新《考研资料》第4章 存储器、存储管理和高速缓存技术.ppt

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1、第4章 存储器、存储管理和高速缓存技术4.1存储器和存储器件4.2存储器的连接4.3微型计算机系统中存储器的体系结构4.4.11.虚拟存储技术4.5.1Cache概述4.1存储器和存储器件存储器和存储器件l4.1.1存储器的分类l4.1.2微型计算机内存的行列结构l4.1.3选择存储器件的考虑因素l4.1.4随机存取存储器RAMl4.1.5只读存储器ROM4.1.1存储器的分类EPROMFlashMemoryEEPROMn n读写的过程就比如一架高速的波音读写的过程就比如一架高速的波音读写的过程就比如一架高速的波音读写的过程就比如一架高速的波音747747747747客客客客机离开地面三尺读取

2、小草的数目机离开地面三尺读取小草的数目机离开地面三尺读取小草的数目机离开地面三尺读取小草的数目难以置信，但却是事实难以置信，但却是事实4.1.1存储器的分类(续)根据用途和特点分类：1.内部存储器，简称为内存或主存（ROM+RAM）快速存取 容量受限制(地址总线位数、价格)2.外部存储器，简称为外存容量大速度慢 存储介质：内存集成电路外存-磁盘、光盘、U盘4.1.2微型计算机内存的行列结构微型计算机内存的行列结构字节机制：1字节=8位，存储器以字节为单位容量单位：KB、MB、GB、TB为什么采用行列结构：减少地址选择译码线的条数4.1.3 选择存储器件的考虑因素选择存储器件的考虑因素l易失性：

3、什么是易失性？l只读性：（ROM、RAM）l存储容量：字节为单位KB/MB/GB/TBl速度：双极型TTL、MOS型l功耗4.1.4 随机存取存储器随机存取存储器RAMlSRAM：双稳态触发器原理：双稳态触发器原理优点：不需要刷新，速度快优点：不需要刷新，速度快缺点：单片容量小，功耗大缺点：单片容量小，功耗大4.1.4 随机存取存储器随机存取存储器RAM（续）（续）lDRAM：电容储存电荷原理：电容储存电荷原理优点：单片容量大优点：单片容量大(价格低价格低)，功耗低，功耗低缺点：需要刷新电路缺点：需要刷新电路DRAM控制器的功能l时序功能地址处理功能仲裁功能4164共有64K（65536）个内

4、存单元，字长1位即64K1位DRAM控制器集成在北桥中4.1.5只读存储器只读存储器ROM半导体半导体存储器存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlash ROM4.2 存储器的连接存储器的连接l4.2.1存储器和CPU的连接考虑l4.2.2片选信号的产生方法l4.2.3SRAM和DRAM的连接举例l4.2.4存储器的数据宽度扩充和字节数扩充4.2.1 存储器和存储器和CPU的连接考虑的连接考虑l高速高速CPU和较低速度存储器之间的速度匹配问题。和较低速度存储器之间的速度匹配问题。插入插入TW状态状态lCPU总线的负载能力问题。总线的负载能力问题。加总

5、线驱动器加总线驱动器l片选信号和行地址、列地址的产生机制。片选信号和行地址、列地址的产生机制。片选和片内寻址两部分片选和片内寻址两部分l对芯片内部的寻址方法。对芯片内部的寻址方法。矩阵结构（芯片生产厂家决定）矩阵结构（芯片生产厂家决定）4.2 存储器的连接存储器的连接4.2.2 片选信号的产生方法片选信号的产生方法(续续)l线选法线选法（1）1KBCS（2）1KBCS（3）1KBCS（4）1KBCSA10A11A13A12A0A9特点：简单地址不连续地址重叠A13A12A11A10A9.A0 地址范围4.2.2 片选信号的产生方法片选信号的产生方法l全译码法全译码法 8KB(2)CS8KB(1

6、)CS 8KB(8)CS 3-8译码器A0A12A13A15Y0Y1Y7特点：复杂单元地址唯一译码信号不一定全用全部高位地址进行译码A15A14A13 A12.A0地址范围4.2.2 片选信号的产生方法片选信号的产生方法l部分译码法部分译码法 8KB(2)CS 8KB(1)CS 8KB(3)CS 2-4译码器A0A12A13A14Y0Y1Y4 8KB(4)CSA15(不参加译码）A14A13A12.A0地址范围A154.2.2 片选信号的产生方法片选信号的产生方法l混合译码法混合译码法 2KB(8)CS 2KB(1)CS 2KB(9)CS 3-8译码器A0A10A11A13Y0Y1Y7 2KB

