计算机组成与结构主存储器课件.ppt

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1、第4章主存储器第四章主存储器本章将着重介绍主存贮器的各种存贮元件存贮信息的基本原理和主存贮器的结构特点。知识点：难重点：1．了解计算机系统中使用的主要几种存储器的性能参数，工作原理和优缺点。2．学会存储器的位扩展、字扩展和位/字扩展方法。能够按照题目要求设计各种容量和字长的存储器。3．如何使用并行存储器来提高存储器的访问速度？存储器的主要性能参数人们最关心的存储器的性能参数主要有3个：容量、速度和价格。计算机的使用者希望存储器的容量要大，速度要快，价格要便宜。1．存储容量由于一般存储器都采用一维线性编址

2、，存储器中的每个能够存放数据的单元都被赋予一个地址，因此，简单地说，存储容量是指存储器中所具有的存储单元的个数，或所具有的地址个数。表示存储器容量的单位主要有字节（Byte），简写为B；位（bit），简写为b；字（Word），简写为W。其中，最常用的单位是字节B，一个字节由8位组成，即1B＝8b。对于32位计算机系统，一个字有32位，即1W＝32b＝4B。因为存储器的容量一般都很大，因此，要用KB、MB、GB、TB等单位来表示。2．工作速度　　衡量存储器工作速度的常用参数有如下4个：(1)读出时间Tr：

3、从向存储器发出读操作命令到数据从存储器中读出所经历的时间。(2)访问时间Ta：从启动一次访问存储器操作到完成该操作所经历的时间，这里所说的访问存储器操作包括读操作、写操作、交换操作等。2．工作速度　　(3)访问周期Tc：连续启动两次独立的访问存储器操作所需要的最小时间间隔。访问周期又称为存取周期、读写周期等。(4)频带宽度Bm：单位时间内能够访问到的数据个数。在以上4个参数中，访问时间是最重要的参数，它能够全面反映存储器的工作速度。在对存储器系统进行流量分析时，也经常用到频带宽度这个参数。频带宽度与访问

4、时间实际上是倒数关系。由以下几个原因可能造成访问周期与读出时间、访问时间不相同：(1)有许多存储器是破坏性读出存储器，当数据从存储器中读出之后，存储器中原来存放的数据就消失了。为了能够在以后再次访问这个存储单元时还能够读出相同的数据，必须把刚刚读出的数据重新写入这个存储单元，这一过程称为重写。(2)动态存储器是依靠寄生电容存储数据的，在寄生电容上存储有电荷为保留，没有存储电荷为保存。由于存在有漏电阻，存储在寄生电容上的电荷很快就会消失，只有定时对寄生电容充电，动态存储器才能长时间保存数据，这种定时充电的过

5、程称为刷新，刷新需要占用时间。(3)对于破坏性读出的存储器，写操作要在读操作完成之后进行，因此，写入时间通常要比读出时间长很多。(4)电路的稳定和恢复需要时间。3．价格　　存储器的价格通常用每位的价格来表示，例如每位多少美分（$c/bit）。目前，静态存储器的价格大致为10-4$c/bit，动态存储器的价格大致为10-7$c/bit，磁表面存储器的价格大致为10-10$c/bit。　　衡量存储器的性能还可以有其他一些参数，例如，功耗、可靠性等。　　目前，功耗已经成为提高存储器性能的一个重大障碍。大家

6、知道，芯片集成度提高得很快，于是，芯片的散热就成了大问题。因此，降低存储器芯片的功耗是当前一个重大得研究课题。　　可靠性也是存储器的一个性能参数。与评价整个计算机系统性能一样，可以用平均无故障时间MTBF（MeanTimeBetweanFailures）来衡量。4.1主存储器处于全机中心地位一、当前计算机正在执行的程序和数据均存放在存储器中。二、DMA(直接存储器存取)技术和输入/输出通道技术，在存储器与输入/输出系统之间直接传送数据。三、共享存储器的多处理机，利用存储器存放共享数据，并实现处理机之间的

7、通信。4.2主存储器的分类一、随机存储器RAM能够按照给定的地址访问任意一个存储元，而且访问每个存储单元的时间都相同，与这个存储单元所处的位置无关。（一）静态随机存储器(SRAM)：双稳定电路来存放信息，具有挥发性，读出是非破坏性的。（二）动态随机存储器(DRAM)：给电容存储信息，刷新（再生）集成度高，读出是破坏性的。二、只读存储器ROM中存储的内容是固定的，通常不能改变。因此，ROM只能随机地读出信息而不能写入信息。ROM的另外一个重要特点是：断电之后，所存储数据仍然能够保存，不会丢失。（一）掩膜只读

8、存储器(ROM)：用户不能写入，厂家写入，成本低，工作稳定，不灵活。（二）可编程只读存储器(PROM)：只允许用户写一次。（三）紫外线擦除只读存储器(EPROM)：反复写入、灵活、脱机擦除。（四）电擦除只读存储器(E2PROM)：擦除不脱机。4.3主存储器的基本操作WRITEREAD主存储器是计算机中存储正处在运行中的程序和数据(或一部分)的部件，通过地址、数据、控制三类总线与其它部件连通；CPUMainMemoryABK位（