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1、第三章存儲(chǔ)系統(tǒng)3.1存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu)主存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)3.1.1存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)元(存儲(chǔ)位)存儲(chǔ)單元按字編址與按字節(jié)編址每一個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)是不同的;按字編址可以增加存儲(chǔ)空間;按字節(jié)編址便于對(duì)字符進(jìn)行處理。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器所包含的存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)稱為存儲(chǔ)器的容量,內(nèi)存的容量與地址線的寬度有關(guān);內(nèi)存的容量通常是以字節(jié)來度量的(如:KB、MB、GB、TB等),因此對(duì)于相同的地址線寬度,按字編址與按字節(jié)編址其最大存儲(chǔ)空間是不同的。十六位機(jī)的按字節(jié)編址與按字編址a低8位a高8位存儲(chǔ)器000000010002000300040005000600070008000
2、9000A000Be高8位d高8位c高8位b高8位e低8位d低8位c低8位b低8位a低8位a高8位存儲(chǔ)器000000010002000300040005e高8位d高8位c高8位b高8位e低8位d低8位c低8位b低8位按字節(jié)編址按字編址3.1.1存儲(chǔ)器分類按存儲(chǔ)介質(zhì)分半導(dǎo)體存儲(chǔ)器:用半導(dǎo)體器件組成的存儲(chǔ)器。磁介質(zhì)存儲(chǔ)器:磁芯、磁鼓磁表面存儲(chǔ)器:將磁性材料附著在基底表面制成的存儲(chǔ)器。光反射材料存儲(chǔ)器:光盤3.1.1存儲(chǔ)器分類按存儲(chǔ)方式分隨機(jī)存儲(chǔ)器:任何存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都能被隨機(jī)存取,且存取時(shí)間和存儲(chǔ)單元的物理位置無關(guān)。順序存儲(chǔ)器:只能按某種順序來存取,存取時(shí)間和存儲(chǔ)單
3、元的物理位置有關(guān)。半順序存儲(chǔ)器:磁盤、光盤。3.1.1存儲(chǔ)器分類按存儲(chǔ)器的讀寫功能分(存儲(chǔ)內(nèi)容可變性)只讀存儲(chǔ)器(ROM):存儲(chǔ)的內(nèi)容是固定不變的,只能讀出而不能寫入的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器;隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器(RAM):既能讀出又能寫入的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤、磁帶。3.1.1存儲(chǔ)器分類按信息的可保存性分(易失性)非永久記憶的存儲(chǔ)器(易失性存儲(chǔ)器):斷電后信息即消失的存儲(chǔ)器,半導(dǎo)體讀寫存儲(chǔ)器(RAM);永久記憶性存儲(chǔ)器(非易失性存儲(chǔ)器):斷電后仍能保存信息的存儲(chǔ)器,半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器(ROM)、磁盤、磁帶、光盤。3.1.1存儲(chǔ)器分類按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用分主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器高速緩
4、沖存儲(chǔ)器控制存儲(chǔ)器等。3.1.2存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu)容量速度成本計(jì)算機(jī)的多級(jí)存儲(chǔ)層次寄存器高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)主存(大容量半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)輔存(磁盤、光盤存儲(chǔ)器)大容量(海量)存儲(chǔ)器(磁帶存儲(chǔ)器)屬CPU主存儲(chǔ)器屬外部設(shè)備容量增大速度降低價(jià)格降低存儲(chǔ)系統(tǒng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)CPU寄存器Cache主存磁盤磁帶磁盤Cache光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的基本存儲(chǔ)層次寄存器主存(大容量半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)輔存(磁盤、光盤存儲(chǔ)器)屬CPU主存儲(chǔ)器屬外部設(shè)備寄存器專用寄存器:指令寄存器地址寄存器程序計(jì)數(shù)器狀態(tài)寄存器變址寄存器等;通用寄存器:至少應(yīng)有兩個(gè)以上的通用寄存器,用于臨時(shí)存放送入
5、運(yùn)算器的操作數(shù)。16位運(yùn)算器低8位高8位16位寄存器16位寄存器存儲(chǔ)器8位數(shù)據(jù)線寄存器存取速度最快;成本最高;容量最?。煌ㄓ眉拇嫫鞒S糜诖娣胚\(yùn)算的操作數(shù)和運(yùn)算過程中的中間結(jié)果。主存儲(chǔ)器(內(nèi)存)按地址進(jìn)行訪問;訪問任何單元所需的時(shí)間相同;容量、速度和價(jià)格均介于寄存器和外存儲(chǔ)器之間;屬非永久性存儲(chǔ)器,斷開電源后,數(shù)據(jù)會(huì)丟失。磁芯存儲(chǔ)器輔存儲(chǔ)器(外存)磁盤:軟盤Floppydisk硬盤Harddisk光盤Opticaldisk磁帶Magnetictape磁盤與磁帶被稱為磁表面存儲(chǔ)器輔存儲(chǔ)器(外存)存取時(shí)間與存儲(chǔ)單元的物理位置有關(guān);存儲(chǔ)容量大,位價(jià)格低;磁表面存儲(chǔ)器的記
6、錄介質(zhì)可以重復(fù)使用;記錄信息可以長(zhǎng)期保存而不丟失,并可以脫機(jī)存檔;采用非破壞性讀出,讀出時(shí)不需要再生信息。磁盤由某種基質(zhì)材料制成的薄的、可以旋轉(zhuǎn)的盤片,表面有磁介質(zhì)的涂層以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。存放程序和數(shù)據(jù);根據(jù)基質(zhì)材料的不同可分為軟盤和硬盤;硬盤又可根據(jù)組成系統(tǒng)的方式不同分為盤片、盤組、盤陣列。磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)磁道分為扇區(qū)盤盤旋轉(zhuǎn)臂移動(dòng)存取臂讀/寫頭磁盤組磁盤組磁頭盤組主軸小車磁盤陣列由若干個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器連接成一個(gè)陣列,用一個(gè)磁盤陣列控制器進(jìn)行控制,并為此配置專門的高速緩沖存儲(chǔ)器;磁盤陣列所用的單臺(tái)驅(qū)動(dòng)器容量不是很大,比較容易制造,而整個(gè)盤陣列的容量很大,數(shù)據(jù)傳輸高;磁盤陣列
7、可以做成容錯(cuò)結(jié)構(gòu),一個(gè)或數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障,盤陣列仍可工作因此可靠性高。磁盤陣列廉價(jià)冗余磁盤陣列RAID(RedundentArrayofInexpensiveDisks)是由美國加州大學(xué)伯克利分校的D.A.Patterson教授在1988年提出的。也簡(jiǎn)稱為“磁盤陣列”。后來RAID中的字母I被改作了Independent,RAID就成了“獨(dú)立冗余磁盤陣列”,實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容并沒有改變。磁盤陣列可以把RAID理解成一種使用磁盤驅(qū)動(dòng)器的方法,它將一組磁盤驅(qū)動(dòng)器用某種邏輯方式聯(lián)系起來,作為邏輯上的一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器來使用。一般情況下,組成的邏輯磁盤驅(qū)動(dòng)器的容量要小于各個(gè)磁盤
8、驅(qū)動(dòng)器容量的總和。磁盤陣