第3章存储系统ppt课件.ppt

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1、第3章存储系统1、存储器概述2、随机读写存储器3、只读存储器4、高速存储器5、cache存储器6、虚拟存储器7、存储保护9/17/20211第1节存储器概述存储器的作用存储CPU执行的指令和数据；与输入输出设备直接交换数据；在多处理器系统中，存储共享数据。存储器的单位存储元（存储位）:一个二进制位；存储单元：由若干个存储元组成；（字长）存储器：由许多存储单元组成。9/17/20212存储器的分类按存储介质分半导体存储器：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。按存储方式分随机存储器：任何存

2、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。按存储器的读写功能分只读存储器(ROM)：存储的内容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半导体存储器。按信息的可保存性分非永久记忆的存储器：断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。9/17/20213按在计算机中的作用分类：主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器、寄存器等。存储器的分级结构名　称简称用

3、　　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主存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快，存储容量中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9/17/20214主存的主要技术指标存储容量：主存所能容纳的二进制信息总量。常用容量单位：Byte、KB、MB、GB、TB存取速度存取时间（访问时间、读写时间）：指启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存取周期（读写周期）：指存储器进行一次完整的读/写操作所需的全部时间。可靠性：规定时间内存储器

4、无故障读写的概率。常用平均无故障时间MTBF来衡量存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量，以位/秒或字节/秒为单位。9/17/20215存储介质：半导体，常用MOS管构造静态MOS存储器（SRAM）动态MOS存储器（DRAM）特点：根据地址可以访问任何存储单元且时间相同；但属易失性。1半导体静态存储器（SRAM）基本存储元工作原理写入：X、Y译码信号为高，/I/O=1、I/O=0，写0/I/O=0、I/O=1，写1读出：置X、Y为高，T5有电流读出1T6有电流读出0保持：X/Y=0SRAM特点：采用双稳态触发

5、器来保存信息。集成度较低，功耗大。第2节随机读写存储器NMOS六管存储元电路9/17/202160D0X01D1X1n-1Xm-1nn+12n-1（m-1）nmn-1Dn-1I/O地址译码电路MxN矩阵电路2SRAM存储器的组成存储器体：若干存储单元的集合；地址译码器：将用二进制代码表示的地址转换成输出端的高电位，用来驱动相应的读写电路，以便选择所要访问的存储单元。9/17/20217地址译码电路（续）单译码结构（一维编址）译码线路复杂，干扰大；双译码结构（二维编址）译码线路简单驱动器：增大译码信号线驱动能力的所

6、有存储元电路。I/O电路：存储器的数据线路，控制被选中的单元读出或写入，具有放大信息作用。片选与读／写控制电路：存储器工作的总控制信号产生电路。输出驱动电路：用于扩充时的三态驱动电路。小结:存储器对外呈现三组信号线，即地址线、数据线、读/写控制线。1维地址译码器A0A1A9字线0字线1字线10231024条X地址译码器Y地址译码器A0A1A4A5A9字线0位线0字线31位线31I/OI/OCSWE9/17/202183、例2114存储器芯片结构容量：1Kx4b；引脚数：地址线：10；数据线：4；片选：1；读写：1

7、存储器的读、写操作分时进行的，故读写可共用数据总线。9/17/202194存储器与CPU的连接系统连接模式最小系统：与系统总线直接连接。CPU通过系统总线控制：地址总线给出地址信号；控制总线发出相应的读/写操作信号；在数据总线上实现数据传送。较大系统：通过接口芯片与系统总线连接。大系统：设置专用存储总线。CPU存储器最小系统模式CPU存储器较大系统模式地址锁存器数据缓存器总线控制器9/17/202110SRAM存储器容量扩展方法：位扩展法：进行位数的扩充（加大字长）例1：计算机位长为８，设计容量为8Kx8,可用的

8、芯片为8Kx1.CPUA0...A12WED0...D77I/O6I/O5I/O4I/O3I/O2I/O1I/O0CSI/O9/17/202111字扩展法：进行字数的扩充。例2：用16Kx8的芯片组成65536x8的存储器。存储空间分配：芯片个数及地址片选逻辑确定：高位地址译码控制片选。CPUA15A14A13...A0WED0~D7a13CS016Kx8a0WEI/OC