第6章 存储器系统与设计

第6章 存储器系统与结构 章6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 存储系统的组成 主存储器的组织 随机存储器RAM 随机存储器RAM 只读存储器ROM 只读存储器ROM 存储器接口技术 高速缓冲存储器 提高主存储器读写的技术

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6.1存储系统的组成 6.1存储系统的组成存储器(Memory)是计算机的重要组成部件，用以存放程序( 存储器(Memory)是计算机的重要组成部件，用以存放程序(由指令 构成)、数据等信息。 )、数据等信息 构成)、数据等信息。 存储器根据其在计算机系统中的地位和位置可分为主存储器(内存) 存储器根据其在计算机系统中的地位和位置可分为主存储器(内存) 和辅助存储器(外存)。 和辅助存储器(外存)。

6.1.1存储器分类 6.1.1存储器分类按存储介质分类 按存取方式分 按信息可保存性分 按在计算机中的作用分

1.按存储介质分类 1.按存储介质分类 主要有半导体存储器、磁表面存储器(包括磁带、磁鼓、硬磁盘、 主要有半导体存储器、磁表面存储器(包括磁带、磁鼓、硬磁盘、软 磁盘等)和光存储器(光盘) 磁盘等)和光存储器(光盘)等。

RAM

ROM ROM ROM PROM ROM EPROM ROM E2 PROM Flash

RAM DRAM

RAM DRAM

2.按存取方式分 2.按存取方式分 随机存取存储器( Memory)又称读写存储器。 随机存取存储器(Random Access Memory)又称读写存储器。 静态RAM RAM( 简称SRAM SRAM) 静态RAM(Static RAM, 简称SRAM) 动态RAM RAM( 简称DRAM DRAM) 动态RAM(Dynamic RAM, 简称DRAM) 只读存储器(Read Only Memory,简称ROM)。 只读存储器( Memory, ROM)。 掩模式ROM(简称ROM) ROM(简称 掩模式ROM(简称ROM) 可编程序只读存储器PROM(Progammable ROM) 可编程序只读存储器PROM(Progammable 可改写的只读存储器EPROM(Erasable 可改写的只读存储器EPROM(Erasable Programmable ROM) 3.按信息可保存性分 3.按信息可保存性分 易失性存储器：断电后，存储信息即消失的存储器， RAM等 易失性存储器：断电后，存储信息即消失的存储器，如RAM等。 非易失性存储器：断电后，存储信息仍然保存的存储器， ROM、 非易失性存储器：断电后，存储信息仍然保存的存储器，如ROM、磁表面存 储器和光存储器等。 储器和光存储器等。 4.按在计算机中的作用分 4.按在计算机中的作用分

6.1.2 存储系统层次结构

Cache-主存存储层次(Cache存储系统) 主存存储层次( 存储系统) 主存存储层次 存储系统

特点 Cache存储系统是为解决主存速度不足而提出来的。 存储系统是为解决主存速度不足而提出来的。 存储系统是为解决主存速度不足而提出来的 和主存之间， 在Cache和主存之间，增加辅助硬件，让它们构成一个整体。 和主存

之间 增加辅助硬件，让它们构成一个整体。 的速度， 从CPU看，速度接近 看 速度接近Cache的速度，容量是主存的容量，每数据位价 的速度 容量是主存的容量， 格接近于主存的价格。 格接近于主存的价格。 解决了速度与成本之间的矛盾。 解决了速度与成本之间的矛盾。 Cache存储系统全部用硬件来调度，故它对系统程序员和应用程序员 存储系统全部用硬件来调度， 存储系统全部用硬件来调度 都是透明的。 都是透明的6

主存-辅存存储层次(虚拟存储系统) 主存-辅存存储层次(虚拟存储系统)

特点 虚拟存储系统是为了解决主存容量不足而提出来的。 虚拟存储系统是为了解决主存容量不足而提出来的。 在主存和辅存之间，增加辅助的软硬件，让它们构成一个整体。 在主存和辅存之间，增加辅助的软硬件，让它们构成一个整体。 从CPU看，速度接近主存的速度，容量是辅存的容量，每数据位价格 看 速度接近主存的速度，容量是辅存的容量， 接近于辅存的价格。 接近于辅存的价格。 解决了速度与成本之间的矛盾。 解决了速度与成本之间的矛盾。 虚拟存储系统需要通过操作系统来调度，它对系统程序员是不透明的， 虚拟存储系统需要通过操作系统来调度，它对系统程序员是不透明的， 但对应用程序员是透明的。 但对应用程序员是透明的。7

