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《計(jì)算機(jī)組成原理(存儲器)》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、計(jì)算機(jī)組成原理主講:顏俊華存儲子系統(tǒng)存儲子系統(tǒng)主要知識點(diǎn):1.掌握存儲器的分類、存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)2.掌握存儲單元、存儲容量、地址線、數(shù)據(jù)線的關(guān)系3.掌握用半導(dǎo)體存儲芯片組成主存儲器的方法4.了解輔助存儲器的工作原理5.掌握Cache和虛擬存儲器的工作原理重點(diǎn):半導(dǎo)體存儲器,存儲系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、各類存儲器的特點(diǎn)、主存儲器的組織方法(與CPU的連接方法),cache,虛擬存儲器難點(diǎn):主存儲器的組織方法,Cache、虛擬存儲器的工作原理存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)三級存儲體系存儲系統(tǒng):容量大、速度快、成本低CPUCache主存外存對某類存儲器而言,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,在一個存儲系統(tǒng)常采用幾種不同的存儲器,構(gòu)成多級存儲體系,滿足系統(tǒng)的要求。主存儲器(內(nèi)存)輔助存儲器(外存)高速緩沖存儲器Cache存儲系統(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器和虛擬存儲器主存-外存層次:增大容量CPU主存外存:為虛擬存儲器提供條件虛擬存儲器:將主存空間與部分外存空間組成邏輯地址空間用戶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、存儲空間分配、地址轉(zhuǎn)換等工作存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)存儲器分類按存儲機(jī)制分類半導(dǎo)體存儲器靜態(tài)存
3、儲器:利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲信息動態(tài)存儲器:依靠電容存儲電荷存儲信息磁表面存儲器: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,長期保存信息,速度慢。光盤存儲器利用光斑的有無表示信息存儲器分類按存取方式分類隨機(jī)存取存儲器隨機(jī)存?。嚎砂吹刂吩L問存儲器中的任一單元,訪問時間與地址單元無關(guān)RAM:MROM:可讀可寫ROM:只讀不寫PROM:用戶不能編程用戶可一次編程EPROM:用戶可多次編程EEPROM:用戶可多次編程SRAM:DRAM:存儲器分類順序存取存儲器(SAM)訪問時按讀/寫部件順序查找目標(biāo)地址,訪問時間與數(shù)據(jù)位置有關(guān)等待操作平均等待時間讀/寫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/寫周期(ns)速度指標(biāo):時鐘周期的若干倍作主存、高速緩存。存儲器分類直接存取存儲器(DM)訪問時讀/寫部件先直接指向一個小區(qū)域,再在該區(qū)域內(nèi)順序查找。訪問時間與數(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/寫操作速度指標(biāo)平均定位(平均尋道)時間平均等待(平均旋轉(zhuǎn))時間數(shù)據(jù)傳輸率(位/秒)存儲器分類相聯(lián)存儲器:是一種特殊存儲器,是基于數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行訪問的存儲設(shè)備。寫入數(shù)據(jù)時CAM能自動選擇一個未用空單元進(jìn)行存儲。讀取數(shù)據(jù)時CAM用所給數(shù)據(jù)同時對所有存儲單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較標(biāo)記符合條件的數(shù)據(jù)。比較是同時進(jìn)行的,所以讀取速度比基于地址進(jìn)行讀寫的速度快
5、。主存儲器分類半導(dǎo)體存儲器只讀存儲器ROM隨機(jī)讀寫存儲器RAM掩膜ROM可編程ROM(PROM)可擦除ROM(EPPROM)電擦除ROM(E2PROM)靜態(tài)RAM(SRAM)動態(tài)RAM(DRAM)隨機(jī)存取存儲器RAM:可讀可寫、斷電丟失只讀存儲器ROM:正常情況下只讀、斷電不丟失隨機(jī)存取存儲器RAM(radomaccessmemry,隨機(jī)存取存儲器)要求元件有如下記憶特性:有兩種穩(wěn)定狀態(tài);在外部信號的激勵下,兩種穩(wěn)定狀態(tài)能進(jìn)行無限次相互轉(zhuǎn)換;在外部信號激勵下,能讀出兩種穩(wěn)定狀態(tài);可靠地存儲。半導(dǎo)體RAM元件可以分為兩大類:SRAM:是利用開關(guān)特性進(jìn)行記憶,只要電源有電,它總能保持兩個穩(wěn)定
6、狀態(tài)中的一個狀態(tài)。DRAM:除要電源有電外,還必須動態(tài)地每隔一定的時間間隔對它進(jìn)行一次刷新,否則信息就會丟失。只讀存儲器掩模型只讀存儲器MROM可編程只讀存儲器PROM可重編程只讀存儲器EPROM電擦除可編程只讀存儲器EEPROM閃速存儲器flash1.掩模型只讀存儲器MROM以有無元器件表示0和1,MROM芯片出廠時,已經(jīng)寫入信息,不能改寫用于需要量大且不需要改寫的場合只讀存儲器2.可編程只讀存儲器PROMPROM芯片出廠時,內(nèi)容為全1,用戶可用專用PROM寫入器將信息寫入,一旦寫入不能改寫(即只能寫入一次),所以又稱一次型可編程只讀存儲器。W0W1b0b1b2熔絲型PROM只讀存儲器
7、3.EPROM:可擦除可編程ROMUVEPROM(ultravioleterasableprogrammableROM)紫外線擦除(有一石英窗口,改寫時要將其置于一定波長的紫外線燈下,照射一定時間全部擦除,時間長大約10~25分鐘)EPROM存在兩個問題:A.用紫外線燈的擦除時間長.B.只能整片擦除,不能改寫個別單元或個別位只讀存儲器4.電可擦除只讀存儲器EEPROM(electronicallyEPROM)可在聯(lián)機(jī)情況下,通過專用