组原章节小结_chapter4 存储器系统

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1、Chapter4存储器系统1.存储器概述1)存储器的分类：①按与CPU的连接和功能分类：主存储器（主存、内存）、辅助存储器（辅存、外存）、高速缓冲存储器（Cache）①按存取方式分类：随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、顺序存取存储器(SAM)、直接存取存储器(DAM)。③按存储介质分类：磁存储器、半导体存储器、光存储器。③按信息的可保存性分类：易失性存储器、非易失性存储器。2)主存的组成与操作（1）组成：（2）读、写操作(3)概念术语：存储元/存储位、存储单元、存储体。存储元件（存储元、存储位）：存储一位二进制信息的物

2、理器件。存储元是存储器中最小的存储单位。存储单元：一组存储元件/存储位。每个存储单元被赋予唯一的编号（存储单元的地址），用于访问该存储单元。存储体（存储阵列）：大量存储单元。(4)存储器的主要性能指标:①存储容量:②速度:访问时间TA（读写时间、存取时间）、存取周期TM（存储周期、读写周期）、带宽Bm（存储器数据传输率、频宽）。1)主存与CPU的连接：需要MAR和MDR。1.半导体存储器的组成：1)半导体存储器的分类SRAM是靠触发器电路存储信息的，所存的信息表现为双稳态电路的电平，所以不需要刷新。DRAM是靠电容存储信息的，所存信

3、息表现为电容上的电荷。由于电路中存在一定的漏电流，致使电容慢慢放电，导致所存信息丢失。因此必须在电容放电到一定程度前，重新写入信息，这一过程称为刷新。用ROM组成控存。2)半导体存储器的组织：一个存储器总是由一定数量的存储器芯片构成。组成一个存储器，需要考虑的问题：①如何选择芯片；②所需的芯片数量；③如何把许多芯片连接起来：在位数和单元数方面扩展，按扩展方向可分为：位扩展、字扩展、字和位同时扩展。a.位扩展（扩字长）——要求画图【例】：用2114芯片（1K×4位）构成1K×8位的存储器。b.字扩展（扩字数）——要求画图、写出各芯片的

4、地址范围【例】：用16K×8位的芯片构成64K×8位的存储器，并写出各芯片的地址范围。设存储器从0000H开始连续编址，则四块芯片的地址分配：a.字和位同时扩展——要求画图【例】：用2114(1K×4位)芯片构成4K×8位的存储器。计算过程：①　需要的芯片总数：②　数据线：4——>8；所以8/4=2片为一组，共8/2=4组；所以需要4个选片地址（2:4译码器）③　地址线：10——>12；10根用来片内寻址，2根用来选片寻址。④　各个芯片组的地址范围：1.辅助存储器：磁盘地址的表示：【例】已知：磁盘组的磁盘片数（每片有两个记录面，最上

5、最下两个面不用）、内径(cm)、外径(cm)、道密度(道/cm)、内层位密度(位/cm)、转速(转/秒)、平均寻道时间（ms）。求：(1)可用的存储面数=盘片数×2-2（个）(2)柱面数=磁道数=道密度×(外径-内径)/2（个）(3)每道存储字节(每条磁道容量)=内层位密度×内层周长（字节）(1)盘组总存储容量=每道存储字节×磁道数×有效记录面数（字节）(2)数据传输率：①　数据传输率==转速×每道存储字节(字节/秒)②　数据传输率==线速度×位密度(字节/秒)(6)平均寻址时间=平均磁道定位时间+平均旋转等待时间（毫秒）注意：平均

6、磁道定位时间固定为10ms，平均旋转等待时间=磁盘旋转半圈的时间。(7)采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么?寻址命令中如何表示磁盘地址?采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个扇区。计算扇区个数=磁道容量／每扇容量（个）磁盘地址：磁头号+柱面号+扇区号磁头号：磁头数=存储面数，用二进制数编码；柱面号：柱面数，用二进制数编码；扇区号：扇区数，用二进制数编码。　　　(8)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上?答：如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一柱面上，因

7、为不需要重新寻道，数据读写速度快。1.高速缓冲存储器：1)概念：命中、不命中、命中率①Cache命中(hit)：CPU欲访问的数据已在Cache中。（访主存、访Cache）②Cache不命中(miss)：CPU欲访问的数据不在Cache内。（访Cache）③命中率：CPU欲访问的信息在Cache中的比率。2)替换算法：先进先出（FIFO）算法、近期最少使用（LRU）算法。3)读操作：4)写操作：如果Cache命中:写直达法、写回法。如果Cache不命中，就直接把信息写入主存，而与Cache无关。5)Cache的性能分析命中率：CPU

8、欲访问的信息在Cache中的比率。设Nc为访问Cache的总命中次数，Nm为访问主存的总次数,则Cache命中率为:H=Nc/(Nc+Nm)