信息存储材料1.pptVIP

第四章 信息存储材料 本章主要介绍： 半导体存储器 磁性材料存储器 光存储器 信息存储材料指能够用于纪录和存储信息的材料。 这类材料在外场（光、电、磁、热等）作用下，其物理性质或状态将发生突变，变化后的状态可以保持较长的时间。 传感材料与存储材料的区别 传感材料在外场作用下其物理性质会发生与外场强度相关的变化，外场撤出后立即恢复以前的状态。 存储材料在外场作用下其物理性质发生突变，外场撤出以后不会立即恢复。 存储器就是用来存储程序和数据的硬件。 存储体系是指由各具特色、不同类型的存储器构成相互依存、相互支持的多个层次，以及与此相关的软、硬件。 单一品种的存储器不能同时满足计算机系统的各项要求，而存储体系可以较好地做到统筹兼顾，充分发挥整体优势。 信息的输入与输出 总线的基本概念 总线就是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电气和机械特性，使计算机系统内部的各部件之间以及外部的各系统之间建立信号联系，进行数据传递和通信。 按照总线内部信息传输的性质 ，总线可分为 按照总线在系统结构中的层次位置 ，总线可分为 存储器的分类 1、按存储介质分（可分3种）： 半导体存储器、磁存储器和光存储器。 2、按存取方式分： 随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、顺序存取存储器（SAM）和直接存取存储器（DAM）。 3、按信息的可保护性分： 易失性存储器和非易失性存储器。 4、按所处位置及功能分： 内存（主存）：位于主机内部，具有总线地址，可以被CPU直接访问。 外存（辅存）：位于主机外部，只有调入内存，CPU才能应用，起后备辅助作用。 注：半导体ROM、RAM用于主存，磁盘、光盘用于外存。 存储体系与层次结构 1、计算机对存储系统的要求： 容量、读写速度、价格、支持系统启动和开发的能力、安全性和后备存储能力。 2、存储体系的形成： 从用户角度分析：容量、速度与价格 主存RAM的速度、ROM的固化(减少错误率)、外存独立的存储及容量形成了三个层次结构 存储系统的层次结构 根据各种存储器的存储容量、存取速度和价格比的不同，将它们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。 按照存储器在计算机系统中作用的不同，可将它们划分为主存储器（内存）、辅助存储器（外存）和高速缓冲存储器等。 计算机对存储器的要求： 容量大、速度快、成本低 主存和高速缓存之间的关系 Cache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,在cpu和主存之间插入的由高速电子器件组成的容量不大,但速度很高的存储器作为缓冲区。 Cache特点 存取速度最快，容量小，存储控制和管理由硬件实现。 Cache工作原理——程序访问的局部性 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）这种对局部的存储器地址频繁访问，而对此范围以外的地址范围甚少的现象就成为程序访问的局部性。 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。 存储器与CPU接口的基本技术 存储器的（半导体）主要性能指标 1、存储器容量：存储器以字节为单元，每个单元包含8位二进制数。存储器存储单元的多少由地址码的位数确定。即n位地址码，可译码2n个不同的地址。 2、存取时间与存取速度：或称存取周期。计算机的运行速度与存储器的存取周期有着直接的关系，存取周期越短，计算机运行的速度越快。 存储器系统的存取周期、存取路径中的缓冲器以及地址/数据线的延时都对存取速度产生影响。 3、功耗：半导体存储器属于大规模集成电路，集成度高，体积小，散热不容易，因此在保证速度的前提下应尽量减少功耗。 4、可靠性：是指存储器对电磁场、温度变化等因素千万干扰的抵抗能力（或称电磁兼容性），以及在高速使用时也能正确存取（或称动态可靠性）。 5、集成度：存储器的集成度越高，构成相同容量的存储器芯片数就越少。集成度常以“位/片”表示，也用“字节/片”表示，动态存储器的集成度高于表态存储器，这也是动态存储器普遍用做微型计算机主存的原因。 6、其它：通常考虑输入/输出电平是否与外电路兼容，对cpu总线负载能力的要求，使用是否方便灵活以及成本价格等。 性能/价格比?? 性能主要包括存储容量、存取速度可可靠性三项指标。性价比是一项综合性指标，对不同用途的存储器要求不同。例如，对外存，要求存储容量大；对高速缓存，则要求速度快。?? 在满足性能要求的条件下，尽量选择价格便宜的存储器。