计算机图形学第5章存储系统详解.ppt

第5章 存储系统是由几个容量、速度和价格各不相同的存储器构成的系统。设计一个容量大、速度快、成本低的存储系统是计算机发展的一个重要课题。 本章重点讨论主存储器的工作原理、组成方式以及运用半导体存储芯片组成主存储器的一般原则和方法，此外还介绍了高速缓冲存储器和虚拟存储器的基本原理。 5.1 存储系统的组成 5.1 存储系统的组成 (2)主存储器 用来存放计算机运行期间所需要的程序和数据，CPU可直接随机地进行读写访问。 (3)辅助存储器 用来存放当前暂不参与运行的程序和数据，以及一些需要永久性保存的信息。CPU不能直接访问它。 5.1 存储系统的组成 2.按存取方式分类 (1)随机存取存储器RAM CPU可以对RAM单元的内容随机地读写访问。CPU对任何一个存储单元的读写时间是一样的，即存取时间是相同的。 (2)只读存储器ROM ROM可以看作RAM的一种特殊方式，存储器的内容只能随机读出而不能写入。 (3)顺序存取存储器SAM SAM的内容只能按某种顺序存取，存取时间与信息在存储体上的物理位置有关。 5.1 存储系统的组成 (4)直接存取存储器DAM 当要存取所需的信息时，第一步直接指向整个存储器中的某个小区域（如磁盘上的磁道），第二步在小区域内顺序检索或等待，直至找到目的地后再进行读写操作。 5.1 存储系统的组成 3.按存储介质分类 (1)磁芯存储器 利用两种不同的剩磁状态表示“1”或“0”。磁芯存储器的特点是信息可以长期存储，不会因断电而丢失；但磁芯存储器的读出是破坏性读出。 (2)半导体存储器 采用半导体器件制造的存储器，主要有双极型（TTL电路或ECL电路）存储器和MOS型存储器两大类。 5.1 存储系统的组成 (3)磁表面存储器 在金属或塑料基体上，涂复一层磁性材料，用磁层存储信息，常见的有磁盘、磁带等。 (4)光存储器 采用激光技术控制访问的存储器，如CD-ROM（只读光盘） 、WORM（CD-R，写一次多次读光盘） 、CD-RW（可读可写光盘）。 5.1 存储系统的组成 4.按信息的可保存性分类 断电后，存储信息即消失的存储器，称易失性存储器。断电后信息仍然保存的存储器，称非易失性存储器。 如果某个存储单元所存储的信息被读出时，原存信息将被破坏，则称破坏性读出。具有破坏性读出的存储器，每当一次读出操作之后，必须紧接一个重写（再生）的操作，以便恢复被破坏的信息。 如果读出时，被读单元原存信息不被破坏，则称非破坏性读出。 5.1 存储系统的组成 5.1.2 存储系统层次结构 为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾，通常把各种不同存储容量、不同存取速度的存储器，按一定的体系结构组织起来，形成一个统一整体的存储系统。 5.1 存储系统的组成 5.1 存储系统的组成 5.2 主存储器的组织 5.2 主存储器的组织 5.2.1 主存储器的基本结构 主存储器通常由存储体、地址译码驱动电路、I/O和读写电路组成。 5.2 主存储器的组织 5.2.2 主存储器的存储单元 位是二进制数的最基本单位，也是存储器存储信息的最小单位。 一个二进制数由若干位组成，当这个二进制数作为一个整体存入或取出时，这个数称为存储字。 存放存储字或存储字节的主存空间称为存储单元或主存单元，大量存储单元的集合构成一个存储体MB，程序和数据都存放在存储体中，它是存储器的核心。 5.2 主存储器的组织 5.2.3 主存储器的主要技术指标 1.存储容量 存储容量是指主存所能容纳的二进制信息总量。对于字节编址的计算机，以字节数来表示容量；对于字编址的计算机，以字数与其字长的乘积来表示容量。 如某计算机的容量为64K×16，表示它有64K个字，每个字的字长为16位，若用字节数表示，则可记为128K字节（128KB）。 5.2 主存储器的组织 2.存取速度 ⑴存取时间Ta 存取时间又称为访问时间或读/写时间，它是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 ⑵存取周期Tm 存取周期又可称作读写周期、访存周期，它是指存储器进行一次完整的读写操作所需的全部时间，即连续两次访问存储器操作之间所需要的最短时间。 5.2 主存储器的组织 一般情况下，Tm?Ta 。这是因为对任何一种存储器，在读写操作之后，总要有一段恢复内部状态的复原时间。对于破坏性读出的存储器，存取周期往往比存取时间要大得多，甚至可以达到Tm＝2Ta，这是因为存储器中