高速缓冲存储器课件.ppt

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1、第3章计算机基础知识3.1计算机的基本组成及工作原理3.2计算机硬件子系统3.3计算机软件子系统3.4数据表示3.5数据存储3.6多媒体技术基础3.1计算机的基本组成及工作原理计算机的基本组成/硬件逻辑图结果程序或数据输入设备输出设备运算器存储器控制器3.1计算机的基本组成及工作原理计算机的工作原理运算器(arithmeticunit)：算术逻辑部件(ArithmeticLogicalUnit,ALU)完成算术运算(加、减，乘、除)和逻辑运算(与、或、非、异或),以及移位(shift)、比较(cmp)、传送(mov)等运算。累加器、状态寄存器(accumulator

2、)、通用寄存器组等组成控制器(ControlUnit)：控制计算机各部分协调工作，由指令寄存器IR(InstructionRegister)、指令译码器ID(InstructionDecoder)和操作控制器0C(OperationController)三个部件组成。功能：它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。3.1计算机的

3、基本组成及工作原理计算机的工作原理存储器：存放数据和程序。输入设备：将数据和程序输入计算机。输出设备：将运算结果输出。分类：按存储介质半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。按存储方式随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关。顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关。按读写功能只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器。随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的各存储器之间的关系半导体存储器。按信息保存性非永久记忆的存储器：断

4、电后信息即消失的存储器。永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。按用途根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。为了解决对存储器要求容量大，速度快，成本低三者之间的矛盾，通常采用多级存储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。存储系统的分级结构用途特点高速缓冲存储器Cache高速存取指令和数据存取速度快，但存储容量小主存储器内存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快，存储容量不大外存储器外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大，位成本低3.2计算机硬件子系统中央处理器（主要包含运

5、算器和控制器）内存储器外存储器输入设备输出设备主板总线3.2.1中央处理器基本组成运算器控制器寄存器芯片化的CPU称为微处理器CPU的两大体系:RISC(ReducedInstructionSetComputer)，其包括ARM/MIPS/PowerPC处理器。CISC(ComplexInstructionSetComputer)，其包括x86架构各种CPU，包括AMD,INTEL,CYRIX,VIA公司生产的各种CPU。3.2.1中央处理器主要性能指标兼容性(Compatibility)：运行在旧款CPU上的程序不用修改，就能直接在新款的CPU上运行，称为向下兼容

6、。字长(WordSize)：CPU一次能够处理的数据的二进制位数，字长越长，运算速度就越快。主频(MasterFrequency)：主频是指CPU的时钟频率，它决定了CPU每秒钟可以有多少个指令周期，可以执行多少条指令。主频越高，CPU的运算速度也就越快。3.2.2内存储器主要特点断电后存储的数据丢失。用于存放要执行的程序和相应的数据。常用的内存种类随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）高速缓存（Cache）存储容量表示1ZB=1024EB，1EB=1024PB，1PB=1024TB，1TB=1024GB1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024

7、B3.2.2内存储器随机存储器静态随机存储器（StaticRAM，SRAM）在通电情况下，SRAM中存储的数据不会丢失，所以不需定时刷新，存取速度快。其不足是集成度较低、体积比较大、成本比较高，主要用于要求速度快、但容量较小的高速缓存。3.2.2内存储器随机存储器动态随机存储器（DynamicRAM，DRAM）DRAM存储单元需要定时刷新，否则存储的数据就会丢失，存取速度比较慢，但集成度高、体积小、成本低。常用的是同步动态随机存储器（SynchronousDRAM，SDRAM）单倍数据速率SDRAM（SDR-SDRAM）双倍数据速率SDRAM（DDR-SDRAM