和存储器存储器的体系结构虚拟存储机制和段页两级存储管理高速缓存技术5.1存储器件和存储器存储器的分类和性能指标随机存取存储器和只读存储器存储器的行列结构、应用举例以及容量扩充存储器的分类和性能指标根据用途和特点内部存储器：外部存储器：内存CPU可直接访问大小限制主要指RAM计算机中各类存储器的分工内存（系统程序，系统参数，当前运行应用软件和数据），外存（暂不使用的程序和数据）5.1.1存储器的分类和性能指标存储器的性能指标-易失性：

2、指电源断开后内容丢失，如RAM-只读性：-存储容量：-速度：存储周期、存储器带宽-功耗随机存储器和只读存储器随机存储器分类-SRAM-DRAM只读存储器-MROM-PROM-EPROM-E2PROM-Flashmemory5.1.2SRAM(静态)基于双稳态触发器原理缺点：容量小、功耗大,用于存储量小的系统DRAM(动态)器件利用电容存储容量大，功耗低需要刷新1.随机存取存储器RAM5.1.21.随机存取存储器RAMDRAM:DRAM刷新和DRAM控制器刷新(对存储器读取放大再写入)方法：常用“只有行地址有效”方法DRAM控制

3、器的功能时序功能、地址处理功能、仲裁功能5.1.22.只读存储器ROM优点结构简单，位密度比可读写存储器高具有非易失性应用场合——不需修改和写入根据其中信息的设置方法分掩膜型ROM可编程只读存储器PROM可擦除可编程只读存储器EPROM可用电擦除可编程只读存储器E2PROM闪烁存储器FlashMemory5.1.2掩膜型ROM(MROM)ROM中信息由厂家根据用户给定的程序或数据对芯片进行光刻而写入双极型和MOS型可编程ROM(PROM)用户按可自己的需要写入信息（一次性）通过对二极管键是否烧断存储信息可擦除可编程ROM(EP

4、ROM)通过是否有电荷分布保存信息工作方式：读、编程、校验2.只读存储器ROMROM的分类5.1.2可用电擦除可编程只读存储器(E2PROM)工作方式：读、写、字节擦除、整体擦除闪烁存储器(FlashMemory)主机板上BIOS存储介质特点：（1）信息保持时间久（10年），非易失；（2）擦写速度快、可靠性高、擦写次数多（几十万次）；（3）容量大。ROM的分类2.只读存储器ROM5.1.21.存储器的行列结构容量以字节（B）为单位地址区分不同的存储单元简化地址译码电路——矩阵结构5.1.32.存储器和CPU的连接考虑CPU和存

5、储器的速度匹配问题：插入等待状态CPU总线的负载能力问题：增加总线驱动器片选信号的产生：CPU高位地址线-全译码法-部分译码法-线选法-混合译码法:部分译码和线选结合行地址、列地址的产生:CPU低位地址线对芯片内部的寻址方法:-片选译码,片内译码通过行列矩阵结构对存储单元选择)5.1.33.SRAM的使用举例5.1.3图5.216K×8b静态RAM模块4.DRAM和DRAM控制器使用举例读出写入5.1.3图5.3动态RAM控制器8203和2164的连接关系64K×1b5.存储器容量的扩充数据宽度的扩充为了与数据线宽度一致字节数

6、的扩充扩大地址范围5.1.35.2存储器的体系结构层次化的存储器体系结构层次化的总体结构内存的分区结构32位计算机系统的内存结构16位微机系统的内存组织32位微机系统的内存组织1.层次化的总体结构层次化把各种速度不同、容量不同、存储技术也可能不同的存储设备分为几层，通过硬件和管理软件组成一个既有足够大的存储空间、又能满足CPU存取速度要求、而且价格适中的整体，使存储体具有最好的性价比。思路用Cache、内存和辅存构成层次化的存储器，按使用频度将数据分为不同的档次分放在不同的存储器中，不同层次的存储器之间可互相传输。5.2.11

7、.层次化的总体结构方法虚拟存储技术实现内存和辅存之间的映象高速缓存技术Cache和内存之间的映象5.2.12.内存的分区结构基本内存区的组织640KB5.2.1内存的分区结构高端内存区的组织384KB内存的分区结构用高端内存区64K映射扩充内存的一个页组内存的分区结构扩展内存区32位微机才有的内存区,指1MB以上但不是通过内存扩充卡映射获得的空间。16位微机系统的内存组织5.2.232位微机系统的内存组织5.2.15.3Pentium的虚拟存储机制和段页两级存储管理对多任务操作系统的支持，体现在：从硬件上为任务之间的切换提供了

8、良好的条件支持容量极大的虚拟存储器，并且，为了管理如此大的存储空间，采用片内两级存储管理虚拟存储机制虚拟存储技术虚拟：相对于实际的、物理的存储而言的物理存储器由地址总线直接访问的存储空间(16位,1M;32位,4G)单元地址称为物理地址虚拟存储器程序使用的逻辑存储空间可以比物