第五章 存储系统及半导体存储器.ppt

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1、第五章存储系统及半导体存储器主要内容半导体存储器的分类与简介CPU与存储器的连接微机中存储系统的结构存储器的分类1、按构成存储器件和存储介质分：磁芯存储器、半导体存储器、光电存储器、磁膜、磁表面存储器等。2、按存取方式分：RAM、ROM、串行访问存储器3、按在计算机中作用分：内存、外存、缓存等。第一节：存储器简介一、存储器的分类1.按存储介质分类（1）用半导体器件做成的存储器称为半导体存储器，按制造工艺可把半导体存储器分为双极型、CMOS型、HMOS型等类别。（2）用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，如磁盘存储器和磁带存储器等。（3）用光学材料做成的存储器称为光

2、表面存储器，如光盘存储器。2.按存储器的存取方式分类（1）只读存储器ROM：ROM中所存储的内容是固定不变的，即只能读出不能写入。ROM一般用来存放微机的系统管理程序、监控程序等。（2）随机存取存储器RAM：RAM中的任意一个存储单元都可被随机读写，且存取时间与存储单元的物理位置无关，读写速度较快。RAM主要用来存放输入、输出数据及中间结果并与外存储器交换信息。（3）顺序存取存储器（SAM）：SAM只能按照某种次序存取，即存取时间与存储单元的物理位置有关。由于按顺序读写的特点以及工作速度较慢，常用作外存存储器，例如磁带就是一种典型的顺序存储器。（4）直接存取存储器（

3、DMA）：DMA在存取数据时不必对存储介质做完整的顺序搜索而可以直接完成主存－外设之间的数据存取。3.按信息的可保存性分类根据存储器信息的可保存性可将存储器分为易失性存储器和非易失性存储器。断电后信息将消失的存储器为易失性存储器，如半导体介质的RAM。断电后仍保持信息的存储器为非易失性存储器，如半导体介质的ROM、磁盘、光盘存储器等。4.按在微机系统中的作用分类（1）主存储器：用来存放当前正在运行的程序和数据，位于主机内部。CPU通过指令可以直接访问主存储器。现代微机大多采用半导体存储器。（2）辅助存储器：用来存储CPU当前操作暂时用不到的程序或数据，位于主机外部，

4、CPU不能直接用指令对外存储器进行读写操作。辅助存储器主要有磁带、磁盘和光盘等。（3）高速缓冲存储器Cache：是计算机系统中的一个高速小容量的存储器，位于CPU和内存之间。高速缓存主要由高速静态RAM组成。5.按制造工艺分类半导体存储器可根据制造工艺的不同，分为双极型（如TTL）、MOS型等类存储器。双极型存储器集成度低，功耗大，价格高但速度快；MOS型存储器集成度高，功耗低，速度较慢但价格低。MOS型存储器还可进一步分为NMOS（N沟道MOS）、HMOS（高密度MOS）、CMOS（互补型MOS）等不同工艺产品。其中，CMOS电路具有功耗低、速度快的特点，在计算机

5、中应用较广。存储器的分类为了和CPU配合需要，要有一个兼有大容量、高速度和低成本的存储系统，应在系统结构设计上综合利用各种存储工艺的特长，产生了多层存储结构概念。如左图。从图中看出：由上而下分三个层次：高速缓冲、主内存、辅助存储器。容量逐级增大，速度逐级降低，成本越小。整体结构可看成层次：主存－辅助存储层次、高速缓冲器(Cache)－主存层次。1、主存－辅助存储层次特点：其速度接近于主存速度，容量接近于辅存容量。使用时可把主、辅看成统一整体，可用比主存实际容量大得多得逻辑地址编写程序。2、Cache－主存层次特点：Cache－主存层次以弥和CPU与主存得速度差距。

6、Cache速度能满足CPU要求，容量靠主存满足，因此，该层次解决了速度与成本得矛盾。二、多层存储结构概念三、存储器主要性能指标存储器的主要性能指标反映了计算机对它们的要求，计算机一般对存储系统提出如下性能指标要求：1.存储容量是指存储器可以存储的二进制信息总量。目前使用的存储容量达MB（兆字节）、GB（千兆字节）、TB（兆兆字节）或更大的存储空间。存储容量通常以字节（Byte）为单位来表示，各层次之间的换算关系为：1KB=210B=1024B；1MB=220B=1024KB；1GB=230B=1024MB；1TB=240B=1024GB2.存取速度存储器的存取速度

7、可以用存取时间和存取周期来衡量。（1）存取时间：是指完成一次存储器读/写操作所需要的时间，故又称读写时间。具体是指从存储器接收到寻址地址开始，到取出或存入数据为止所需要的时间。（2）存取周期：是连续进行读/写操作的所需的最小时间间隔。当CPU采用同步时序控制方式时，对存储器读、操作的时间安排，应不小于读取和写入周期中的最大值。这个值也确定了存储器总线传输时的最高速率。3.价格存储器的价格也是人们比较关心的指标。一般来说，主存储器的价格较高，辅助存储器的价格较低。存储器总价格正比于存储容量，反比于存取速度。速度较快的存储器，其价格也较高，容量也不可能太大。因此，容