《存储器和存储体系》PPT课件

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1、第3章存储器和存储体系存储器概述半导体随机存取存储器半导体只读存储器主存储器的组织并行存储器高速缓冲存储器虚拟存储器存储体系的层次结构9/17/20211南理工紫金学院§3.1存储器概述3.1.1、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。用于存放当前运行

2、的程序和数据。存放当前不参加运行的程序和数据。当需要运行程序和数据时，将它们成批调入内存供CPU使用。9/17/20212南理工紫金学院2．按存取方式分类随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)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,ReadOnlyMemory)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

3、器、存放字符点阵图案的字符发生器等。9/17/20213南理工紫金学院顺序存取存储器(SAM,SequentialAccessMemory)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,DirectAccessMemory)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。9/17/20214南理工紫金学院3．按

4、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。9/17/20215南理工紫金学院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。9/17/20216南理工紫金学院二、主存的组成与

5、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”。9/17/20217南理工紫金学院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

6、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。9/17/20218南理工紫金学院存储单元的编址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。9/17/20219南理工紫金学院2.主存的基本组成9/17/202110南理工紫金学院2n－1MAR译码器存储阵列读放电路写驱动电路MDRn0RDWRDBAB9/17/202111南理工紫金学院3.1.2、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

7、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。存储器所能存储的二进制信息总量。9/17/202112南理工紫金学院存储容量的主要计量单位：1K1M1G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需要根地址线＝210＝1024＝220＝210K＝1048576＝230＝210M＝107374182410＝210＝22020＝228289/17/202113南理工紫金学院2．速度⑴访问时间TA（读写时间、

8、存取时间）从启动一次存储器存取操作到完成该操作所需的时间。读出时间：从存储器接到有效地址开始到产生有效输出所需的时间。写入时间：从存储器接到有效地址开始到数据写入被选中单元为止所需的时间。⑵存取周期TM（存储周期、读写周期）存储器相邻两次存取操作所需的最小时间间隔。9/17/202114南理工紫金学院⑶带宽Bm（存储器数据传输率、