多级结构的存储器系统概述和主存储器课件.ppt

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1、第7章多级结构的存储器系统概述和主存储器7.1存储器系统的概念与目标输入设备输出设备入出接口和总线外存设备主存储器高速缓存控制器运算器27.1存储器系统的概念与目标存储器的作用计算机中用来存放程序和数据的部件，是冯.诺依曼结构计算机的重要组成程序和数据的共同特点：二进制位串存储器的要求能够有两个稳定状态来表示二进制中的“0”和“1”容易识别，两个状态能方便地进行转换几种常用的存储介质：磁介质、触发器、电容、光盘37.1存储器系统的概念与目标存储器追求的目标尽可能快的存取速度：应能基本满足CPU

2、对数据的要求尽可能大的存储空间：可以满足程序对存储空间的要求尽可能低的单位成本：（价格/位）在用户能够承受范围内怎么实现这个目标？用多级结构存储器把要用的程序和数据，按其使用的急迫程度分段调入存储容量不同、运行速度不同的存储器中，并由硬软件系统统一调度管理例如三级结构存储器：cache－主存－虚存4一、多级结构存储器系统选用生产与运行成本不同的、存储容量不同的、读写速度不同的多种存储介质，组成一个统一的存储器系统，使每种介质都处于不同的地位，发挥不同的作用，充分发挥各自在速度、容量、成本方面的优

3、势，从而达到最优性能价格比，以满足使用要求。例如：用容量更小但速度最快的SRAM芯片组成CACHE，容量较大速度适中的DRAM芯片组成MAINMEMORY，用容量特大但速度较慢的磁盘设备构成VIRTUALMEMORY。5一、多级结构存储器系统6二、程序运行的局部性原理程序运行的局部性原理表现在三方面时间方面：在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问，例如：程序循环空间方面：在空间上这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区，例如：数组存放指令执行顺序方面：在访问顺序上，指令顺序

4、执行比转移执行的可能性大(大约5:1)合理地把程序和数据分配在不同存储介质中7三、多级结构存储器之间应满足的原则一致性原则同一个信息可以处在不同层次存储器中，此时，这一信息在几个级别的存储器中应保持相同的值。包含性原则处在内层的信息一定被包含在其外层的存储器中，反之则不成立，即内层存储器中的全部信息是其相邻外层存储器中一部分信息的复制品。8四、微电子技术发展趋势容量速度逻辑电路：2倍/3年2倍/3年DRAM：4倍/3年1.4倍/10年磁盘：4倍/3年1.4倍/10年DRAMYearSizeCyc

5、leTime198064Kb250ns1983256Kb220ns19861Mb190ns19894Mb165ns199216Mb145ns64Mb120ns9四、微电子技术发展趋势CPU与DRAM性能比较10五、现代计算机中的存储层次利用程序的局部性原理以最低廉的价格提供尽可能大的存储空间以最快速的技术实现高速存储访问117.2主存储器概述计算机中存储正处在运行中的程序和数据(或一部分)的部件，通过地址、数据、控制三类总线与CPU等其他部件连通。7.21存储器的分类根据存储器的性能和使用方法不

6、同，可以有多种分类方法。1.按存储器的位置分类：(1)内部存储器又称主存，位于主机内部。其容量小，但速度快。(2)外部存储器又称辅存，位于主机的外部。其特点是容量大，但速度较低。127.2.1存储器的分类2.按存取方式分类：(1)随机存储器：存储器中任何单元都可以被随机存取，且存取时间与存储单元的物理地址无关。(2)顺序存储器：只能按某种顺序读写存储单元的存储器，存取时间和存储单元的物理地址有关。137.2.1存储器的分类3.按存储介质分类：(1)半导体存储器：存储介质为TTL或MOS半导体器件

7、。(2)磁介质存储器：存储介质为磁性材料，如磁盘、磁带等。(3)光介质存储器：存储介质为金属或磁性材料，但都是通过激光束来读写信息，如光盘等。147.2.1存储器的分类4.按存储读写功能分类：(1)读写存储器：既能读出也能写入的存储器。(2)只读存储器：只能读出，不能写入的存储器。5.按信息的可保存性分类：(1)易失性存储器：断电后信息即消失的存储器。(2)永久性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。157.2.2存储器的主要技术指标1.存储容量:存储容量反映了存储空间的大小。通常用构成存储器的字

8、节（8位）或者字数（2、4、8个字节）表述，多数计算机能在逻辑上同时支持按字节或者字读写存储器2.速度存储器的速度有三个指标来反映:(1)存取时间:从启动访问存储器的操作到本次操作完成的时间。(2)存储周期:连续启动两次独立的存储器操作之间所需的最小间隔的时间。(3)传输率:又称带宽，单位时间读写二进制的位数。3.价格16DBn位（传送数据）ABk位（给出地址）7.2.3主存储器的读写过程地址总线AB的位数决定了可寻址的最大内存空间数据总线DB的位数与工作频率的乘积正比于最高数据入出量控制总线C