第3章-存储系统ppt课件.ppt

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1、第3章存储系统计算机组成与汇编语言3.1存储器概述3.2存储器的设计与控制3.3高速缓冲存储系统第3章存储系统3.4虚拟存储系统3.5存储器技术的发展本章要点存储器的基本组成存储器的技术指标存储器分类存储器的设计Cache系统的工作原理Cache系统的地址变换与映像虚拟存储系统3.1存储器概述3.1.1主存储器的基本组成和技术指标3.1.3存储器的层次结构3.1.2存储器分类3.1存储器概述3.1.1主存储器的基本组成和技术指标1．存储器的基本组成存储体读写驱动器数据寄存器地址译码驱动地址寄存器CPU读写控制逻辑控制总线

2、…m位数据总线n位地址总线2.存储体3.1存储器概述存储体是存储器的核心，由很多个存储单元组成，每个存储单元可存放一位或几位二进制数码。（1）二进制位的存储典型的二进制位的存储有两种：六管静态存储和单管动态存储（1）二进制位的存储1）六管静态MOS管存储位采用触发器存储信息，只要不发生掉电，它的状态就是稳定的，而且可读可写.静态随机存储器SRAM的基本元件。当电源掉电时，原来存储的信息就会丢失，属于易失性（又称易挥发性）存储器。（1）二进制位的存储写入Din列地址选择位线D’Vcc图3.2六管静态存储位写放大器T3写选择

3、输出Dout行地址选择位线D读选择写放大器读放大器T4T1T2T5T6T7T8A’A（1）二进制位的存储2）单管动态MOS管存储位动态MOS管存储位是动态随机存储器DRAM的基本元件，它利用MOS管的栅极电容的充电和放电状态来保存信息。常见的有三管和单管DRAM基本元件。图3.3动态存储单元数据线字线CsT(a)单管动态存储元件(b)多个存储元件构成的动态存储单元............字线数据线字线数据线8（2）存储体中存储单元的地址译码存储体是存储器的核心，由多个存储单元组成，每个存储单元可存放一位或几位二进制数码。

4、通常存储单元电路按照二维矩阵的形式来排列组成存储体，以简化译码器结构和减少存储器芯片的封装引脚数。3.1存储器概述图3.4二维矩阵的形式组成存储体X地址译码器Y地址译码器...........................A0~A4A5~A9553.1存储器概述3．存储器的工作原理3.1存储器概述3．存储器的工作原理CPU按地址访问存储器的存储单元。CPU将n位地址码通过地址总线送入存储器中的地址寄存器MAR通过地址译码驱动电路选中了某一单元驱动相应的读/写电路，实现对2n个片内存储单元的选址。在读/写控制逻辑的作用下

5、，通过MDR是协调CPU与存储器之间在速度上的差异设置的，暂时存放存储器读写的数据。随着存储器技术的不断发展，存储器在组成时做了一些相应的改变，但其基本组成部分大致不变3.1存储器概述4．存储器的技术指标（1）存储容量：指一个存储器所能够容纳的二进制信息量，它反映了存储空间的大小。（2）存储速度：执行存储器读出和写入操作时所占用的时间。通常用存取时间和存取周期来衡量存储器的存储速度。存储字位数×地址寄存器用字节(B)数来表示存储容量通常有两种表示:3.1存储器概述4．存储器的技术指标（3）存储器的可靠性：规定的时间内存储

6、器无故障读/写的概率。通常用平均无故障时间MTBF来衡量（4）存储器的性能/价格比3.1.2存储器分类1.按构成存储器的存储介质分类半导体存储器磁表面存储器磁芯存储器光盘存储器双极型（TTL）金属氧化物半导体型（MOS）2.按存取方式分类（1）ROM（2）RAM（3）串行访问存储器SRAMDRAMSAMDAM3.按在计算机中的作用分类静态RAM动态RAM随机存储器RAM只读存储器ROMPROMEPROMEEPROMROM缓冲存储器主存储器辅助存储器闪存存储器（FlashMemory）光盘存储器磁带存储器磁盘存储器4.按访

7、问方式分类按地址访问按内容访问按地址访问的存储器价格便宜、存取速度快、结构简单等优点。按内容访问的相联存储器是一种把存储内容的某一部分作为关键字，逐个存储字单元进行比较，找出存储器中所有与关键字相同的数据。相联存储器可用在高速缓冲存储器以及虚拟存储器中用来作段表、页表或快表存储器。3.1.3存储器的层次结构如何拥有一个大容量、高速度和低成本的存储器？存储系统的层次结构，即利用存储系统原理来构成基于不同速度和容量的存储器层次结构，而非只是依赖于某一存储技术或部件。存储系统是由多个性能各不相同的存储器用硬件和软件方法连接成一

8、个系统，它对应用程序员是透明的，其速度接近速度最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等或接近，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。高速缓冲存储系统1GB寄存器大小：1K速度：250ps磁盘大小：1TB速度：10ms主存储器大小：速度：100nsCache大小：1MB速度：1ns图3.6多级存储器层次结构