计算机组成原理第三章课件.pdf

计算机组成原理 任课教师：宋 梅 北航北海学院软件与信息工程学院 2013-11-21 1 目录 ☼ 第一章 计算机系统概论 ☼ 第二章 运算方法和运算器 ☼ 第三章 存储系统 ☼ 第四章 指令系统 ☼ 第五章 中央处理器 ☼ 第六章 总线系统 ☼ 第七章 外围设备 ☼ 第八章 输入输出系统 ☼ 第九章 并行组织 2 第3章 存储系统 3.1 存储器概述 3.2 随机读写存储器 3.3 只读存储器和闪速存储器 3.4 高速存储器 3.5 cache存储器 3.6 虚拟存储器 3.7 存储保护 3.1 存储器概述 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存 放程序和数据。 一个二进制代码位是存储器中最小的存储单 位，称为一个存储位或存储元。  由若干个存储元组成一个存储单元，由许多 存储单位组成一个存储器。 3.1.1 存储器分类 ★ 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 ★ 按存储方式分 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 ★ 按存储器的读写功能分：ROM，RAM ★ 按信息的可保存性分：非永久记忆，永久记忆 ★ 按在计算机系统中的作用分： 主存、辅存、高速缓存、控制存储器 3.1.2 存储器的分级结构 示意图  寄存器 •微处理器内部的存储单元  高速缓存 （Cache） •完全用硬件实现主存储器的速度提高  主存储器 •存放当前运行程序和数据，采用半导体存储器构成  辅助存储器 虚拟存储器 虚拟存储器 •磁记录或光记录方式 •磁盘或光盘形式存放可读可写或只读内容 •以外设方式连接和访问 计算机组成原理 6 存储访问的局部性原理  分级结构解决存储器件的容量、速度和价格矛盾  出色效率来源于存储器访问的局部性原理： 处理器访问存储器时，所访问的存储单元在一段时间 内都趋向于一个较小的连续区域中  空间局部：紧邻被访问单元的地方也将被访问  时间局部：刚被访问的单元很快将再次被访问  程序运行过程中，绝大多数情况都能够直接从快速的 存储器中获取指令和读写数据；当需要从慢速的下层 存储器获取指令或数据时，每次都将一个程序段或一 个较大数据块读入上层存储器，后续操作就可以直接 访问快速的上层存储器 计算机组成原理 7 3.1.3 主存储器的技术指标  存储容量 •主存存储容量：以字节B（Byte）为基本单位 •半导体存储器芯片：以位b （Bit）为基本单位 10 •存储容量以2 ＝1024规律表达KB，MB，GB和TB 3 •厂商常以10 ＝1000规律表达KB，MB，GB和TB