6.2 主存储器的组织 主存储器是整个存储系统的核心， 主存储器是整个存储系统的核心，它用来存放计算机运行期间所需 要的程序和数据等。 要的程序和数据等。 CPU可直接随机地对它进行访问。 可直接随机地对它进行访问。 可直接随机地对它进行访问 6.2.1 主存储器的基本结构

6.2.2 主存储器的单元 存放存储字或存储字节的主存空间称为存储 单元或主存单元， 单元或主存单元，大量存储单元的集合构成 一个存储体。 一个存储体。 为了区别存储体中各个存储单元，必须对其 为了区别存储体中各个存储单元， 逐一编号。 逐一编号。 存储单元的编号称为地址， 存储单元的编号称为地址，地址和存储单元 之间存在着一一对应的关系。 之间存在着一一对应的关系。 对于字节编址的计算机， 对于字节编址的计算机，最小寻址单位是一 个字节， 个字节，相邻的存储单元地址指向相邻的存 储字节。 储字节。 对于字编址的计算机， 对于字编址的计算机，最小寻址单位是一个 相邻的存储单元地址指向相邻的存储字。 字，相邻的存储单元地址指向相邻的存储字。 存储单元是CPU对主存可访问操作的最小存 存储单元是 对主存可访问操作的最小存 储单位。 储单位。

808600000H 00001H 00002H

FFFFFH

6

.2.3 主存储器的主要技术指标 P170 1.存储容量 存储容量 存储容量是存储器的一个重要指标。 存储容量是存储器的一个重要指标。 存储容量是指存储器可以存储的二进制信息量： 存储容量是指存储器可以存储的二进制信息量： 字数× 存储容量 = 字数×字长 PC中存储器是以字节(8 位)进行编址，一个字节是“基本”的字 中存储器是以字节( 进行编址，一个字节是“基本” 中存储器是以字节 长。 2.最大存取时间 最大存取时间 从接收到寻找存储单元的地址码开始， 从接收到寻找存储单元的地址码开始，到它取出或存入数据为止所需 的时间。 的时间。 通常手册上给出这个参数的上限值，称为最大存取时间。 通常手册上给出这个参数的上限值，称为最大存取时间。 半导体存储器的最大存取时间为几ns到几百 到几百ns。 半导体存储器的最大存取时间为几 到几百 。 3.可靠性 可靠性 可靠性是指存储器对电磁场及温度等变化的抗干扰性。 可靠性是指存储器对电磁场及温度等变化的抗干扰性。 平均无故障时间( 万小时以上)。 平均无故障时间(为1万小时以上)。 万小时以上 4.其它指标 其它指标 存储器的体积大小、功耗、工作温度范围、成本高低等。 存储器的体积大小、功耗、工作温度范围、成本高低等。10

随机存储器RAM 6.3 随机存储器RAM MOS集成电路工艺简单、功耗低、集成度高、价格便宜 集成电路工艺简单、 集成电路工艺简单 功耗低、集成度高、 按其信息存储方式可分为静态RAM(SRAM)和动态 按其信息存储方式可分为静态 ( )和动态RAM(DRAM)两大 ( ) 类 静态RAM 6.3.1 静态RAM P170 1.基本存储电路 1.基本存储电路

为负载管， 构成双稳态电路，当行选择X和列选择Y为高时， V2,V4为负载管，V1,V3构成双稳态电路，当行选择X和列选择Y为高时， 导通，可进行数据的输入和输出。 V5,V6,V7,V8导通，可进行数据的输入和输出。11

2.RAM原理 2.RAM原理

P171

A0 A1 A2 A3 /CS /WE

16X1

D

A3-A0: A3-A0:地址输入 数据输入/ D:数据输入/输出 /CS: /CS:片选择 /WE: /WE:写允许16× SRAM原理图 图6-7 16×1 SRAM原理图12

3.Intel 2 …… 此处隐藏：3518字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……