《存储系统》课件

《《存储系统》课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章存储系统存储器的两大功能：1、存储（写入Write）2、取出（读出Read）三项基本要求：1、大容量2、高速度3、低成本4.1概述4.1.1存储器相关特性1.存取时间从存储器收到读(或写)申请命令,到从存储器读(或写入)信息所需的时间称为存取时间(存储器访问时间)2.存取周期存取周期指示存储器做连续访问操作过程中一次完整的存取操作所需的全部时间。指本次存取开始到下一次存取开始之间所需的时间。即存取时间加上一段附加时间。4.1.1存储器相关特性3.数据传输率数据传输率是数据传入或传出存储器的速率。R

2、单位：位数/每秒（bps）4.1.2存储器的分类1.按存储器在系统中的作用分类（1）主存（内存）主要存放CPU当前使用的程序和数据。速度快容量有限（2）辅存（外存）存放大量的后备程序和数据。速度较慢容量大（3）高速缓存存放CPU在当前一小段时间内多次使用的程序和数据。速度很快容量小4.1.2存储器的分类2.按存储介质分类（1）半导体存储器利用双稳态触发器存储信息静态存储器:依靠电容存储电荷的原理存储信息（2）磁表面存储器动态存储器:容量大，长期保存信息，利用磁层上不同方向的磁化区域表示信息。非破坏性读出

3、，作外存。功耗较大,速度快,作Cache。功耗较小,容量大,速度较快,作主存。4.1.2存储器的分类（3）光盘存储器速度慢。利用光斑的有无表示信息。容量很大，非破坏性读出，长期保存信息，作外存。3.按存取方式分类随机存取：可按地址访问存储器中的任一单元，（1）随机存取存储器访问时间与单元地址无关。4.1.2存储器的分类RAM存取周期或读/写周期固存：（ns）：可读可写ROM：只读不写PROM：用户不能编程用户可一次编程EPROM：用户可多次编程（紫外线擦除）EEPROM：用户可多次编程（电擦除）速度指标

4、：作主存、高速缓存。4.1.2存储器的分类（2）顺序存取存储器（SAM）访问时读/写部件按顺序查找目标地址，访问时间与数据位置有关。如:磁带等待操作平均等待时间读/写操作两步操作速度指标（ms）数据传输率（字节/秒）4.1.2存储器的分类（3）直接存取存储器（DAM）访问时读/写部件先直接指向一个小区域，再在该区域内顺序查找。访问时间与数据位置有关。如:磁盘三步操作定位（寻道）操作等待（旋转）操作读/写操作速度指标平均定位（平均寻道）时间平均等待（平均旋转）时间数据传输率（ms）（ms）（位/秒）4.1

5、.3存储系统的层次结构三级存储体系结构：高速缓存—主存—外存1）主存储器：指能由CPU直接编程访问的存储器。存放需要执行的程序和需要处理的数据。也称为内存。2）外存储器：指用来存放需要联机保存但暂不使用的程序和数据。对主存的补充和后援。位于主机的逻辑范畴之外。简称为外存。3）高速缓存：存放最近要使用的程序和数据。解决CPU和主存之间的速度匹配。4.1.3存储系统的层次结构1.主存-外存层次为虚拟存储提供条件。增大容量。将主存空间与部分外存空间组成逻辑地址空间；CPUCache主存外存CPU主存外存用户使

6、用逻辑地址空间编程；操作系统进行有关程序调度、存储空间分配、地址转换等工作。4.1.3存储系统的层次结构2.主存-高速缓存层次提高速度。CPUCache主存命中不命中4.2半导体存储单元与存储芯片工艺双极型MOS型TTL型ECL型速度很快、功耗大、容量小电路结构PMOSNMOSCMOS功耗小、容量大工作方式静态MOS动态MOS（静态MOS除外）存储信息原理静态存储器SRAM动态存储器DRAM（双极型、静态MOS型）：依靠双稳态电路内部交叉反馈的机制存储信息。（动态MOS型）：依靠电容存储电荷的原理存储信

7、息。功耗较大,速度快,作Cache。功耗较小,容量大,速度较快,作主存。4.2.1双极型存储单元与芯片基本逻辑电路1.二极管：2.肖特基二极管：3.三极管：集电极c基极b发射极e三极管相当于一个由基极控制的无触点开关。当基极和发射极之间的电压差较大时，三极管通导，集电极和发射极电压基本相同。4.2.1双极型存储单元与芯片1.TTL型存储单元V1V2ZTTL原理：用两个双射极晶体管交叉反馈，构成双稳态电路。左图中，V1，V2交叉反馈，构成双稳态电路，发射极接字线Z，如果字线Z为低电平，可读/写，如果字线Z

8、为高电平，则数据保持。W和W是位线，数据通过W和W读出或写入。读放AD1D2BWVccW4.2.1双极型存储单元与芯片定义：当V1通导而V2截止时，存储信息为0，当V2通导而V1截止时，存储信息为1。TTL的读写方式(字位线和时间关系）W3VW1.6VZ3V3V写1保持读保持写0保持读0.3V时间t1.6V4.2.1双极型存储单元与芯片2.TTL型存储芯片12345678161514131211109VccA1A2A3DI4DO4DI3DO