計(jì)算機(jī)組成原理(存儲(chǔ)器)

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1、計(jì)算機(jī)組成原理主講：顏俊華存儲(chǔ)子系統(tǒng)存儲(chǔ)子系統(tǒng)主要知識(shí)點(diǎn)：１．掌握存儲(chǔ)器的分類(lèi)、存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)２．掌握存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)容量、地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)的關(guān)系3.掌握用半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片組成主存儲(chǔ)器的方法４．了解輔助存儲(chǔ)器的工作原理5.掌握Ｃache和虛擬存儲(chǔ)器的工作原理重點(diǎn)：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、各類(lèi)存儲(chǔ)器的特點(diǎn)、主存儲(chǔ)器的組織方法（與CPU的連接方法），cache，虛擬存儲(chǔ)器難點(diǎn)：主存儲(chǔ)器的組織方法，Ｃache、虛擬存儲(chǔ)器的工作原理存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)三級(jí)存儲(chǔ)體系存儲(chǔ)系統(tǒng)：容量大、速度快、成本低CPUCache主存外存對(duì)某類(lèi)存儲(chǔ)器而言，這些要求往往是相互矛盾的，如容量大，速度不能很快；速度快

2、，成本不可能低；因此，在一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)常采用幾種不同的存儲(chǔ)器，構(gòu)成多級(jí)存儲(chǔ)體系，滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）輔助存儲(chǔ)器（外存）高速緩沖存儲(chǔ)器Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)主要存放CPU當(dāng)前使用的程序和數(shù)據(jù)。速度快容量有限存放大量的后備程序和數(shù)據(jù)。速度較慢容量大存放CPU在當(dāng)前一小段時(shí)間內(nèi)多次使用的程序和數(shù)據(jù)。速度很快容量小物理存儲(chǔ)器和虛擬存儲(chǔ)器主存-外存層次：增大容量CPU主存外存：為虛擬存儲(chǔ)器提供條件虛擬存儲(chǔ)器：將主存空間與部分外存空間組成邏輯地址空間用戶(hù)使用邏輯地址空間編程，操作系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)程序調(diào)度、存儲(chǔ)空間分配、地址轉(zhuǎn)換等工作存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器分類(lèi)按存儲(chǔ)機(jī)制分類(lèi)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器靜態(tài)存

3、儲(chǔ)器：利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲(chǔ)信息動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器：依靠電容存儲(chǔ)電荷存儲(chǔ)信息磁表面存儲(chǔ)器：利用磁層上不同方向的磁化區(qū)域表示信息，容量大，非破壞性讀出，長(zhǎng)期保存信息，速度慢。光盤(pán)存儲(chǔ)器利用光斑的有無(wú)表示信息存儲(chǔ)器分類(lèi)按存取方式分類(lèi)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取：可按地址訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器中的任一單元，訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間與地址單元無(wú)關(guān)RAM:MROM：可讀可寫(xiě)ROM:只讀不寫(xiě)PROM：用戶(hù)不能編程用戶(hù)可一次編程EPROM：用戶(hù)可多次編程EEPROM：用戶(hù)可多次編程SRAM:DRAM:存儲(chǔ)器分類(lèi)順序存取存儲(chǔ)器（SAM）訪(fǎng)問(wèn)時(shí)按讀/寫(xiě)部件順序查找目標(biāo)地址，訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間與數(shù)據(jù)位置有關(guān)等待操作平均等待時(shí)間讀/寫(xiě)操作兩步操作速度指標(biāo)（ms）

