计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第六章..pptxVIP

第六章存储器存储器是计算机系统中用于存储数据和程序的重要组件。它可以分为不同类型,如随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM),以满足不同的需求。本章将深入探讨存储器的工作原理和应用场景。qabyqaewfessdvgsd

存储器的基本概念存储器是计算机中用于暂时或永久存储数据和程序的硬件设备。它是计算机系统中不可或缺的重要组成部分,担负着存储和提供各种信息的关键职责。存储器有着复杂的层次结构和多样的技术类型,其性能指标和访问方式也各不相同。了解存储器的基本概念和特性非常重要,这将为后续深入学习存储系统打下坚实基础。

存储器的层次结构1寄存器最接近CPU的存储器2高速缓存提高访问速度3主存储器数据和程序的存放地4辅助存储器大容量长期存储5外部存储器可移动存储介质存储器的层次结构反映了存储器的性能和容量之间的权衡。越接近CPU的存储器性能越好但容量越小，而越远离CPU的存储器性能越差但容量越大。这种分层结构可以有效利用存储资源，提高整体系统的性能。

主存储器主存储器是计算机系统中的核心部件之一。它用于存储计算机运行中所需的程序和数据,是CPU与外部存储器之间的链接。主存储器具有高速、易访问的特点,是程序和数据的临时存储区域。主存储器的容量和性能直接影响到计算机系统的整体性能。主存储器用于存储程序指令和数据,供CPU读取执行主存储器为CPU提供高速访问,但容量有限主存储器的容量和速度是影响计算机性能的关键指标

主存储器的性能指标存储容量主存储器的存储容量指其可以存储数据的总量。容量越大,可以存储更多信息。访问时间访问时间是指从CPU发出存储器访问请求到从存储器获取数据所需的时间。访问时间越短,存储器性能越好。带宽主存储器的带宽指在单位时间内可以在CPU和主存之间传输的数据量。带宽越大,处理性能越好。功耗主存存储器的功耗越低,系统整体的能源消耗越低,效率越高。

主存储器的类型半导体内存由半导体芯片制成,包括动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)。速度快,成本低廉,广泛应用于计算机系统。磁性存储器使用磁性材料存储数据,包括硬盘驱动器(HDD)和软盘驱动器。容量大,但访问速度相对较慢。常用作辅助存储。光学存储器利用光学技术存储数据,包括CD、DVD和Blu-ray光盘。容量大,读写速度快,但制造成本较高。广泛应用于存储和发布数据。

主存储器的访问方式1顺序访问从一个存储位置开始依次访问存储器中的所有位置,直到访问到想要的数据。适合于大容量的存储器,访问速度较慢。2随机访问可以直接访问存储器中的任意一个存储位置,不需要从头开始依次访问。主存储器一般采用随机访问方式。3块访问一次性读取或写入存储器中的一个数据块,而不是单个存储单元。提高了访问效率。常用于高速缓存与主存储器之间的数据传输。

辅助存储器辅助存储器是除主存储器之外的用于存储大量数据的设备。它们通常具有大容量、非易失性和相对较慢的访问速度。常见的辅助存储器包括磁性存储器、光学存储器和半导体存储器等。它们能够为计算机系统提供庞大的存储容量,支持存储和检索海量数据。

磁性存储器磁性存储器是一种利用磁性材料存储数据的设备。磁性存储介质通常由金属薄膜或颗粒制成，能够记录和保存数字信息。磁头可以读取和写入存储在磁性介质表面的数据。这种存储方式具有非易失性、高存储密度和快速随机访问的特点。

光学存储器光学存储器是利用光学原理进行数据存储和读取的存储设备。它采用激光技术,在光盘上记录和读取数据。光学存储器具有存储容量大、读写速度快、存储介质耐用等优点,广泛应用于多媒体、数据备份等领域。

半导体存储器集成电路芯片半导体存储器采用集成电路芯片制造,通过微型化电子元件实现高密度数据存储。存储单元结构每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成,可以存储二进制数据"0"或"1"。先进制造工艺半导体存储器采用精密的薄膜沉积、光刻、离子注入等工艺,实现超小型化和高度集成。

存储器的层次结构设计1主存储器低成本高容量2高速缓存中等成本中等容量3寄存器高成本低容量存储器的层次结构设计遵循时间和空间局部性原理。主存储器为容量大、成本低的存储,提供大容量的主存空间。高速缓存作为主存和处理器之间的中介存储器,利用空间局部性加速访问速度。寄存器则作为处理器内部的快速存储单元,实现时间局部性。三者的设计目标是在成本、容量和速度之间平衡,构建出高性能的存储系统。

高速缓存存储器高速缓存存储器是计算机系统中一个重要的组成部分。它作为主存储器和中央处理器之间的一个中间存储层，能够显著提高系统的整体性能。通过缓存算法和特殊的硬件结构，高速缓存能够快速地满足CPU对数据和指令的需求。高速缓存存储器的核心在于利用局部性原理，即时间局部性和空间局部性。通过预测CPU即将访问的数据和指令，并将其提前存储在