计算机组成原理_存储子系统-1-概述.ppt

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1、1/14第4章存储子系统-半导体-磁表面-光存储-虚拟存储技术原理及器件2/14本章需解决的主要问题：（1）存储器如何存储信息？（2）在实际应用中如何用存储芯片组成具有一定容量的存储器？（3）如何改进存储系统的性能？外存3/144.1概述1.存储系统的层次结构CPUCache主存L1、L2、L3三级存储体系4/14（1）主存（内存）主要存放CPU当前使用的指令和数据。工作速度快有足够的存储容量（2）辅存（外存）存放大量的后备程序和数据速度较慢容量较大能随机访问CPU5/14（3）高速缓冲存储器(Cache)存放CPU在当前一小段时间内多次使用的程

2、序和数据，以缓解CPU和主存的速度差异。速度非常快容量却很小内核L1L2L3主存(DDR3/4)MM外存(硬盘等)EM6/142.物理存储器与虚拟存储器物理存储器:物理形态上真实存在的存储器，简称为实存，其地址称为物理地址或实地址。虚拟存储器:虚拟存储器是一个逻辑模型，并非物理存在，基于物理存储器并靠硬件+操作系统的映射来实现。逻辑上能提供比物理存储器更大的虚拟存储空间，相关地址称为虚地址或逻辑地址。虚拟存储技术内存外存7/143.存储器的分类(按存储介质)（1）半导体存储器静态存储器:利用双稳态触发器的两个稳定状态存储信息,信息易失（2）磁表面

3、存储器利用磁层上不同方向的磁化区域表示信息,容量大,非破坏性读出,长期保存信息,速度慢,外存例如：IDE硬盘，SATA硬盘动态存储器:依靠电容上的电荷暂存信息，主存8/14（3）光盘存储器利用光斑的有无/晶相等变化表示信息,容量很大，非破坏性读出,长期保存信息,速度慢,外存※只读型光盘CD-ROM※一次写入型光盘WORM※可擦除/重写型光盘9/143.存储器的分类(按存取方式)随机存取：按地址访问存储器中的任一单元，访问时间与存储单元的地址无关。（1）随机存取存储器(RAM，ROM)ROM例如，微程序控制器中的控制存储器（CM）RAM例如，主存1

4、0/14RAM：频率-存取周期或读/写周期(ns)固化型：可读可写ROM：只读型PROM：用户不能写入数据用户可写入一次EPROM：可多次编程（紫外线擦除）EEPROM：可多次写入（电擦除）速度指标：通常用作主存、高速缓存。FLASHMemory（闪存）如：SDR/DDR/DDR2-4接近11/14（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，访问时间与数据的存储位置有关。定位操作平均定位时间(ms)数据读/写操作两步操作速度指标数据传输率(b/s)例如：磁带机（录音机）、电影胶片。12/14（3）直接存取存储器（DAM）访问

5、时读/写部件先粗定位一个小区域，再在该区域内顺序查找。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(ms)平均等待（平均旋转）时间(ms)数据传输率(b/s)访问时间与数据位置有关，例如:硬盘。13/144.存储器的技术指标(1)存取时间(2)存取周期从存储器收到读写命令，到存储器读出（写入）信息所需要的时间，TA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总时间，TM存取时间存取周期恢复期(通常TM>TA)14/14(2)数据传输率−R单位时间内存取信息的数据量，也叫带宽或频宽数据传输率(R)=存储器

6、的位宽存取周期bps【例】某双通道DDR-4内存传输频率为3200MHz，位宽64比特，则其有效带宽为：RDDR-4=(64b×3200MHz÷8)=51.2GBps×2