计算机组成原理第四章ppt课件.ppt

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1、第四章存储器4.1概述4.2主存储器4.3高速缓冲存储器4.4辅助存储器4.1概述存储器的两大功能：1、存储（写入Write）2、取出（读出Read）三项基本要求：1、大容量2、高速度3、低成本概念1、基本存储单元：存储一位（bit）二进制代码的存储元件称为基本存储单元（或存储元）2、存储单元：主存中最小可编址的单位，是CPU对主存可访问操作的最小单位。3、存储体：多个存储单元按一定规则组成一个整体。4、存储器分辩率：指存储器能被区分、识别与操作的精细程度。一、存储器分类1.按存储介质分类(1)半导体

2、存储器(2)磁表面存储器(3)磁芯存储器(4)光盘存储器易失TTL、MOS磁头、载磁体硬磁材料、环状元件激光、磁光材料非易失(1)存取时间与物理地址无关（随机访问）顺序存取存储器磁带4.12.按存取方式分类(2)存取时间与物理地址有关（串行访问）随机存储器只读存储器直接存取存储器磁盘在程序的执行过程中可读可写在程序的执行过程中只读磁盘磁带光盘高速缓冲存储器（Cache）FlashMemory存储器主存储器辅助存储器MROMPROMEPROMEEPROMRAMROM静态RAM动态RAM3.按在计算机中的

3、作用分类4.1高低小大快慢辅存寄存器缓存主存磁盘光盘磁带光盘磁带速度容量价格位／1.存储器三个主要特性的关系二、存储器的层次结构CPUCPU主机4.1缓存CPU主存辅存2.缓存主存层次和主存辅存层次缓存主存辅存主存虚拟存储器10ns20ns200nsms虚地址逻辑地址实地址物理地址主存储器4.1（速度）（容量）4.2主存储器一、概述1.主存的基本组成存储体驱动器译码器MAR控制电路读写电路MDR....................地址总线数据总线读写2.主存和CPU的联系MDRMARCPU主存读数

4、据总线地址总线写4.2高位字节地址为字地址低位字节地址为字地址设地址线24根按字节寻址按字寻址若字长为16位按字寻址若字长为32位字地址字节地址11109876543210840字节地址字地址4523014203.主存中存储单元地址的分配4.2224=16M8M4M(2)存储速度4.主存的技术指标(1)存储容量(3)存储器的带宽主存存放二进制代码的总数量读出时间写入时间存储器的访问时间存取时间存取周期读周期写周期连续两次独立的存储器操作（读或写）所需的最小间隔时间位/秒4.2半导体存储器芯片一、分类：

5、按使用器件，半导体存储器分双极型半导体存储器（TTL）和MOS半导体存储器两种（1）TTL：存储速度高，集成度低，价格高，主要用于小容量的高速存储器（2）MOS：主要用于大容量存储器。根据存储信息机构的原理不同，又分为静态MOS存储器（SRAM)和动态MOS存储器（DRAM)，前者利用双稳态触发器来保存信息，只要不断电，信息是不会丢失的，后者利用MOS电容存储电荷来保存信息，使用时，需不断给电容充电才能使信息保持。二、半导体存储器的主要优点是存储速度快，存储体积小，可靠性高；主要缺点是断电时，读写存储

6、器不能保存信息。静态MOS存储器基本存储元—6管静态MOS存储元由两个MOS反相器交叉耦合而成的双稳态触发器。BAT2T5T4T0T1T3BS0VBS1读/写“0”读/写“1”位/读出线位/读出线字线图4-46管MOS存储电路静态MOS存储器基本存储元—6管静态MOS存储元B、存储元的工作原理①写操作。在字线上加一个正电压的字脉冲，使T2、T3管导通。若要写“0”，无论该位存储元电路原存何种状态，只需使写“0”的位线BS0电压降为地电位（加负电压的位脉冲），经导通的Ｔ2管，迫使节点Ａ的电位等于地电位，

7、就能使Ｔ1管截止而Ｔ0管导通。写入1，只需使写1的位线BS1降为地电位，经导通的T3管传给节点Ｂ，迫使T0管截止而T1管导通。写入过程是字线上的字脉冲和位线上的位脉冲相重合的操作过程。静态MOS存储器基本存储元—6管静态MOS存储元的工作原理②读操作。只需字线上加高电位的字脉冲，使T2、T3管导通，把节点A、B分别连到位线。若该位存储电路原存“0”，节点Ａ是低电位，经一外加负载而接在位线ＢＳ0上的外加电源，就会产生一个流入BS0线的小电流（流向节点Ａ经T0导通管入地）。“0”位线上BS0就从平时的高电

8、位Ｖ下降一个很小的电压，经差动放大器检测出“０”信号。若该位原存“1”，就会在“1”位线BS1中流入电流，在BS1位线上产生电压降，经差动放大器检测出读“1”信号。读出过程中，位线变成了读出线。读取信息不影响触发器原来状态，故读出是非破坏性的读出。③若字线不加正脉冲，说明此存储元没有选中，T2，T3管截止，A、B结点与位／读出线隔离，存储元存储并保存原存信息。三、随机存取存储器(RAM)1.静态RAM(SRAM)(1)静态RAM基本电路A´触发器非端1T