计算机组成原理第四章研究.ppt

第二篇 计算机系统硬件结构 第四章 存储器 4.1 概述 4.2 主存储器 4.3 高速缓冲存储器 4.4 辅助存储器 本章重点 1、存储器的分类 2、随机存储器、只读存储器、高速缓冲存储器 *3、存储器与CPU的连接、存储器芯片的扩展 *4、存储器的校验 1） 半导体存储器 用半导体器件来存取数据，目前普遍采用。 特点：体积小，功耗低，速度快，具有电易失性。常用作主存（内存）。 2） 磁表面存储器 用磁材料构成的磁层来存取信息，磁层需要依附在某种基体上，常根据基体的形状为磁表面存储器取名。如：磁盘、磁带等。 特点：非电易失性，容量大，位价低，速度慢。常用作辅存（外存）。 半导体 vs 磁表面 3）光盘存储器 用磁光材料作为存储介质，用激光学原理进行读/写，基体为塑料圆盘。 特点：非电易失性，存储容量大，耐用性好，可靠性高，速度比硬盘低，常用作硬盘的后备存储器。  计算机系统常用存储器分类图：  SRAM RAM DRAM 掩膜ROM（MROM） 主存储器 PROM（一次性） ROM EPROM EEPROM FLASHROM（U盘）存储器 磁盘 辅助存储器 磁带  光盘 高速缓存 —— Cache等 二、存储系统的层次结构 思考：你如何衡量存储器的好坏？ 为什么要引入存储系统的层次结构？ 1. 存储器的重要性及要求： 重要性不言而喻。 使用者理想中的要求：尽可能快的读写速度，尽可能大的存储容量，尽可能低的成本费用。 实际情况：没有任何一种存储器能同时满足上述三种要求。 2. 解决方案：　 选用成本不同的、存储容量不同的、读写速度不同的多种存储介质，按一定的层次结构组织成一个统一的存储器系统，使每种介质充分发挥各自在速度、容量、成本方面的优势，从而达到综合的最优性能。 这样一个存储整体称为“存储系统”。 存储系统结构框图： 传统的存储系统采用四级宝塔形结构，如下图 1) 通用寄存器组：处于CPU内部。其速度最快、容量最小、位价最高，但由于容量太小，并不被看成是独立的存储级。 2） 高速缓存（Cache）：为了缓解主存与CPU之间的速度之差，主存与CPU之间增设了一个缓冲存储器。 其容量比通用寄存器组大得多，比主存小得多，速度接近CPU，位价介于寄存器与主存之间。 3） 主存：是存储系统的核心，是计算机自动运行程序必不可少的功能部件。因此，计算机对主存的要求是比较高的，但在目前的存储技术水平下，主存只能做到容量比较大、速度比较快、位价适中，仍然远远满足不了CPU运行程序的要求。 4） 辅助存储器（外部存储器）：为了存放大量备用的程序和数据，在主机之外设置了一级辅助存储器，其容量比主存大得多，速度比主存慢得多，但位价也便宜得多。 4. 存储系统的工作： 存储系统的工作主要体现在两个层次上： Cache—主存层次： 计算机在运行程序访存时，有一段时间内集中访问一小片区域的