第2篇 存储系统2222.ppt

第2章存储系统 2.1存储器与存储系统 2.1.1 存储系统的概念 2.1.2 存储器的分类 从CPU的角度来看，n种不同的存储器（M1～Mn）在逻辑上是一个整体。其中：M1速度最快、容量最小、位价格最高；Mn速度最慢、容量最大、位价格最低。整个存储系统具有接近于M1的速度，相等或接近Mn的容量，接近于Mn的位价格。在多级存储层次中，最常用的数据在M1中，次常用的在M2中，最少使用的在Mn中。 从CPU的角度来看，n种不同的存储器（M1～Mn）在逻辑上是一个整体。其中：M1速度最快、容量最小、位价格最高；Mn速度最慢、容量最大、位价格最低。整个存储系统具有接近于M1的速度，相等或接近Mn的容量，接近于Mn的位价格。 在计算机的多级存储系统中可分中两个存储系统： （1）Cache存储系统 （2）虚拟存储系统 2.2 2.1.2 存储器的分类 1.按存储器在计算机系统中的作用分类 ⑴高速缓冲存储器 高速缓冲存储器用来存放正在执行的程序段和数据。高速缓冲存储器的存取速度可以与CPU的速度相匹配。 ⑵主存储器 主存用来存放计算机运行期间所需要的程序和数据。 ⑶辅助存储器 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。辅存设在主机外部，CPU不能直接访问它。 3直接存取存储器DAM DAM既不像RAM那样能随机地访问任一个存储单元，也不像SAM那样完全按顺序存取，而是介于两者之间。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；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。如硬盘。 按介质来分 1半导体存储器 半导体RAM存储的信息会因为断电而丢失。主存、高速缓存为半导体存储器。 2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。 3光存储器 采用激光技术控制访问的存储器，一般分为只读式、一次写入式、可读写式3种，它们的存储容量都很大，是目前使用非常广泛的辅助存储器。 地址译码驱动电路实际上包含译码器和驱动器两部分。译码器将地址总线输入的地址码转换成与之对应的译码输出线上的有效电平，以表示选中了某一存储单元，然后由驱动器提供驱动电流去驱动相应的读写电路，完成对被选中存储单元的读写操作。 I/O和读写电路包括读出放大器、写入电路和读写控制电路，用以完成被选中存储单元中各位的读出和写入操作。 2.2.2 主存储器的主要技术指标 1.存储容量 如某机的主存容量为64K×16位，表示它有64K个存储单元，每个存储单元的字长为16位，若改用字节数表示，则可记为128K字节（128KB）。 2.存取速度 ⑴ 存取时间Ta 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。显然Ta越小，存取速度越快。 ⑵ 存取周期Tm 存取周期又可称作读写周期，是指主存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。显然，一般情况下，Tm＞Ta。这是因为对于任何一种存储器，在读写操作之后，总要有一段恢复内部状态的复原时间。 ⑶ 主存带宽Bm 主存的带宽又称为数据传输率，表示每秒从主存进出信息的最大数量，单位为字每秒或字节每秒或位每秒。 3.可靠性 可靠性是指在规定的时间内，存储器无故障读写的概率。通常，用平均无故障时间MTBF来衡量可靠性。 4.功耗 它反映了存储器件耗电的多少，同时也反映了其发热的程度。通常希望功耗要小，这对存储器件的工作稳定性有好处。大多数半导体存储器的工作功耗与维持功耗是不同的，后者明显小于前者。 2.3 RAM与ROM 2.3.1 RAM是如何存储信息的 2.3.2 动态RAM的刷新 2.3.3 ROM的分类 1. 6管SRAM记忆单元电路 SRAM记忆单元是用双稳态触发器来记忆信息的。从下图可以看出，T1～T6管构成一个记忆单元的主体，能存放一位二进制信息，其中：T1、T2 管构成存储信息的双稳态触发器；T3、T4管构成门控电路，控制读写操作；T5、T6是T1、T2管的负载管。 SRAM的存取速度快，但集成度低，功耗也较大，所以一般用来组成高速缓冲存储器或小容量主存系统。 6管SRAM记忆单元电路 2.单管DRAM记忆单元 进一步减少记忆单元中MOS管的数目，可形成单管DRAM记忆单元。 单管动态记忆单元由一个MOS管T1和一个存储电容C构成。 显