计算机组成原理-0911370111

1、计算机组成原理0911370111 -管凌飞存储器 概述 主存储器 高速缓冲存储器 辅助存储器存储器概述存储器的地位不断上升1、存储器的运行速度对计算机运行速度有很大影响。2、DMA方式提高了存储器的地位。3、存储器是多处理机系统信息交换的重要渠道。一、存储器分类1、按存储介质分类 半导体存储器：TTL、MOS体积小、功耗低、存取时间短、易失性。体积小、功耗低、存取时间短、易失性。 磁表面存储器：磁盘、磁带、磁鼓 磁芯存储器：硬磁材料的环状元件 光盘存储器：激光、磁光易易失失非非易易失失一、存储器分类2、按数据保存方式分类 随机存储器（Random Access Memory） 易失性易失性

2、静态随机存储器、动态随机存储器 只读存储器（Read Only Memory） 非易失性非易失性 掩膜型只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、闪速存储器（Flash Memory）一、存储器分类可擦除可编程只读存储器可擦除可编程只读存储器一、存储器分类Flash存储器存储器一、存储器分类关于闪存 Flash-ROM已经成为了目前最成功、最流行的一种固态内存，与EEPROM 相比具有读写速度快，而与RAM相比具有非易失、以及价廉等优势。 Intel于1988年首先开发出NOR flash技术 芯片内执行

3、（XIP，eXecute In Place），不必再把代码读到系统RAM中。NOR flash读速度较快，写入和擦除速度较慢。 1989年东芝公司发表了NAND flash 技术 NAND 结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快，这也是为何所有的U盘都使用NAND闪存做为存储介质的原因。应用NAND的困难在于闪存和需要特殊的系统接口。接口复杂。一、存储器分类3、按数据存取方式分类随机存储器直接访问：访问时间不随访问位置而变化。内存串行访问：访问时间随访问位置而变化。磁带（顺序访问）部分串行访问：介于上述二者之间磁盘一、存储器分类4、按在计算机中的作用 主存储器

4、 辅助存储器 高速缓冲存储器Cache主主 存存辅辅 存存其他能够存储数据的位置：寄存器、控制存储器、硬盘高速缓存一、存储器分类(总结)磁盘、磁带、光盘磁盘、磁带、光盘 高速缓冲存储器（高速缓冲存储器（CacheCache）Flash MemoryFlash Memory存存储储器器主存储器主存储器辅助存储器辅助存储器MROMMROMPROMPROMEPROMEPROMEEPROMEEPROMRAMRAMROMROM静态静态 RAMRAM动态动态 RAMRAM二、存储器的层次结构1、存储器各层位置及特点低低CPU主主存存硬硬盘盘光盘光盘磁带磁带控制器运算器寄存器寄存器cache二、存储器的层次

5、结构1、存储器各层位置及特点高高低低小小大大快快慢慢辅存辅存寄存器寄存器缓存缓存主存主存磁盘磁盘光盘光盘磁带磁带光盘光盘磁带磁带速度速度容量容量 价格价格 位位CPUCPU主机主机二、存储器的层次结构2、两个主要层次 缓存主存层次主要解决速度匹配和成本问题 主存辅存层次主要解决速度、容量、成本问题主存储器1、主存的基本结构存储体存储体驱动器驱动器译码器译码器MARMAR控制电路控制电路读读写写电电路路MDRMDR地址总线地址总线数据总线数据总线读读写写主存的技术指标 存储容量：主存能存放的二进制数的总位数存储器容量存储单元个数存储字长 存储速度： 存取时间：启动一次存储器操作到完成操作的时间。

6、也叫做访问时间。分为读出时间和写入时间。 存取周期：进行两次连续存储器操作间的最小间隔。MOS型为100ns，TTL型为10ns。 存储器带宽：单位时间内存储器存取的信息量（字节/秒、字/秒、位/秒）。如存取周期是500ns每个存取周期可访问16位则带宽是32M位/秒1. 静态随机存储器（SRAM）基本单元电路（一个二进制存储位）举例读写时序2. 动态随机存储器（DRAM）基本单元电路（一个二进制存储位）举例读写时序刷新随机存储器（RAM）DRAMSRAM存储原理集成度芯片引脚功耗价格速度刷新电容触发器高低少多小大低高慢快有无主存缓存3、静态RAM和动态RAM比较随机存储器（RAM）提高访存速

7、度的措施 调整主存结构 单体多字 多体并行 采用高速存储器部件 采用高速缓冲存储器构成 cache主存 层次高速缓冲存储器一、概述1、问题的提出解决CPU访存优先级低于I/O的问题解决CPU和存储器速度差异的矛盾理论基础：局部性原理时间局部性原理空间局部性原理硬磁盘的历史 最早的硬盘 1956年9月IBM, 第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）随机存储，5MB，共使用了50个直径为24英寸的磁盘，主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。 1968年IBM, “温彻斯特/Winche

8、ster”技术 “密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头沿盘片径向移动，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触” 1973年，IBM公司制造出了第一台采用“温彻期特”技术的硬盘，目前硬盘大多是此技术的延伸。 硬磁盘的历史 富士通的8寸硬盘，3600转，2.8GB，92年出品 基本概念n磁盘机磁盘机n记录面记录面 surfacesurfacen磁头磁头 headheadn磁道磁道 tracktrackn柱面柱面 cylindercylindern扇区扇区 sectorsector 磁盘地址磁头磁头磁盘机号记录面号块号/扇区块内地址 基本概念n磁盘机磁盘机n记录面记录面 surfacesu

9、rfacen磁头磁头 headheadn磁道磁道 tracktrackn柱面柱面 cylindercylindern扇区扇区 sectorsector 磁盘地址磁头磁头磁盘机号记录面号块号/扇区块内地址相邻数据存放于相邻数据存放于同一柱面的不同同一柱面的不同磁道还是同一盘磁道还是同一盘片的不同的磁道片的不同的磁道 格式化容量 扇区容量S 磁道容量T 每道扇区数n S 柱面容量C 记录面数m T 单盘容量 P 每面磁道数t T 磁盘容量D = m t n S 记录面数每面磁道数每道扇区数每扇区字节数 非格式化容量非格式化容量记录面数记录面数 每面磁道数每面磁道数 每道信息量每道信息量记录面数记录面数道密度道密度（最小）环半径（最小）环半径位密度位密度道长道长磁盘容量计算磁盘磁