存储系统和结构ppt课件.ppt

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1、第5章存储系统和结构存储系统的组成5.1主存储器的组织5.2半导体随机存储器和只读存储器5.3主存储器的链接与控制5.4提高主存读写速度的技术5.5多体交叉存储技术5.6高速缓冲存储器5.7虚拟存储器5.85.1存储系统的组成5.1.1存储器分类5.1.2存储系统层次结构5.1.1存储器分类随着计算机系统结构和存储技术的发展，存储器的种类日益繁多，根据不同的特征可对存储器进行分类。1.按存储器在计算机系统中的作用分类（1）高速缓冲存储器（2）主存储器（3）辅助存储器2.按存取方式分类（1）随机存取存储器（RandomAccessMemory,RAM）（2）只读存储器（ReadOn

2、lyMemory,ROM）（3）顺序存取存储器（SequentialAccessMenory,SAM）（4）直接存取存储器（DirectAccessMemory,DAM）3.按存储介质分类（1）磁芯存储器（2）半导体存储器（3）磁表面存储器（4）光存储器4.按信息的可保存性分类5.1.2存储系统层次结构Cache存储系统是为解决主存速度不足而提出来的。在Cache和主存之间，增加辅助硬件，让他们构成一个整体。从CPU看，速度接近Cache的速度，容量是主存的容量，每位价格接近于主存的价格。由于Cache存储系统全部用硬件来调度，因此它对系统程序员和应用程序员都是透明的。虚拟存储系

3、统是为解决主存容量不足而提出来的。在主存和辅存之间，增加辅助的软硬件，让他们构成一个整体。从CPU看，速度接近主存的速度，容量是虚拟的地址空间，每位价格接近于辅存的价格。由于虚拟存储系统需要通过操作系统来调度，因此对系统程序员是不透明的，但对应用程序员是透明的。5.2主存储器的组织5.2.1主存储器的基本结构5.2.2主存储器的存储单元5.2.3主存储器的主要技术指标5.2.4数据在主存中的存放5.2.1主存储器的基本结构5.2.2主存储器的存储单元位是二进制的最基本单位，也是存储器存储信息的最小单位。一个二进制数由若干位组成，当这个二进制数作为一个整体存入或取出时，这个数称为存

4、储字。存放存储字或存储字节的主存空间称为存储单元或主存单元，大量存储单元的集合构成一个存储体，为了区别存储体中的各个存储单元，必须将它们逐一编号。存储单元的编号称为地址，地址和存储单元之间有一对一的对应关系，就像一座大楼的每个房间都有房间号一样。一个存储单元可能存放一个字，也可能存放一个字节，这是由计算机的结构确定的。对于字节编址的计算机，最小寻址单位是一个字节，相邻的存储单元地址指向相邻的存储字节；对于字编址的计算机，最小寻址单位是一个字，相邻的存储单元地址指向相邻的存储字。所以，存储单元是CPU对主存可访问操作的最小存储单位。5.2.3主存储器的主要技术指标5.2.4数据在主

5、存中的存放目前大多数存储器采用字节编址，数据在主存中有3种不同存放方法，如图5-5所示。设存储字长为64位（8个字节），即一个存取周期最多能够从主存读或写64位数据。图5-5所示中最左边一列字地址（16进制），字地址的最末3个二进制位必定为000。假设不同，读写的数据有4种不同长度，它们分别是字节（8位）、半字（16位）、单字（32位）和双字（64位）。5.3半导体随机存储器和只读存储器5.3.1RAM记忆单元电路5.3.2动态RAM的刷新5.3.3RAM芯片分析5.3.4半导体只读存储器5.3.5半导体存储器的封装5.3.1RAM记忆单元电路通常把存放一个二进制位的物理器件称为

6、记忆单元，它是存储器的最基本构件，地址码相同的多个记忆单元构成一个存储单元。记忆单元可以由各种材料制成，但最常见的由MOS电路组成。RAM又可分为静态RAM（StaticRAM,SRAM）和动态RAM(DynamicRAM,DRAM)两种。1.6管SRAM记忆单元电路2.4管DRAM记忆单元电路3.单管DRAM记忆单元电路5.3.2动态RAM的刷新1.刷新间隔前面已经说过，为了维持DRAM记忆单元的存储信息，每隔一定时间必须刷新。那么每隔多少时间进行一次刷新操作呢？这主要是根据栅极电容上电荷的泄放速度来决定的。一般选定的最大刷新间隔为2ms或4ms甚至更大，也就是说，应在规定的时

7、间内，将全部存储体刷新一遍。注意：刷新和重写（再生）是两个完全不同的概念，切不可加以混淆。重写是随机的，某个存储单元只有在破坏性读出之后才需要重写。而刷新是定时的，即使许多记忆单元长期未被访问，若不及时补充电荷的话，信息也会丢失。重写一般是按存储单元进行的，而刷新通常以存储体矩阵中的一行为单位进行的。5.3.3RAM芯片分析5.3.4半导体只读存储器ROM的最大优点是具有非易失性，即使电源断电，ROM中存储的信息也不会丢失。1.ROM的类型ROM工作时只能读出，不能写入，那么RO