电脑基础第4章ppt课件.ppt

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1、第4章计算机的存储系统学习要点：存储器的基本知识和工作原理主存储器与CPU的连接方法速缓冲存储器工作原理与实现方法虚拟存储器的工作原理与实现方法第4章计算机的存储系统4.1存储器概述4.2半导体存储器4.3主存储器与CPU的连接4.4双端口存储器和并行存储器4.5高速缓冲存储器4.6虚拟存储器退出4.7辅助存储器4.8磁盘阵列（RAID）技术4.9闪速存储器4.1存储器概述4.1.1存储器的作用4.1.2存储器分类退出4.1.3存储器的层次结构4.1.1存储器的作用现代计算机都是以存储器为中心的计算机结构，图4-1给出了计算机硬

2、件结构框图。从中可以看出存储器处于全机的中心地位。（1）存储程序和数据计算机在存储程序的控制下进行工作，程序在运行之前存放在存储器中，运行中需要的数据也存放在存储器中。存储器的作用可以概括如下（2）输入/输出设备可以通过DAM方式与存储器直接交换数据现代计算机可以配置的外部设备越来越多，数据传送速度不断加快，并且多数采用直接存储器存取（DMA）方式和输入输出和通道技术，这些输入输出设备与存储器直接交换数据而不通过CPU。（3）存放共享数据共享存储器的多处理器计算机的出现，使得可利用存储器来存放共享数据，并实现各处理器之间的通信，

3、更加强了存储器作为整个计算机系统中心的作用。4.1.2存储器的分类（1）只读存储器ROM：ROM中所存储的内容是固定不变的，即只能读出不能写入。ROM一般用来存放微机的系统管理程序、监控程序等。（2）随机存取存储器RAM：RAM中的任意一个存储单元都可被随机读写，且存取时间与存储单元的物理位置无关，读写速度较快。RAM主要用来存放输入、输出数据及中间结果并与外存储器交换信息。1、按存取方式分类4.1.2存储器的分类（3）顺序存取存储器（SAM）：SAM只能按照某种次序存取，即存取时间与存储单元的物理位置有关。由于按顺序读写的特点

4、以及工作速度较慢，常用作外存存储器，例如磁带就是一种典型的顺序存储器。（4）直接存取存储器（DAM）：DAM在存取数据时不必对存储介质做完整的顺序搜索而可以直接存取。例如磁盘和光盘都是典型的直接存取存储器，磁盘的逻辑扇区在每个磁道内顺序排列，邻近磁道紧接排列，读取磁盘中某扇区的内容时先要寻道定位，然后在磁道内顺序找到相应扇区。1、按存取方式分类4.1.2存储器的分类（5）相联存储器这是一个随机存取类的存储器，它允许对存储单元中的某些指定位进行检查比较，看是否与特定的样式相匹配，而且能在整个存储器的各个单元中同时进行查找。因此，可

5、以按指定内容找到其所在的位置及其他相关内容，每个存储位置有自己的寻址机制，检索时间是固定的，而与所存放位置无关。例如，有的高速缓存采用相联存取方式。1、按存取方式分类4.1.2存储器的分类（1）用半导体器件做成的存储器称为半导体存储器，按制造工艺可把半导体存储器分为双极型、CMOS型、HMOS型等类别。（2）用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，如磁盘存储器和磁带存储器等。（3）用光学材料做成的存储器称为光表面存储器，如光盘存储器。2、按存储介质分类3、按作用分类（2）主存储器：用来存放当前正在运行的程序和数据，位于主机内部。

6、CPU通过指令可以直接访问主存储器。现代微机大多采用半导体存储器。（3）辅助存储器：用来存储CPU当前操作暂时用不到的程序或数据，位于主机外部，CPU不能直接用指令对外存储器进行读写操作。辅助存储器主要有磁带、磁盘和光盘等。（1）高速缓冲存储器Cache：是计算机系统中的一个高速小容量的存储器，位于CPU和内存之间。高速缓存主要由高速静态RAM组成。4、按信息的可保护性分类根据存储器信息的可保存性可将存储器分为易失性存储器和非易失性存储器。断电后信息将消失的存储器为易失性存储器，如半导体介质的RAM。断电后仍保持信息的存储器为非

7、易失性存储器，如半导体介质的ROM、磁盘、光盘存储器等。4.1.3存储器的层次结构为了解决容量、速度和价格之间的矛盾，出现了多层次的存储系统，即把各种不同存储容量，不同存取速度的存储器，按一定的体系结构组织起来，使所存放的程序和数据按层次分布在各存储器中，形成—个统—整体的存储系统。这个存储系统主要由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统，可以分为两个层次，其中高速缓冲存储器和主存之间称为Cache—主存层次，主存和辅存称为主存—辅存层次。三级存储系统的实现使得存取速度接近于Cache水平，存储容量非常大，整个价

8、格也比较合理。1、Cache—主存层次CPU和主存之间的速度大约相差一个数量级，这样就造成CPU有时为了等待主存送来的数据而处于空闲状态，造成资源浪费。为此，在CPU和主存之间设置了高速缓冲存储器。由于程序局部性，当访问某一个单元时，下一个时间段最大的可能是访问