存储器与存储系统.ppt

CH 4 存储器与存储系统 主存主要技术指标、层次结构 主存扩展 CACHE结构 虚拟存储器管理方式 教学目的与要求 掌握主存储器的分类、主要技术指标和基本操作 理解SRAM和DRAM的读写工作原理 重点掌握主存储器的扩展 掌握DRAM的刷新方式 掌握存储系统的组成 掌握cache的概念和cache的组成结构和替换计算方法 CH 4 存储器与存储系统 4.1 存储器概述 4.2 主存储器 4.3 并行存储器 4.4 虚拟存储器 4.5 高速缓冲存储器（Cache） 4.6 存储保护 CH 4 存储器与存储系统 4.1 存储器概述 4.1.1 存储器的基本概念 4.1.2 存储器的分类 4.1.3 存储器的性能指标 4.1.4 存储器的层次结构 4.2 主存储器 4.3 并行存储器 4.4 虚拟存储器 4.5 高速缓冲存储器（Cache） 4.6 存储保护 4.1.1 存储器的基本概念 存储器是计算机的一种具有记忆功能的部件，用来存放程序、数据、符号等信息。 存储器可分为内存储器和外存储器。 内存储器简称内存，也可称为主存，设在主机内部。 而磁盘磁带等存储设备设在主机外部，属外存储器，简称外存或叫辅助存储器或辅存。 分类 1、按存储介质分 半导体、磁表面、光存储器 2、按存取分 顺序存储器、随机存储器（直接） 4.1.2 存储器的分类 4.1.3 存储器的性能指标 存储容量 存储容量是指一个功能完备的基本存储体能汇集的最大二进制信息量。 容量=主存储器存储单元总数×存储字长 4.1.3 存储器的性能指标 存取时间和存取周期 信息存入存储器的操作叫写操作。从存储器取出信息的操作叫读操作。读、写操作统称做“访问”。 从存储器接收到读（或写）申请命令到从存储器读出（或写入）信息所需的时间称为存储器访问时间（Memory Access Time）或称存取时间，用表示TA。 存取周期指存储器能进行连续访问所允许的最小时间间隔，用表示TM。 频宽：存储器被连续访问时，每秒钟传送信息的位数用BM表示，单位：位／秒。 W为存储器的数据宽度 4.1.3 存储器的性能指标 价格 设C是具有S位存储容量的存储器总价格，则P表示每位价格。 总价格C与存储器容量S成正比，还与存取时间或存取周期成反比 可靠性 存储器的可靠性是指在规定时间内存储器无故障工作的情况，一般用平均无故障时间衡量。平均无故障时间（MTBF）越长，表示存储器的可靠性越好。 4.1.4 存储器的层次结构 分层原因 衡量存储器有三个指标：容量,速度和价格/位。 用单一的存储器很难同时满足三个指标。因为存取时间越短，每位的价格就越高；容量越大，每位的价格就越低；容量越大，存取时间就越长。 这必须用存储系统来实现。存储系统不是硬件的简单堆积，是硬件与软件相结合的方法连接起来成为一个系统。这个系统对应用程序员透明，并且，从应用程序员看它是一个存储器，这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器，存储器容量与容量最大的那个存储器相等或接近，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。 4.1.4 存储器的层次结构 分层存储的信息 当前正在被CPU使用的现行程序、必要的操作系统或经常被CPU使用的或实时性要求很高的“活跃”程序 分布在容量有限但速度很快、每位价格较高的主存里 曾被使用过并暂时不会被使用或只有特殊情况出现时才会使用的或相当时间范围内不会被使用的属于“静止、待命”的程序 放在容量大但速度慢、每位价格较低的辅助存储器上 4.1.4 存储器的层次结构 分层结构 分层结构 1、主存---辅存 解决存储器的容量 2、CACHE ----主存 解决存储器速度 CH 4 存储器与存储系统 4.1 存储器概述 4.2 主存储器 4.2.1 主存储器的基本结构和操作 4.2.2 半导体随机存储器 4.2.3 主存扩展 4.3 并行存储器 4.4 虚拟存储器 4.5 高速缓冲存储器（Cache） 4.6 存储保护 4.2.1 主存储器的基本结构和操作 主存基本结构 存储体阵列 地址译码驱动系统 读写控制与输入/输出电路 4.2.1 主存储器的基本结构和操作 读操作：存储器→CPU CPU把信息字的地址送到AR,经地址总线送往主存储器. CPU发读(Read)命令. CPU等待主存储器的Ready回答信号,Ready为 1,表示信息已读出经数据总线,送入DR 写操作：CPU→存储器 CPU把信息字的地址送到AR，经地址总线送往主存储器,并将信息字送往DR. CPU发写(Write)命令. CPU等待主存储器的Ready回答信号,Ready为 1,表示信息已从DR经数据总线写入主