存储器和高速缓存技术课件.ppt

《存储器和高速缓存技术课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章存储器和高速缓存技术14.1存储器和存储器件4.1.1存储器的分类存储器根据用途和特点可以分为两大类：1.内部存储器，简称为内存或主存快速存取容量受限制2.外部存储器，简称为外存容量大速度慢24.1.2微型计算机内存的行列结构字节机制存储的基本单位为什么采用行列结构332行×32列组成的矩阵和外部的连接:44.1.3选择存储器件的考虑因素①易失性②只读性③存储容量④速度⑤功耗54.1.4随机存取存储器RAM主要特点:既可读又可写分类：RAM按其结构和工作原理分为：静态RAM即SRAM动态RAM即DRAM61.SRAM速度快不需要

2、刷新片容量低功耗大2.DRAM片容量高需要刷新7(1)DRAM器件原理(2)DRAM的刷新和DRAM控制器刷新的方法DRAM控制器功能：①时序功能②地址处理功能③仲裁功能8DRAM控制器的原理图94.1.5只读存储器ROMROM的特点：只许读出不许写入ROM器件的优点：结构简单，所以位密度高。具有非易失性，所以可靠性高10ROM的分类根据信息的设置方法，ROM分为5种：掩膜型ROMMOS型双极型可编程只读存储器PROM可擦除可编程只读存储器EPROM可用电擦除的可编程只读存储器E2PROM闪烁存储器（flashmemory）11闪烁存储

3、器的特点：非易失性可靠性高速度大容量擦写灵活性12闪烁存储器的分类：按擦除和使用的方式，闪烁存储器有三种类型：整体型块结构型带自举块型13闪烁存储器的命令：读命令读标识码命令准备擦除和擦除命令验证擦除的命令准备编程、编程以及编程验证命令复位命令144.1.6存储器在系统中的连接考虑和使用举例1.存储器和CPU的连接考虑①高速CPU和较低速度存储器之间的速度匹配问题。②CPU总线的负载能力问题。③片选信号和行地址、列地址的产生机制。15存储器芯片片选信号的构成方法：全译码法▪适用于组合容量较大的存储器▪结构复杂部分译码法线译码法▪适用于容量

4、较小的存储器▪结构简单162.SRAM的使用举例图16Kb×8静态RAM模块17上图中4个4Kb×8的芯片构成16KB的SRAM子系统，这个子系统分为两部分：4Kb×8的存储模块总线驱动器和外围电路两点说明：关于片选信号CE#和数据线关于写信号WE#183.DRAM和DRAM控制器的使用举例动态RAM控制器8203和2164的连接关系194.1.7存储器的数据宽度扩充和字节数扩充（1）存储器容量的扩充体现在两方面：数据宽度的扩充字节数的扩充（2）数据宽度扩充和字节数扩充的方法20扩充存储器的数据宽度21扩充存储器的字节容量224.2微型机

5、系统中存储器的体系结构4.2.1层次化的存储器体系结构1.层次化总体结构层次化的概念层次化的优点层次化的实现23存储器的层次化总体结构242.内存的分区结构内存分为：基本内存区(conventionalmemory)高端内存区(uppermemory)扩充内存区(expandedmemory)扩展内存区(extendedmemory)25PC机的内存组织26基本内存区的组织27高端内存区的组织28用高端内存区64KB映射扩充内存的1个页组294.2.216位和32位微机系统的内存组织1.16位微机系统的内存组织8086用20位地址总线

6、寻址1MB存储空间，由两个存储体组成：奇地址存储体偶地址存储体16位CPU对存储器的访问分为：按字节访问按字访问3016位微机系统的内存组织312.32位微机系统的内存组织32334.3高档微机系统中的高速缓存技术4.3.1Cache概述Cache系统包含三个部分：Cache模块主存Cache控制器34Cache系统的框图35区域性定律时间区域性空间区域性364.3.2Cache的组织方式（1）按照主存和Cache之间的映像关系，Cache有三种组织方式。即：全相联方式直接映像方式组相联方式（2）三种组织方式的优缺点37Cache的三种

7、组织方式38全相联Cache的例子39直接映像Cache的例子40组相联Cache的例子414.3.3Cache的数据更新方法两类一致性问题：1.数据丢失问题解决方法：①通写式(writethrough)②缓冲通写式(bufferedwritethrough)③回写式(writeback)422.数据过时问题解决方法：①总线监视法②硬件监视法③划出不可高速缓存存储区法④Cache清除法434.3.4Cache控制器82385Cache控制器82385的管理体现于以下几方面：Cache和主存的映像关系处理未命中Cache时的处理Cach

8、e的数据更新441.82385控制的直接映像方式Cache系统82385工作于直接映像方式时Cache目录、Cache及主存之间的关系:45直接映像方式下82385从Cache中选1个区块46