7、(10)CSA15.11A14缺点：缺点：与线选法相同，存在地址重叠和地址不连续的问题。与线选法相同，存在地址重叠和地址不连续的问题。A15A14 A13A12A11A10A0地址范围4.2.3 SRAM和和DRAM的连接举例的连接举例lSRAM的使用举例的使用举例16KB的SRAM子系统总线驱动器总线驱动器及外围电路及外围电路存储存储模块模块A19A14 A13A12A11.A0地址范围4.2.3 SRAM和和DRAM的连接举例的连接举例lDRAM的使用举例的使用举例DRAM控制器8203和2164的连接2164芯片64Kx1B4.2.4 存储器的数据宽度扩充和字节数扩充存储器的数据宽度扩充

8、和字节数扩充l数据宽度的扩充数据宽度的扩充l数据线的连接l地址线的连接；l控制线的连接l字节的扩充字节的扩充4.2.4 存储器的数据宽度扩充和字节数扩充存储器的数据宽度扩充和字节数扩充l数据宽度的扩充数据宽度的扩充4.2.4 存储器的数据宽度扩充和字节数扩充存储器的数据宽度扩充和字节数扩充l字节的扩充字节的扩充A15A14.A0 地址范围4.3 微型计算机系统中存储器微型计算机系统中存储器体系结构体系结构l4.3.1 层次化的存储器体系结构层次化的存储器体系结构1.层次化的总体结构层次化的总体结构l4.3.2 微型计算机系统的内存组织微型计算机系统的内存组织1.16位微机系统的内存组织位微机系

9、统的内存组织2.32位微机系统的内存组织位微机系统的内存组织4.3.1 层次化的存储器体系结构层次化的存储器体系结构l1 层次化总体结构层次化总体结构速度快容量大价格低cache-主存结构解决主存结构解决高速度与低成本高速度与低成本的矛盾；的矛盾；主存主存-辅存结构解决辅存结构解决大容量与低成本大容量与低成本的矛盾的矛盾；l所谓层次化，就是把各种速度不同、容量不同、存储技术也可能不同的存储设备分为几层，通过硬件和管理软件组成一个既有足够大的存储空间，又能满足CPU存取速度要求，而且价格适中的整体。1.16位微机系统的内存组织位微机系统的内存组织4.3.2 微型计算机系统的内存组织微型计算机系统

10、的内存组织地址空间：00000HFFFFFH字节访问:-偶地址/奇地址字访问:-偶地址/奇地址 2.32位微机系统的内存组织位微机系统的内存组织地址空间：00000000HFFFFFFFFH奇地址/偶地址/4的倍数字节访问/字访问/双字访问4.4.1 虚拟储存技术和三类地址虚拟储存技术和三类地址l1 虚拟存储技术虚拟存储技术物理存储器：由地址总线直接访问的存储空间，其地址称为物理地址虚拟存储器：程序使用的逻辑存储空间虚拟存储机制：由主存储器、辅助存储器和存储管理部件共同组建。通过管理软件，实现主存和辅存的密切配合。4.4 高档微机系统中的高速缓存技术高档微机系统中的高速缓存技术l区域性定律(p

11、rincipleoflocality)时间区域性时间区域性 空间区域性空间区域性4.4 高档微机系统中的高速缓存技术高档微机系统中的高速缓存技术l区域性定律(principleoflocality)时间区域性时间区域性 空间区域性空间区域性高速缓存就是基于程序的局部性原理习题l1下图所示的存储器系统中，RAM和EPROM的存储容量各是多少？RAM和EPROM存储器分配的地址范围各是多少？D8-D15D8-D15D0-D7D0-D7l2.存储器系统连接如下图，请分别写出图中第一组（1#、2#）、第二组（3#、4#）的地址分配范围。（写出具体步骤）l3、试用8K*4的RAM存储芯片组成一个16K*8的存储器，要求：（1）求出该存储器的数据线和地址线的位数；需要8K*4的芯片数目（2）画出8088CPU与存储器的连接框图