第 4 章 存储器系统.ppt

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1、第四章存储器系统9/26/20211本章学习内容存储器的分类及层次结构半导体存储器的工作原理以及与CPU的连接。辅助存储器的工作原理9/26/202124.1存储器概述存储器：计算机的存储部件，用于存放程序和数据。计算机发展的重要问题之一，就是如何设计容量大、速度快、价格低的存储器。9/26/202134.1.1存储器分类1．按与CPU的连接和功能分类(1)主存储器CPU能够直接访问的存储器。用于存放当前运行的程序和数据。主存储器设在主机内部，所以又称内存储器。简称内存或主存。(2)辅助存储器为解决主存容量不足而

2、设置的存储器，用于存放当前不参加运行的程序和数据。当需要运行程序和数据时，将它们成批调入内存供CPU使用。CPU不能直接访问辅助存储器。辅助存储器属于外部设备，所以又称为外存储器，简称外存或辅存。9/26/20214(3)高速缓冲存储器（Cache）是一种介于主存与CPU之间用于解决CPU与主存间速度匹配问题的高速小容量的存储器。Cache用于存放CPU立即要运行或刚使用过的程序和数据。9/26/202152．按存取方式分类(1)随机存取存储器(RAM)存储器任何单元的内容均可按其地址随机地读取或写入，且存取时间

3、与单元的物理位置无关。RAM主要用于组成主存。(2)只读存储器(ROM)存储器任何单元的内容只能随机地读出而不能随便写入和修改。ROM可以作为主存的一部分，用于存放不变的程序和数据，与RAM分享相同的主存空间。ROM还可以用作其它固定存储器，如存放微程序的控制存储器、存放字符点阵图案的字符发生器等。9/26/20216(3)顺序存取存储器(SAM)存储器所存信息的排列、寻址和读写操作均是按顺序进行的，并且存取时间与信息在存储器中的物理位置有关。如磁带存储器，信息通常是以文件或数据块形式按顺序存放，信息在载体上没有

4、唯一对应的地址，完全按顺序存放或读取。(4)直接存取存储器（DAM）介于RAM和SAM之间的存储器。也称半顺序存储器。典型的DAM如磁盘，当进行信息存取时，先进行寻道，属于随机方式，然后在磁道中寻找扇区，属于顺序方式。9/26/202173．按存储介质分类存储介质：具有两个稳定物理状态，可用来记忆二进制代码的物质或物理器件。目前，构成存储器的存储介质主要是半导体器件和磁性材料。(1)磁存储器采用磁性材料制成存储器。磁存储器是利用磁性材料的的两个不同剩磁状态存放二进制代码“0”和“1”。早期有磁芯存储器。现多为磁表

5、面存储器，如磁盘、磁带等。(2)半导体存储器用半导体器件组成的存储器。根据工艺不同，可分为双极型和MOS型。9/26/20218(3)光存储器利用光学原理制成的存储器，它是通过能量高度集中的激光束照在基体表面引起物理的或化学的变化，记忆二进制信息。如光盘存储器。4.按信息的可保存性分类(1)易失性存储器电源掉电后，信息自动丢失。如半导体RAM。(2)非易失性存储器电源掉电后，信息仍能继续保存。如ROM、磁盘、光盘等。9/26/202194.1.2主存储器的组成和基本操作1.主存的基本组成⑴存储元件（存储元、存储位

6、）能够存储一位二进制信息的物理器件。如一个双稳态半导体电路、一个CMOS晶体管或一个磁性材料的存储元等。存储元是存储器中最小的存储单位。作为存储元的条件：①有两个稳定状态。即可以存储“0”、“1”。②在外界的激励下，能够进入要求的状态。即可以写入“0”、“1”。③能够识别器件当前的状态。即可以读出所存的“0”、“1”。9/26/202110⑵存储单元：由一组存储元件组成，可以同时进行读写。⑶存储体（存储阵列）：把大量存储单元电路按一定形式排列起来，即构成存储体。存储体一般都排列成阵列形式，所以又称存储阵列。⑷存储

7、单元的地址：存储体中每个存储单元被赋予的一个唯一的编号。存储单元的地址用于区别不同的存储单元。要对某一存储单元进行存取操作，必须首先给出被访问的存储单元的地址。9/26/202111⑸存储单元的编址编址单位：存储器中可寻址的最小单位。①按字节编址：相邻的两个单元是两个字节。②按字编址：相邻的两个单元是两个字。例：一个32位字长的按字节寻址计算机，一个存储器字中包含四个可单独寻址的字节单元，当需要访问一个字，即同时访问4个字节时，可以按地址的整数边界进行存取。即每个字的编址中最低2位的二进制数必须是“00”，这样可

8、以由地址的低两位来区分不同的字节。9/26/202112地址00011011000001230100456710008910111100121314159/26/202113主存的基本组成9/26/202114⑹地址寄存器：用于存放所要访问的存储单元的地址。要对某一单元进行存取操作，首先应通过地址总线将被访问单元地址存放到地址寄存器中。⑺地址译码与驱动电路：用于对地址寄存