[工学]计算机组成原理ch03.ppt

第三章 内部存储器 冯?诺依曼结构(冯?诺依曼计算机) 存储程序和程序控制 控制器为中心 现代计算机中,存储器处于全机中心地位 1 计算机正在执行的程序和数据均存放在存储器 (除暂存于CPU寄存器) CPU直接从存储器取指令或存取数据 2 计算机系统中输入输出设备数量增多，数据传送速度加快 采用直接存储器存取(DMA)技术和I/O通道技术，在存储器与输入输出系统之间直接传送数据 3 共享存储器的多处理机 利用存储器存放共享数据，实现处理机之间的通信，加强存储器作为全机中心的地位 第三章 内部存储器 中央处理器由高速器件组成，指令的执行速度基本上取决于主存储器的速度 计算机解题能力的提高 应用范围的日益广泛 系统软件的日益丰富 与主存储器的技术发展密切相关 第三章 内部存储器 3.1 存储器概述 3.2 SRAM存储器 3.3 DRAM存储器 3.4 只读存储器和闪速存储器 3.5 并行存储器 3.6 cache存储器 3.1 存储器概述 3.1.1 存储器分类 3.1.2 存储器的分级结构 3.1.3 存储器的技术指标 3.1.1 存储器分类 存储位/存储元 存放一位二进制位的电路或材料单元 存储单元 若干个存储元组成一个存储单元 存储器 若干个存储单元 1. 按存储介质分 半导体存储器：用半导体器件组成的存储器 磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器 2. 按存取方式分 随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关 顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关 3.1.1 存储器分类 3. 按存储内容的可变性分 只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器 随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的半导体存储器 BIOS(CMOS?): ROM?EPROM?E2PROM?FlashROM 4. 按信息易失性分 易失性存储器：断电后信息即消失的存储器 非易失性存储器：断电后仍能保存信息的存储器 5. 按系统中的作用分 主存储器 辅助存储器 高速缓冲存储器 控制存储器 3.1.2 存储器的分级结构 对存储器的要求是：容量大，速度快，(位)成本低 为解决三者之间的矛盾，采用多级存储器体系结构 即高速缓冲存储器、主存储器和外存储器 速度快 容量小 (位)成本高 慢 大 低 3.1.2 存储器分级结构 存储器的用途和特点 3.1.3 主存储器的技术指标 主存储器的性能指标 字 WORD 字节 Byte 字节/秒 Byte/s B/s 位 bit 位/秒 bit/s b/s 字节B或KB或MB或GB或TB 千字节 1KB=210B=1024B 百万字节 1MB=210KB=220B 十亿字节 1GB=210MB=220KB=230B 万亿字节 1TB=210GB=220MB=230KB=240B 1s=1000ms 1ms=1000?s 1?s=1000ns 1ns=10-9s 3.1.3 主存储器的技术指标 可靠性 通常用平均无故障时间MTBF(Mean Time Between Failures)来表征 MTBF指连续两次故障之间的平均时间间隔 MTBF越长，意味着主存的可靠性越高 半导体存储器由于采用大规模集成电路结构，对电磁场及温度等变化的抗干扰性较强，可靠性较高，平均故障时间为几千小时以上 功耗 半导体存储器的功耗包括“维持功耗”和“操作功耗” 在保证速度的前提下应尽可能地减小功耗，特别是要减小“维持功耗” 集成度 指在一片若干平方毫米的芯片上能集成多少个存储位 每个存储位存储一个二进制位，所以集成度常表示为位/片 典型产品的集成度有1K位/片、4K位/片、16K位/片、64K位/片、256K位/片等 超大规模集成电路存储器的集成度达128M位/片, ..., 1Gbit/片 DDR SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)同步动态随机存储器 DIMM(Dual In-line Memory Module)：双面引脚内存 DDR(Double Data Rate)：双数据速率 PC1600 DDR200 PC2100 DDR266 PC2600 DDR333 PC3200 DDR400 DDR: 2bit prefetch DDR333的带宽 外频 = 333/2 (MHz)=166MHz DDR在访问周期的上升下降沿各发送一次数据 位宽=64bit 带宽 =(333/2)MHz*2*64bit/(8bit/Byte) =2600MB/s =2.6GB/s 测验：