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1、存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部份,其作用是存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)的程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)系統(tǒng)由存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器控制部件和相關(guān)軟件組成,存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)系統(tǒng)中最重要部件。本章主要介紹存儲(chǔ)器的信息存儲(chǔ)原理,存儲(chǔ)器的種類、性能、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。2.1存儲(chǔ)器概述2.2存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)2.3主存儲(chǔ)器2.4高速存儲(chǔ)2.1存儲(chǔ)器概述2.1.1存儲(chǔ)器的分類1.按存儲(chǔ)介質(zhì)分類(1)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器用半導(dǎo)體材料制造的存儲(chǔ)器叫半導(dǎo)體存器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器主要有雙極型(TTL電路或ECL電路)存儲(chǔ)器和MOS型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器兩大類。雙極型存儲(chǔ)器具有存取速度快、集成度較低、功
2、耗較大、成本較高等特點(diǎn),適用于作為速度要求較高的高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)。MOS型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有集成度高、功耗低、價(jià)格便宜等待點(diǎn),適用作為主存儲(chǔ)器,計(jì)算機(jī)的內(nèi)存條大都是采用此種存儲(chǔ)器。(2)磁表面存儲(chǔ)器磁表面存儲(chǔ)器是在金屬或塑料基片上涂覆一層磁性材料,用磁層作為存儲(chǔ)介質(zhì),利用表面磁層的剩磁特性來(lái)記錄信息的存儲(chǔ)器。常見(jiàn)的磁表面存儲(chǔ)器有磁盤、磁帶存儲(chǔ)器。(3)光存儲(chǔ)器光存儲(chǔ)器是能利用激光讀寫或利用激光輔助讀寫光盤介質(zhì)上的信息的設(shè)備。常見(jiàn)的光存儲(chǔ)器有:CDROM和DVDROM;CD-R/W;PD;MO2.按存取方式分類(
3、1)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM(RandomAccessMemory)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器是任一單元可讀可寫,讀取時(shí)間與單元位置無(wú)關(guān),讀寫時(shí)間相等的存儲(chǔ)器。隨機(jī)存儲(chǔ)器又分為靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。(2)只讀存儲(chǔ)器ROM(ReadOnlyMemory)存儲(chǔ)器的內(nèi)容只能隨機(jī)讀出而不能寫入,掉電后信息不會(huì)丟失的存儲(chǔ)器稱為只讀存儲(chǔ)器。由于只讀存儲(chǔ)器具有掉電不丟失信息的特點(diǎn),常用來(lái)存儲(chǔ)掉電后不能丟失的固定信息,如:存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)主板的監(jiān)控程序BIOS。只讀存儲(chǔ)器有:uMROM(MaskedROM);u可編程一次可寫的PROM(Programmab
4、leROM);可用紫外線擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器EPROM(ErasableProgrammableROM);u電可擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableROM);可速快擦寫的閃存(FlashMemory)。(3)順序存取存儲(chǔ)器SAM(SerialAccessMemory)順序存取存儲(chǔ)器SAM是指存取信息時(shí)只能按某種順序進(jìn)行的存儲(chǔ)器,其信息存取時(shí)間長(zhǎng)短與信息在存儲(chǔ)體上的物理位置有關(guān)。SAM只能用平均存取時(shí)間作為衡量存取速度的指標(biāo)。磁帶機(jī)、磁盤和CD-ROM都是這
5、一類存儲(chǔ)器。(4)直接存取存儲(chǔ)器(DirectAccessMemoryDAM)DAM是一種能直接對(duì)存儲(chǔ)空間的某一小區(qū)間作類似RAM的存取,而在區(qū)間內(nèi)必須作SAM存取的一種混合了RAM和SAM兩種存取方法的存取方式。硬盤、軟驅(qū)的讀寫都是按DAM方式。3.按存儲(chǔ)器的作用分類(1)高速緩沖存儲(chǔ)器Cache高速緩沖存儲(chǔ)器是位于CPU芯片內(nèi)或CPU與主存之間,存儲(chǔ)CPU即用程序和數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器一般用價(jià)格較高、容量小、速度較快的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器構(gòu)成。設(shè)置該存儲(chǔ)器的目的是為解決CPU的速度與主存存取速度(主存的設(shè)計(jì)為考慮存
6、儲(chǔ)成本一般用集成度高、容量大而速度慢的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器)的不匹配的問(wèn)題。(2)主存儲(chǔ)器MM(MainMemory)一般指計(jì)算機(jī)主板上使用的介于高速緩存和輔存之間的存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,俗稱內(nèi)存。主存常用集成度高、成本稍低、速度較高速緩存慢的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器構(gòu)成。(3)外存儲(chǔ)器EM(ExternalMemory)外存也稱輔助存儲(chǔ)器。它用于存儲(chǔ)當(dāng)前不參加運(yùn)行和使用的程序和數(shù)據(jù),只有當(dāng)CPU需要的程序和數(shù)據(jù)時(shí)才調(diào)入主存內(nèi),對(duì)主存起輔助存儲(chǔ)作用。常用的外存主要有硬盤、軟盤、光盤。(4)控制存儲(chǔ)器CM(ControlMemory)用于存放
7、計(jì)算機(jī)主板的監(jiān)控程序的存儲(chǔ)器稱為控制存儲(chǔ)器。控制存儲(chǔ)器一般用高速只讀存儲(chǔ)器ROM構(gòu)成,現(xiàn)在的控制存儲(chǔ)器大都采用EPROM和EEPROM。4.按信息的可保存性分類(1)易失性存儲(chǔ)器斷電后,存儲(chǔ)信息即消失的存儲(chǔ)器.稱易失性存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體隨機(jī)存儲(chǔ)是易失性存儲(chǔ)器。(2)非易失性存儲(chǔ)器斷電后信息仍然保存的存儲(chǔ)器,稱非易失性存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器都是非易失性存儲(chǔ)器。2.1.2存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)1.存儲(chǔ)容量2.存取速度存儲(chǔ)器的存取速度通常由存取時(shí)間、存取周期和存儲(chǔ)帶寬等參數(shù)決定。⑴存取時(shí)間存取時(shí)間一般是指對(duì)存儲(chǔ)
8、器完成一次完整的數(shù)據(jù)讀出和寫入操作所需時(shí)間。⑵存取周期存取周期也叫讀寫周期,指存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)一次完整的讀或?qū)懖僮魉璧娜繒r(shí)間,即連續(xù)兩次訪問(wèn)存儲(chǔ)器操作之間所需要的最短時(shí)間。存取速度即為存取周期的倒數(shù),它表示單位時(shí)間內(nèi)能讀寫存儲(chǔ)器的次數(shù)。⑶存儲(chǔ)帶寬存儲(chǔ)帶寬指存儲(chǔ)器在單位時(shí)間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的能力。存儲(chǔ)帶寬的大小可用單位字節(jié)/每