第四章 主存储器.ppt

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1、第四章主存储器1一、存储器概述存储器：存放计算机程序和数据的部件存储系统：包括存储器以及管理存储器的软硬件和相应的设备2存储器的作用计算机真正工作的场所是主存（内存），所有驱动程序、操作系统、工作数据、成品/半成品应用程序必须加载到主存中才能由CPU读取。高速缓存的速度比主存储器快，作为CPU与内存的缓冲区，主要起到平衡CPU与主存这间的速度的作用，有效解决了CPU速度与主存速度的不匹配问题。辅助存储器（如硬盘、软盘）也称为外存，用来存放暂时不参加运行的程序和数据，以及永久存储信息。辅助存储器的容量

2、很大，但存取速度慢，并且不能为CPU直接访问，必须先将其中信息调入主存后，才能为CPU所访问。3存储系统的层次结构CPUCACHE主存（内存）辅存（外存）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。41、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特点存取速度快，容量

3、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）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。52、主存与辅存之间的关系主存:(半导体)优:速度快缺:容量受限,单位成本高,断电丢失信息辅存:(光盘,磁盘)优:容量大,信息长久保存,单位成本低.缺:存取速度慢CPU正在运行的程序和数据存放在主存暂时不用的程序和数据存放在辅存辅存只与主存进行数

4、据交换6二.存储器的分类1.按存储器在计算机系统中的作用分类（1）高速缓冲存储器（Cache）（2）主存储器（3）辅助存储器2.按存取方式分类（1）随机存取存储器RAM（2）只读存储器ROM（3）顺序存取存储器SAM（sequentialAccessMemory）（4）直接存取存储器DAM（DirectAccessMemory）3.按存储介质分类（1）磁芯存储器（2）半导体存储器（3）磁表面存储器（4）光存储器4.按信息的可保存性分类（1）易失性存储器（2）非易失性存储器74.1主存储器处于全机中心

5、地位(1)正在运行的程序和数据存放于存储器中。CPU直接从存储器取指令或存取数据。(2).采用DMA技术或输入输出通道技术，在存储器和输入输出系统之间直接传输数据。(3).多处理机系统采用共享存储器来存取和交换数据。84.2、主存储器分类（1）随机存储器RAM（randomaccessmemory）（易失性存储器）（2）只读存储器ROM（read-onlymemory）（非易失性存储器）（3）可编程序只读存储器PROM（programmableROM）:一次写入，不能修改。（非易失性存储器）（4）可

6、擦除可编程序只读存储器EPROM（erasablePROM）：可用紫外线擦除，擦除后可再次写入。（非易失性存储器）（5）可用电擦除的可编程序只读存储器E2PROM（electricallyEPROM）：可用电改写。（非易失性存储器）94.3主存储器的主要技术指标主存储器的主要性能指标:主存容量、存储器存取时间和存储周期时间。（1）存储容量按字节或按字寻址，容量为多少字节，单位：KB（210），MB（220），GB（230）；地址线数决定最大直接寻址空间大小（n位地址：2n）。（2）存取时间（存储器访

7、问时间）(或读/写时间)（memoryaccesstime）指启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。*读出时间：指从CPU向MEM发出有效地址和读命令开始，直到将被选单元的内容读出为止所用的时间。*写入时间：指从CPU向MEM发出有效地址和写命令开始，直到信息写入被选中单元为止所用的时间。10（3）存储周期时间（又称读/写周期，或访问周期）CPU连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。（目前一般存储器可达几纳秒（ns））114.4主存储器的基本操作主存储器用来暂时存储CPU正在使用的指

8、令和数据，它和CPU的关系最为密切。主存储器和CPU的连接是由总线支持的，连接形式如图4．1所示。12问题：1.如何完成存储器的读操作？2.如何完成存储器的写操作？CPU与主存之间采取异步工作方式，以ready信号表示一次访存操作的结束。2K字×n位13读（取）操作：从CPU送来的地址所指定的存储单元中取出信息，再送给CPU。（1）地址->AR->AB　　CPU将地址信号送至地址总线（2）Read　　　CPU发读命令（3）WaitforMFC等待存储器工作完成信号(