计算机硬件第五章ppt

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1、第5章储器和高速缓存技术本章重点:存储器在微型机系统中的连接、宽度扩充和字节扩充微型机中存储器的层次化结构32位微型机系统中的内存组织高速缓存的全相联、直接映象和组相联三种组织方式高速缓存的数据更新方法高速缓存控制器的功能5.1存储器和存储器件5.1.1存储器的分类根据用途和特点，可分为：(1).内部存储器，简称为内存或主存快速存取容量受限制(2).外部存储器，简称为外存容量大速度慢5.1.2性能指标①易失性②只读性③存储容量④速度⑤功耗5.1.3随机存取存储器RAM特点：既可读又可写分类：按其结构和

2、工作原理分为：静态RAM即SRAM动态RAM即DRAM电容存储电荷的工作原理双稳态触发器的工作原理SRAM和DRAMSRAM速度快不需要刷新片容量低功耗大DRAM片容量高需要刷新5.1.4只读存储器ROMROM的特点：只许读出不许写入ROM器件的优点：结构简单，所以位密度高。具有非易失性，所以可靠性高用途：常用来存放系统启动程序和参数表等根据用户给定的程序或数据对芯片掩膜进行二次光刻而决定。适用于批量生产。ROM的分类根据信息的设置方法，ROM分为5种：掩膜型ROM可编程只读存储器PROM可擦除可编程

3、只读存储器EPROM可用电擦除的可编程只读存储器E2PROM闪烁存储器（flashmemory）由二极管矩阵组成，写入时，利用外部引脚输入地址，对其中的二极管进行选择，使某些被烧断，某些保持原状。掩膜型ROM和PROM一旦数据写入后，无法更改。EPROM可以多次擦除和重写。将EPROM放在紫外线光源下照射30分钟左右，内容即被抹除。三种工作方式：读、编程和检验类似EPROM，但通过加电方式，而非紫外线光照射，实现编程。四种工作方式：读、写，字节擦除和整体擦除类似E2PROM，但性能更优特点：不加电情况

4、下信息可保持10年之久，且擦写速度快，容量高，可擦除次数多等。闪烁存储器的特点：非易失性可靠性高速度大容量擦写灵活性5.1.5内存的行列结构字节为基本单位常用单位有KB、MB、GB和TB1KB＝1024B1MB＝1024KB1GB＝1024MB1TB＝1024GB存储方式为简化选择单元的译码电路，按矩阵方式组织存储单元。例如：1KB内存，若一字排开，需要1024条译码线；若用32*32矩阵形式排列，只需要32条行和32条列选择线，即5条行地址和5条列地址线32行×32列矩阵和外部的连接5.1.6存储器

5、与CPU连接考虑1考虑因素高速CPU和较低速度存储器之间的速度匹配问题，可通过加入Tw解决；CPU总线的负载能力问题，可通过加入PCI总线控制器解决；片选信号和行地址、列地址的产生机制。解决方法：高位地址选片，低位地址选存储单元存储器芯片片选信号方法：全译码法▪适用于组合容量较大的存储器▪结构复杂部分译码法线译码法▪适用于容量较小的存储器▪结构简单将所有高位地址通过译码器构成多个片选信号将部分高位地址通过译码器构成多个片选信号将高位地址中的一位或几位直接作为片选信号2SRAM的使用举例图16Kb×8静

6、态RAM模块说明上图中4个4Kb×8的芯片构成16KB的SRAM子系统，这个子系统分为两部分：4Kb×8的存储模块总线驱动器和外围电路两点说明：关于片选信号CE#和数据线关于写信号WE#3.DRAM和DRAM控制器的使用举例动态RAM控制器8203和2164的连接关系5.1.7存储器的扩充（1）存储器容量的扩充体现在两方面：数据宽度的扩充字节数的扩充（2）数据宽度扩充和字节数扩充的方法扩充存储器的数据宽度扩充存储器的字节容量5.2存储器的体系结构5.2.1层次化的存储器体系结构1层次化总体结构层次化的

7、概念层次化的优点层次化的实现存储器的层次化总体结构2内存的分区结构内存分为：1.基本内存区(conventionalmemory)2.高端内存区(uppermemory)3.扩展内存区(extendedmemory)基本内存区的组织高端内存区的组织5.2.2计算机系统的内存组织116位微机系统的内存组织8086用20位地址总线寻址1MB存储空间，由两个存储体组成：奇地址存储体偶地址存储体16位CPU对存储器的访问分为：按字节访问按字访问16位微机系统的内存组织2.32位微机系统的内存组织5.3计算机系

8、统中的高速缓存技术5.3.1高速缓存概述高速缓存系统包含三个部分：高速缓存模块主存高速缓存控制器高速缓存系统的框图区域性定律时间区域性空间区域性5.3.2高速缓存的组织方式（1）按照主存和高速缓存之间的映像关系，高速缓存有三种组织方式。即：全相联方式直接映像方式组相联方式（2）三种组织方式的优缺点高速缓存的三种组织方式5.3.3高速缓存的数据更新方法同样一个数据可能既存在于高速缓存中，也存在于主存中。当数据更新时，可能前者已更新，而后者未更新。有多个部件