第3章 存储系统ppt课件.ppt

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1、第三章存储系统——存储器的原理1第三章存储系统(1)第三章存储系统本章主要内容：存储系统的分类分级结构与主存储器的技术指标；SRAM、DRAM、EPROM、闪速存储器芯片的结构、工作原理及扩充存储容量的方法；双端口存储器；多模块交又存储器；相联存储器；cache存储器；虚拟存储器。2第三章存储系统(1)3．1存储器概述3．1．1存储器分类作用：存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。构成存储器的存储介质。目前主要采用半导体器件和磁性材料。一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，均可以存储一位二进制代码。这个二进制代码位是存储器中最小的存储单位，称

2、为一个存储位或存储元。若干个存储元组成一个存储单元，再由许多存储单元组成一个存储器。3第三章存储系统(1)根据存储材料的性能及使用方法不同，存储器有各种不同的分类方法。(1)按存储介质分作为存储介质的基本要求，必须有两个明显区别的物理状态，分别用来表示二进制的代码0和1。另一方面，存储器的存取速度又取决于这种物理状态的改变速度。目前使用的存储介质主要是半导体器件和磁性材料。用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器。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。4第三章存储系统(1)(2)按存取方式分如果存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存

3、储单元的物理位置无关，这种存储器称为随机存储器。半导体存储器是随机存储器。如果存储器只能按某种顺序来存取，即存取时间和存储单元的物理位置有关，这种存储器称为顺序存储器。磁带存储器就是顺序存储器，它的存取周期较长。磁盘存储器是半顺序存储器。5第三章存储系统(1)(3)按存储器的读写功能分只读存储器(ROM)。随机读写存储器(RAM)。(4)按信息的可保存性分断电后信息即消失的存储器，称为非永久记忆的存储器。断电后仍能保存信息的存储器，称为永久性记忆的存储器。磁性材料做成的存储器是永久性存储器半导体读写存储器RAM是非永久性存储器。(5)按在计算机系统中的作用分可分为：主存储器、辅

4、助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。6第三章存储系统(1)3．1．2存储器的分级结构对存储器的要求是：容量大、速度快、成本低目前在计算机系统中，通常采用多级存储器体系结构，如图所示。即：使用：高速缓冲存储器主存储器外存储器CPU能直接访问；合称为内存储器；包括：高速缓冲存储器和主存储器。CPU不能直接访问；外存储器的信息必须调入内存储器后才能为CPU进行处理。7第三章存储系统(1)8第三章存储系统(1)CPU内寄存器Cache主存磁盘Cache磁盘其他外存容量速度低小9第三章存储系统(1)高速缓冲存储器—cache是计算机系统中的一个高速小容量半导体存储器。和主存储器相比，

5、它的存取速度快，但存储容量小。为了提高计算机的处理速度，利用cache来高速存取指令和数据。主存储器（简称主存）是计算机系统的主要存储器，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。它能和cache交换数据和指令。主存储器由MOS半导体存储器组成。外存储器（简称外存）是大容量辅助存储器。外存的特点是存储容量大，位成本低，通常用来存放系统程序和大型数据文件及数据库。目前主要使用磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器。10第三章存储系统(1)上述三种类型的存储器形成计算机的多级存储管理，各级存储器承担的职能各不相同。其中：Cache：主要强调快速存取，以便使存取速度和CPU的运算速度相匹配

6、；外存储器：主要强调大的存储容量，以满足计算机的大容量存储要求；主存储器：介于cache与外存之间，要求选取适当的存储容量和存取周期，使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。11第三章存储系统(1)3．1．3主存储器的技术指标主存储器的性能指标主要是：存储容量存取时间存储周期存储器带宽。存放一个机器字的存储单元，通常称为字存储单元，相应的单元地址叫字地址。存放一个字节的单元，称为字节存储单元，相应的地址称为字节地址。如果计算机中可编址的最小单位是字存储单元，则该计算机称为按字寻址的计算机。如是计算机中可编址的最小单位是字节，则该计算机称为按字节寻址的计算机。一个机器字可以包含

7、数个字节，一个存储单元也可包含数个能够单独编址的字节地址。12第三章存储系统(1)1、在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。存储容量越大，能存储的信息就越多。存储容量常用字数或字节数(B)来表示，如64K字，512KB，64MB。外存中为了表示更大的存储容量，采用GB，TB等单位。其中：1KB＝210B，1MB=220B，1GB＝230B，1TB＝240B。B表示字节，一个字节定义为8个二进制位，计算机中一个字的字长通常是8的倍数。存储容量反映了存储空间的大小。2、