计算机组成原理(存储器)课件.ppt

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1、计算机组成原理主讲：颜俊华存储子系统存储子系统主要知识点：掌握存储器的分类、存储系统的层次结构掌握存储单元、存储容量、地址线、数据线的关系 3.掌握用半导体存储芯片组成主存储器的方法了解辅助存储器的工作原理 5.掌握ache和虚拟存储器的工作原理重点：半导体存储器，存储系统的层次结构、各类存储器的特点、主存储器的组织方法（与CPU的连接方法），cache，虚拟存储器难点：主存储器的组织方法，ache、虚拟存储器的工作原理存储系统层次结构三级存储体系存储系统：容量大、速度快、成本低存储系统：容量大、速度快、成本低 CPU Cache 主存 外存 对某类存储器而言，这些要求往往是相互矛盾的，如容量

2、大，速度不能很快；速度快，成本不可能低；因此，在一个存储系统常采用几种不同的存储器，构成多级存储体系，满足系统的要求。主存储器（内存）主存储器（内存）辅助存储器（外存）辅助存储器（外存）高速缓冲存储器高速缓冲存储器CacheCache存储系统层次结构主要存放CPU当前使用的程序和数据。速度快容量有限存放大量的后备程序和数据。速度较慢容量大存放CPU在当前一小段时间内多次使用的程序和数据。速度很快容量小物理存储器和虚拟存储器主存主存-外存层次：增大容量外存层次：增大容量CPU CPU 主存主存 外存：为虚拟存储器提外存：为虚拟存储器提供条件供条件虚拟存储器：将主存空间与部分外存空间组虚拟存储器：

3、将主存空间与部分外存空间组成逻辑地址空间成逻辑地址空间用户使用逻辑地址空间编程，操作系统进行用户使用逻辑地址空间编程，操作系统进行有关程序调度、存储空间分配、地址转换等有关程序调度、存储空间分配、地址转换等工作工作存储系统层次结构存储器分类按存储机制分类半导体存储器半导体存储器静态存储器：利用双稳态触发器存储信息静态存储器：利用双稳态触发器存储信息动态存储器：依靠电容存储电荷存储信息动态存储器：依靠电容存储电荷存储信息磁表面存储器：利用磁层上不同方向的磁化磁表面存储器：利用磁层上不同方向的磁化区域表示信息，容量大，非破坏性读出，长区域表示信息，容量大，非破坏性读出，长期保存信息，速度慢。期保存

4、信息，速度慢。光盘存储器光盘存储器利用光斑的有无表示信息利用光斑的有无表示信息存储器分类按存取方式分类随机存取存储器随机存取存储器随机存取：可按地址访问存储器中的任一随机存取：可按地址访问存储器中的任一单元，访问时间与地址单元无关单元，访问时间与地址单元无关RAM:MROM：可读可写ROM:只读不写PROM：用户不能编程用户可一次编程EPROM：用户可多次编程EEPROM：用户可多次编程SRAM:DRAM:存储器分类顺序存取存储器（顺序存取存储器（SAMSAM）访问时按读访问时按读/写部件顺序查找目标地址，写部件顺序查找目标地址，访问时间与数据位置有关访问时间与数据位置有关等待操作平均等待时间

5、读/写操作两步操作速度指标（ms）数据传输率（字节/秒）存取周期或读/写周期（ns）速度指标：时钟周期的若干倍作主存、高速缓存。存储器分类直接存取存储器（直接存取存储器（DMDM）访问时读访问时读/写部件先直接指向一个小区域，写部件先直接指向一个小区域，再在该区域内顺序查找。访问时间与数据再在该区域内顺序查找。访问时间与数据位置有关位置有关三步操作定位（寻道）操作等待（旋转）操作读/写操作速度指标平均定位（平均寻道）时间平均等待（平均旋转）时间数据传输率（位/秒）存储器分类相联存储器：是一种特殊存储器，是基于数据内容进行访问的存储设备。写入数据时写入数据时CAMCAM能自动选择一个未用空单能自

6、动选择一个未用空单元进行存储。元进行存储。读取数据时读取数据时CAMCAM用所给数据同时对所有存用所给数据同时对所有存储单元中的数据进行比较标记符合条件的数储单元中的数据进行比较标记符合条件的数据。据。比较是同时进行的，所以读取速度比基于地比较是同时进行的，所以读取速度比基于地址进行读写的速度快。址进行读写的速度快。主存储器分类 半导体存储器 只读 存储器 ROM 随机读写存储器RAM 掩膜 ROM 可编程 ROM（PROM）可擦除 ROM（EPPROM）电擦除 ROM（E2PROM）静态 RAM（SRAM）动态 RAM（DRAM）随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失 只读存储器ROM：正

7、常情况下只读、断电不丢失随机存取存储器 RAM（radom access memry，随机存取存储器）要求元件有如下记忆特性：有两种稳定状态；在外部信号的激励下，两种稳定状态能进行无限次相互转换；在外部信号激励下，能读出两种稳定状态；可靠地存储。半导体RAM 元件可以分为两大类：SRAM：是利用开关特性进行记忆，只要电源有电，它总能保持两个稳定状态中的一个状态。DRAM：除要电源有电外，还必须动态地每隔一定的时间间隔对它进行一次刷新，否则信息就会丢失。只读存储器 掩模型只读存储器 掩模型只读存储器MROM MROM可编程只读存储器 可编程只读存储器PROM PROM可重编程只读存储器 可重编程只读存储器EPROM EPROM电擦除可编程只读存储器 电擦除可编程只读存储器EEPROM EEPROM闪速存储器 闪速存储器flash flash 1.掩模型只读存储器MROM 以有无元器件表示0和1，MROM芯片出厂时，已经写入信息，不能改写 用于需要量大且不需要改写的场合