(7)--3.1存储器概述计算机组成原理.ppt

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1、3.1 存储器概述 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。存储器是冯诺伊曼计算机模型“存储程序（和数据）+按地址自动执行”的核心组成部件之一，是计算机能够自动工作的必要条件。1.存储器在计算机系统中的作用CPU1.存储器在计算机系统中的作用存放程序指令PC-程序计数器IR-指令寄存器当前正在指令的指令当前正在指令的指令下一条要执行指令的地址下一条要执行指令的地址1.存储器在计算机系统中的作用 存储器DBCPU存放数据AB2.存储器的基本工作方式-按存储单元地址 读和写CPU000000000100010000110010000101001100011101000010010101

2、0010110110001101DB内存内存00011存储器要能够完成存储单元的编址/译码存储器要能完成选定存储单元的读写操作CB读或写存储器要能够存储信息3.存储器工作的物质基础n存储位元（存储一位“0”和“1”）能够表示不同的状态（两种，高低电位、磁化方向等）能够获取状态（能够进行读操作）能够控制状态转换（能够进行写操作）快速的状态反转（足够快的工作速度）n存储单元（统一进行读写的一组存储位元）对存储位元进行编组（编码信息，2n，如8位ASCII码）存储单元进行“编址”和“译码选择”（按地址访问）（1）存储介质：半导体存储器、磁表面存储器和光盘存储器。4.存储器的分类存储器的分类方法主要有

3、以下几种：（2）存取方式：随机存储器、顺序存储器和半顺序存储器。（3）读写功能：ROM和RAM。（4）信息的可保存性：易失性存储器和非易失性存储器（5）在计算机中的作用：主存、缓存、辅存和控存。设计目标：速度快、容量大、价格低5.存储器设计的目标与存储体系实现途径：存储体系，所谓存储体系（存储层次），是指计算机系统的存储器部分由多种不同类型的存储器构成。越靠近CPU的存储器速度越快（价格高）、容量越小；越远离CPU的存储器容量越大（价格高）、速度越慢。由操作系统和硬件技术来完成程序的定位，使之成为一个完整的整体。存储体系设计的理论依据是程序的局部性原理。程序的局部性主要反映在时间局部性和空间局

4、部性两个方面。时间局部性是指程序中近期被访问的信息项很可能马上将被再次访问。空间局部性是指那些在访问地址上相邻近的信息项很可能会被一起访问。6.存储体系的设计理论依据 采用高速缓冲存储器（Cache）、主存储器和辅助存储器构成的三级存储体系。在早期没有Cache的计算机系统中，只采用主存储器和辅助存储器两级存储层次。7.存储体系的典型构成辅存（外存）M3CPU主存主存M2CacheM1Cache高速度高速度大容量大容量永久性永久性 主存储器的主要技术指标包括存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽、可靠性、功耗和集成度、性能价格比等。8.主存储器的主要技术指标存储容量是指一个存储器中可以容纳的

5、存储单元总数。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KB、MB、GB、TB、PB等单位。其中，1 KB=210B，1 MB=220 B，1 GB=230 B，1 TB=240 B，1 PB=250 B。8.主存储器的主要技术指标存取时间又称存储器访问时间，是指从启动访问存储器的“读写”命令到“读写”完成所花的时间。它包括读时间和写时间，通常情况下写时间等于读时间，通称为存储器存取时间。存储周期是指连续启动两次存储器存取操作所需的最小时间间隔，又称为存取周期、访问周期、读写周期。通常，存储周期略大于存取时间，其时间单位一般为ns。8.主存储器的主要技术指标存储器带宽是指单位时间内存储器所存取的信息量，通常以位/秒（b/s）或字节/秒（B/s）作为度量单位。带宽是衡量数据传输速率的重要技术指标。功耗反映了存储器件的耗电量，集成度标识了存储芯片的存储容量。希望功耗小、集成度高。8.主存储器的主要技术指标性能价格比是一个综合性指标。性能主要包括存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽和可靠性等，价格主要包括存储芯片价格和外围电路及成本。通常要求性能价格比要高。可靠性是指存储器无故障运行的可靠程度，即存储器无故障运行的工作时间。8.主存储器的主要技术指标存储器作用按地址读写操作存储体系存储器的分类存储器的设计目标主要技术指标9.小结