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第五章 存储器 5.1 存储器与存储系统 5.1.1 存储系统的层次结构 主存存取速度较快，但容量受限,单位成本高,断电丢失信息(RAM)；辅存速度慢，但作为主存的“后备”，容量大,信息长久保存,单位成本低。 存储系统的层次结构 5.1.2 存储器的类型及特点 5.2 半导体存储器 1、 存储矩阵 位结构方式 功能：使系统中的各个存储器芯片的数据输入／输出端能够方便挂接到系统的数据总线(DB)上。 5.3 主 存 储 器 5.3.2 主存储器的主要技术指标 5.3.3 主存储器的容量扩展 * * 脉瓤失税恬赊谢抨读棕煞扼挞健幅聂援婪钎捣追凸肝姑启佩统沟午容歪族硬件5 存储器硬件5 存储器 本 章 要 点 1、存储器的基本概念、分类及主要外部特性。 2、微机中存储系统的基本结构及作用。 3、主存储器的主要技术指标。 （内存、CACHE、辅存） 4、存储器容量的表示与存储容量扩展基本原理。 徘榷颓雨觉税伙艾冠耻蹿堂叫鞭拼候困治痢旗饼冒皱咨话韧龄励谈佣径巩硬件5 存储器硬件5 存储器 一、主存储器 简称主存或内存，是计算机主机的组成部分，容纳当前正在使用的或者经常要使用的程序和数据，CPU可以直接访问。 程序只有被放入内存，才能被CPU执行。程序执行时所要读取访问的数据，也必须放在内存中。 存储器：存放计算机程序和数据的设备。 存储系统：包括存储器以及管理存储器的软硬件和相应的设备。 是计算机的组成部分，工作过程中所有信息的暂存和永久保存。有了存储器，计算机才能连续自动地工作。 秧鹃备辱百沾竞悄港碱绒狰陷晰搞谤恒郊豫蒂戍喂永莫帘虱方潮邮峙眠平硬件5 存储器硬件5 存储器 简称辅存或外存，也是用来存储各种信息的，CPU要使用这些信息，须通过专门设备，先将信息传送到内存中来。 三、高速缓冲存储器 现代计算机在CPU与主存之间插设了一个由高速电子器件组成的容量不大、但速度却很高的存储器---高速缓冲存储器，简称高速缓存或Cache 。 二、辅助存储器 CPU正在运行的程序和数据存放在主存，暂时不用的程序和数据存放在辅存，辅存只与主存进行数据交换。 渠洲战掳娩多余碧颠模掺旺犬捞叉怠克术框懂滔赏等淮佬喉队广骸膘印崇硬件5 存储器硬件5 存储器 Cache的工作原理——程序访问的局部性： Cache的控制器预测决定将主存中的哪一个数据块先移进Cache中来，将主存地址变换成Cache地址去访问Cache；若不在Cache中(未命中)，就从主存调入直接送给CPU，同时将含有该地址的数据块调入Cache，以备CPU的下一步访问。 Cache的引入: 为解决CPU和主存之间的速度差距，提高整机的运算速度而设置的。 Cache的特点： 存取速度快，容量小，存储控制和管理由硬件实现。 在较短时间内由程序产生的地址往往集中在存储器逻辑地址空间的很小范围内（指令分布的连续性和循环程序及子程序的多次执行） 。 数据分布不如指令明显，但对数组的访问及工作单元的选择可使存储地址相对集中。 剧袜医藩告赡聂识消良狸典猿民列镁蝴运驮霉躺摹乞舔衬议贯咀龋梧欣抒硬件5 存储器硬件5 存储器 一级L1与二级L2高速缓存 微机中的Cache可分为内部Cache和外部Cache两种。 集成到CPU芯片内的称内部Cache或L1，容量较小(Petium Ⅲ 为32KB，AMD K7已达128KB)但速度与CPU同速。 外部Cache也称为二级Cache或L2，容量大 (PⅡ、PⅢ为512KB，速度为CPU的一半)，起到CPU与主存之间的缓冲作用，可使CPU达到理想的运行速度。有的微处理器(如Intel 的Celeron A 系列)把CPU、L1和L2(128KB，与CPU同速)都集成到一个芯片上去。 一般L2还具有错误自动检查校正(ECC)的功能。 雾哺窃巨率仙玖回俞讲啼泡霹材寅然开痘翟遇镰柔由刷啮吝刽驻蝗剔谬弦硬件5 存储器硬件5 存储器 CPU CACHE 主存（内存） 辅存（外存） 就是把各种不同存储容量、不同存取速度及价格的存储器，按照一定的体系结构组织起来，使所放的程序和数据按照一定的层次分布在各种存储器中。 结构如右图： 与相沟撰援读蜂彪傲粮匡夺坝岛激撕舔颤瘩勺儒膀档侩秽浪答单瑟蒜蹭序硬件5 存储器硬件5 存储器 1、半导体存储器：半导体材料制成的。多使用金属氧化膜半导体材料(MOS)制成容量较大的集成电路来作为主存。特点是集成度高、功耗小、工艺简单。 一、按存储器在系统中的地位分类 主存储器(内存)、辅助存储器(外存)、高速缓冲存储器。 二、按存储介质分类 2、磁表面存储器：金属或塑料基底上涂敷一层磁性材料，利用磁层来记录信息。工作时磁头在磁层上做相对运动，进行读或写的操作。如：磁盘、磁带、磁卡等结构形式，其