4、數(shù)據(jù)傳輸率（字節(jié)/秒）存取周期或讀/寫(xiě)周期（ns）速度指標(biāo)：時(shí)鐘周期的若干倍作主存、高速緩存。存儲(chǔ)器分類(lèi)直接存取存儲(chǔ)器（DM）訪(fǎng)問(wèn)時(shí)讀/寫(xiě)部件先直接指向一個(gè)小區(qū)域，再在該區(qū)域內(nèi)順序查找。訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間與數(shù)據(jù)位置有關(guān)三步操作定位（尋道）操作等待（旋轉(zhuǎn)）操作讀/寫(xiě)操作速度指標(biāo)平均定位（平均尋道）時(shí)間平均等待（平均旋轉(zhuǎn)）時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸率（位/秒）存儲(chǔ)器分類(lèi)相聯(lián)存儲(chǔ)器：是一種特殊存儲(chǔ)器，是基于數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)設(shè)備。寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)CAM能自動(dòng)選擇一個(gè)未用空單元進(jìn)行存儲(chǔ)。讀取數(shù)據(jù)時(shí)CAM用所給數(shù)據(jù)同時(shí)對(duì)所有存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較標(biāo)記符合條件的數(shù)據(jù)。比較是同時(shí)進(jìn)行的，所以讀取速度比基于地址進(jìn)行讀寫(xiě)的速度快

5、。主存儲(chǔ)器分類(lèi)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM掩膜ROM可編程ROM（PROM）可擦除ROM（EPPROM）電擦除ROM（E2PROM）靜態(tài)RAM（SRAM）動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM：可讀可寫(xiě)、斷電丟失只讀存儲(chǔ)器ROM：正常情況下只讀、斷電不丟失隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（radomaccessmemry，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）要求元件有如下記憶特性：有兩種穩(wěn)定狀態(tài)；在外部信號(hào)的激勵(lì)下，兩種穩(wěn)定狀態(tài)能進(jìn)行無(wú)限次相互轉(zhuǎn)換；在外部信號(hào)激勵(lì)下，能讀出兩種穩(wěn)定狀態(tài)；可靠地存儲(chǔ)。半導(dǎo)體RAM元件可以分為兩大類(lèi)：SRAM：是利用開(kāi)關(guān)特性進(jìn)行記憶，只要電源有電，它總能保持兩個(gè)穩(wěn)定

6、狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。DRAM：除要電源有電外，還必須動(dòng)態(tài)地每隔一定的時(shí)間間隔對(duì)它進(jìn)行一次刷新，否則信息就會(huì)丟失。只讀存儲(chǔ)器掩模型只讀存儲(chǔ)器MROM可編程只讀存儲(chǔ)器PROM可重編程只讀存儲(chǔ)器EPROM電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM閃速存儲(chǔ)器flash1.掩模型只讀存儲(chǔ)器MROM以有無(wú)元器件表示0和1，MROM芯片出廠時(shí)，已經(jīng)寫(xiě)入信息，不能改寫(xiě)用于需要量大且不需要改寫(xiě)的場(chǎng)合只讀存儲(chǔ)器2.可編程只讀存儲(chǔ)器PROMPROM芯片出廠時(shí)，內(nèi)容為全1，用戶(hù)可用專(zhuān)用PROM寫(xiě)入器將信息寫(xiě)入，一旦寫(xiě)入不能改寫(xiě)（即只能寫(xiě)入一次）,所以又稱(chēng)一次型可編程只讀存儲(chǔ)器。W0W1b0b1b2熔絲型PROM只讀存儲(chǔ)器

7、3.EPROM：可擦除可編程ROMUVEPROM（ultravioleterasableprogrammableROM）紫外線(xiàn)擦除（有一石英窗口，改寫(xiě)時(shí)要將其置于一定波長(zhǎng)的紫外線(xiàn)燈下，照射一定時(shí)間全部擦除，時(shí)間長(zhǎng)大約10~25分鐘）EPROM存在兩個(gè)問(wèn)題:A.用紫外線(xiàn)燈的擦除時(shí)間長(zhǎng).B.只能整片擦除,不能改寫(xiě)個(gè)別單元或個(gè)別位只讀存儲(chǔ)器4.電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM（electronicallyEPROM)可在聯(lián)機(jī)情況下，通過(guò)專(zhuān)用