第6章存储系统ppt课件.ppt

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1、第6章存储系统6.1存储器概述6.2随机读写存储器6.3只读存储器6.4高速缓冲存储器6.5虚拟存储器6.6存储保护6.1存储器概述6.1.1存储器的分类存储器是计算机系统中用于存放程序和数据的记忆设备。1．按存储介质分类用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器，目前半导体存储器有两大类：一类是双极型半导体存储器，一类是MOS型半导体存储器。2．按存取方式分类有些存储器存储的内容既能读出又能写入，这种存储器称为随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）。RAM中存储的信息会随着电源的断开而丢失，因此又称为易失性存储

2、器。有些半导体存储器存储的内容是固定不变的，即只能读出而不能写入，这种存储器称为只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）。ROM可分为固定掩模式只读存储器（MROM）、可编程只读存储器（PROM）、光可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）。3．按信息的可保存性分类断电后信息就消失的存储器称为非永久记忆存储器（易失性存储器），如RAM。断电后仍能保存信息的存储器称为永久性记忆存储器（非易失性存储器），如磁性材料做成的存储器。4．按在计算机系统中的作用分类根据存储器在计算机系统中起的作

3、用，可分为内存储器（主存储器）、外存储器（辅助存储器）和高速缓冲存储器等。6.1.2存储器的分级结构存储器通常采用多级存储器体系结构，即用高速缓冲存储器（Cache）、主存储器和外存储器。CPU能够直接访问内存储器，包括高速缓冲存储器和主存储器。CPU不能直接访问外存储器，外存储器的信息必须被调入到内存储器后才能被CPU处理。存储器系统的层次结构如下图所示。1．高速缓冲存储器高速缓冲存储器简称高速缓存，又称为Cache，它是计算机系统中的一个容量小而速度快的存储器，其价格也是最贵的。CPU可以直接访问Cache，因为其速度与CPU

4、的速度差不多，从而可以提高CPU的利用率。2．主存储器主存储器简称主存，是计算机系统中的主要存储器，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。它可以和Cache交换数据和指令。3．外存储器外存储器简称外存，它是大容量的辅助存储器。目前主要使用磁盘存储器和光盘存储器。外存的特点是存储容量大、成本低，通常用来存放系统程序和大型数据文件及数据库等。上述3类存储器构成计算机的多级存储管理系统，各级存储器承担的职能各不相同。其中Cache主要用来快速存取，以便使存取速度和CPU的运算速度相匹配；外存存储容量大，以满足计算机大容量存储的要求；主

5、存介于Cache和外存之间，选取恰当的存储容量和存取周期，使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。6.1.3存储器的性能指标存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期和存储器带宽。1．存储容量在一个存储器中可以容纳的存储单元总数为该存储器的存储容量，通常用字数或字节数来表示，如64KB。存储容量越大，能存储的信息就越多。在计算机中，1K相当于1024个存储单元。为了表示更大的存储容量，采用GB、TB等单位。其中1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B。B表示字节，1B=8bit，即一个字通常是由8位二进制数组

6、成。存储容量这一概念反映了存储空间的大小。2．存取时间存取时间又称为存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间，即将数据读入数据缓冲寄存器位置所经历的时间。3．存储周期从存储器接到读命令到指定地址的信息被读出，并稳定在存储器数据寄存器或数据总线上的时间，称为读周期，反之将数据写入存储器的时间，称为写周期。从上一次访问存储器到下一次访问存储器所需要的最短时间，称为存储周期。存储周期表示存储的速度，内存的外频即存储周期的倒数。4．存储器带宽存储器带宽是指单位时间内存储器所存取的信息量，通常以位/秒或字节/秒作为度

7、量单位。6.2随机读写存储器（RAM）目前，广泛使用的半导体存储器是MOS型半导体存储器。根据存储信息原理的不同，MOS型半导体存储器分为静态MOS存储器（SRAM）和动态MOS存储器（DRAM）。半导体存储器的优点是存储体积小，可靠性高，价格低廉；缺点是断电后存储器不能保存信息。6.2.1SRAM存储器1．基本存储单元基本存储单元是组成存储器的基础和核心，SRAM的基本存储单元电路是由6个MOS管组成的双稳态触发器，如左图所示。图中，T3、T4管是负载管，T1、T2管为工作管，这个电路具有两个不同的稳定状态。当T1截止时，A点为

8、高点位，使T2管导通，此时B点处于低点位，而B点的低电位又保证了T1的截止，这是一个稳定状态；反之，如果T1管导通，则A点处于低点位，使T2管截止，这也是一个稳定状态。因此，这两种状态分别可以用0或1表示。T5~T8管为控制管或开门管。由存储元组成