[计算机硬件及网络]04存储器系统.ppt

南理工紫金学院 第4章 存储器系统 本章学习内容 存储器的分类及分层结构 半导体存储器的分类和半导体存储器的组织 辅助存储器的分类及工作原理 §4.1 存储器概述 一、存储器分类 1．按与CPU的连接和功能分类 主存储器（主存、内存） CPU能够直接访问的存储器。 辅助存储器（辅存、外存） CPU不能直接访问的存储器。 高速缓冲存储器（Cache） 是一种介于主存与CPU之间用于解决CPU与主存间速度匹配问题的高速小容量的存储器。Cache用于存放CPU立即要运行或刚使用过的程序和数据。 2．按存取方式分类 随机存取存储器(RAM, Random Access Memory) 存储器任何单元的内容均可按其地址随机地读取或写入，且存取时间与单元的物理位置无关。RAM主要用于组成主存。 只读存储器(ROM, Read Only Memory) 存储器的内容只能随机地读出而不能随便写入和修改。ROM可作为主存的一部分，用于存放不变的程序和数据。ROM还可用作其它固定存储器，如存放微程序的控制存储器、存放字符点阵图案的字符发生器等。 顺序存取存储器(SAM, Sequential Access Memory) 存储器所存信息的排列、寻址和读写操作均是按顺序进行的，没有唯一对应的地址，并且存取时间与信息在存储器中的物理位置有关。如磁带存储器。 直接存取存储器(DAM, Direct Access Memory) 介于RAM和SAM之间的存储器。也称半顺序存储器。典型的DAM如磁盘，当进行信息存取时，先进行寻道，属于随机方式，然后在磁道中寻找扇区，属于顺序 方式。 3．按存储介质分类 磁存储器 由磁性材料制成的存储器。利用磁性材料的两个不同剩磁状态表示二进制的“0”和“1”。早期有磁芯存储器。现多为磁表面存储器，如磁盘、磁带等。 半导体存储器 用半导体器件组成的存储器。根据工艺不同，可分为双极型和MOS型。 光存储器 利用光学原理制成的存储器。通过激光束照在基体表面引起物理或化学的变化，记忆二进制信息。如光盘。 4. 按信息的可保存性分类 易失性存储器 电源掉电后，信息自动丢失。 非易失性存储器 电源掉电后，信息仍能继续保存。 例：下列存储器哪些是易失性的，哪些是非易失性的？ ROM、磁盘、光盘、闪存 除了RAM，都是非易失性。 二、主存的组成与操作 1. 几个概念 存储元件（存储元、存储位） 能够存储一位二进制信息的物理器件。存储元是存储器 中最小的存储单位。 作为存储元的条件： ① 有两个稳定状态，对应二进制的“0”、“1” 。 ② 在外界的激励下，可写入“0”、“1”。 ③ 能够识别器件当前的状态。即可读出所存的“0”、“1”。 存储单元 由一组存储元件组成，可以同时进行读写。 存储体（存储阵列） 把大量存储单元电路按一定形式排列起来，即构成存储体。存储体一般排列成阵列形式，所以又称存储阵列。 存储单元的地址 存储体中每个存储单元被赋予的一个唯一的编号，该编号就是存储单元的地址。每个存储单元被赋予的一个唯一的编号，该编号就是存储单元的地址。当访问某存储单元时，必须首先给出该存储单元的地址。 存储单元的编址 ① 按字节编址：相邻的两个单元是两个字节。 ② 按字编址：相邻的两个单元是两个字。 例：一个32位字长的按字节编址计算机，一个存储器字中包含四个可单独寻址的字节单元，当需要访问一个字，即同时访问4个字节时，可以按地址的整数边界进行存取。即每个字的编址中最低2位的二进制数必须是“00” ，这样可以由地址的低两位来区分不同的字节。 2. 主存的基本组成 3. 主存与CPU的连接及主存的操作 三、存储器的主要性能指标 1．存储容量： 存储容量的表示： ①在以字节为编址单位的机器中，常用字节表示存储容量。 例如：4MB表示主存可容纳4兆个字节信息。 ②对于存储器芯片，用存储单元数×每个单元的位数表示。 例如：512k×16位，表示主存有512k个单元，每个单元为 16位。 存储容量的主要计量单位： 1K 1M 1G 容量与存储器地址线的关系: 1K 需要 根地址线 1M 需要 根地址线 256M 需要