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1、第7章存储器系统7.1概述1.存储系统概念由n（n>=2）个速度、容量、价格各不相同的存储器组成由硬件或软件进行辅助管理的系统称为存储系统。下图是一个典型的存储系统。M1(T1,S1,C1)M2(T2,S2,C2)Mn(Tn,Sn,Cn)T≈min(T1,T2,…Tn),用访问时间来表示S≈max(S1,S2,…Sn),用MB或GB表示C≈min(C1,C2,…Cn),用每位的价格来表示从外部看存储系统原理2.存储器的体系结构存储系统的设计始终围绕着解决速度（访问时间T）、容量（S）和价格（C）之间
2、的矛盾而进行的。（1）访存局部性原理从大量的统计中可以得到这样一个规律：程序对存储空间的90％的访问局限于存储空间的10％的区域中，而另外10％的访问则分布在存储空间的其余90％的区域中。①时间局部性，如果一个存储项被访问，则可能该项会很快再次被访问。②空间局部性：如果一个存储项被访问，则该项及相邻近的项也可能很快被访问。（2）层次化存储系统根据访存局部性原理来解决存储器容量和速度的矛盾，就是要求将计算机频繁访问的数据存放在速度较高的存储介质中，而将不频繁访问的数据存放在速度较慢但价格较低的存储介质
3、中，为此人们想到了层次化的存储器实现方法。下图示出了按这种方式构成的存储器系统。3.存储器系统的设计目标存储器系统设计目标之一就是要以较小的成本使存储器系统与处理机的速度相匹配，或者说达到与处理机相应的工作速度和传输频带宽度。同时还要求存储器有尽可能大的容量。7.2存储器基础知识1.RAM：随机存储器,习惯上称为“内存”，CPU执行指令可对其进行“读”、“写”操作。静态RAM：集成度低，信息稳定，读写速度快。动态RAM：集成度高，容量大，缺点是信息存储不稳定，只能保持几个毫秒，为此要不断进行“信息再
4、生”，即进行“刷新”操作。一.分类:存储器主存储器:RAM、ROM(EPROM)辅助存储器:磁盘、光盘高速缓冲存储器内存条:由于动态RAM集成度高，价格较便宜，在微机系统中使用的动态RAM组装在一个条状的印刷板上。系统配有动态RAM刷新控制电路，不断对所存信息进行“再生”。2.ROM:只读存储器只读存储器是指：所存信息只能读出,不能写入。掩模式ROM：初始信息是在芯片制造时写入的。EPROM：初始信息是在专门的写入器上写入的。3.ROM/EPROM在微机系统中的应用:存放“基本输入/输出系统程序”(
5、简称BIOS)。BIOS是计算机最底层的系统管理程序,操作系统和用户程序均可调用。4.高速缓冲存储器Cache:Cache位于CPU与主存储器之间，由高速静态RAM组成。容量较小，为提高整机的运行速度而设置,应用程序不能访问Cache，CPU内部也有Cache。二. 存储器容量:存储器由若干“存储单元”组成，每一单元存放一个“字节”的信息。1字节即为8位二进制数2字节即为1个“字”4字节即为1个“双字”1K容量为1024个单元1M=1024K=1024*1024单元1G=1024M1T=1024G三
6、.存储器地址与读写操作:系统为每一单元编排一个地址，地址码为二进制数，习惯上写成16进制。1.存储器容量由地址线“宽度”决定：16M容量的存储器地址范围：000000H～FFFFFFH由24根地址线提供地址码。1M容量的存储器地址范围：00000H～FFFFFH由20根地址线提供地址码。4G容量的存储器地址范围：0000,0000H～FFFF,FFFFH由32根地址线提供地址码。2.存储器读写示意:为了读写存储器，由地址译码电路对地址码进行“翻译”，从而“选中”某一单元，在CPU的存储器读命令的控制
7、下读出某一单元的内容→数据线。在存储器写命令的控制下把数据线信息→某一个存储单元。下面以动画方式演示读写过程：读存储器：读出某一单元的内容→数据线。CPU数据线00000H00001HFFFFFHCPU地址线地址译码器读写控制电路存储器由地址译码电路对地址码进行“翻译”,A18A19A0从而“选中”某一在CPU的单元,12345H存储器读命令的控制下,存储器读命令写存储器：读出某一单元的内容→数据线。00000H00001HFFFFFHCPU地址线地址译码器读写控制电路存储器由地址译码电路对地址码进
8、行“翻译”,A18A19A0从而“选中”某一在CPU的单元,12345H存储器写命令的控制下,存储器写命令CPU数据线XXH7.3微型计算机系统中的存储器组织一存储器的扩展技术1.存储器客量的扩展根据存储器所要求的容量和我们选定的存储芯片的容量，计算出总的芯片数。即：总片数=总容量容量/片例如：存储器容量为8K×8bit，若选用2114芯片(1K×4bit)，则需要：8K×8bit1K×4bit=8×2=16片（1）位扩展位扩展指只在位数方向扩展(加大字长)，而芯片的
