计算机组织与结构-第三章第一讲ppt课件

1、 第三章 存储系统1 第三章 存储系统 第三章 存储系统3.1 存储系统概述3.2 随机读写存储器3.3 只读存储器和闪速存储器3.4 高速存储器3.5 Cache存储器3.6 虚拟存储器3.7 存储维护3.8 辅助存储器 2图3.1 存储器与外部的衔接关系 存储器系统是计算机系统的重要组成部分，现代计算机系统都以存储器为中心，程序假设要运转，必需先把有关程序和数据装到存储器中。3.1.1 存储器在计算机中的位置3.1存储系统概述3 存储系统：两个或两个以上速度、容量和价钱各不一样的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法衔接起来的系统称为存储系统。 对运用程序员透明，并且，从运用程序员看

2、它是一个存储器； 这个存储器的速度接近速度最快的那个主存储器； 存储容量与容量最大的那个主存储器相等或接近； 单位容量的价钱接近最廉价的那个主存储器。3.1存储系统概述43.1.2 存储器的组成存储体是存放二进制码的地方，由各种介质组成的、具有记忆才干的存储单元集合。可以完成存入、取出、坚持记忆的功能。接受地址总线上送来的地址，在整个存取时间内，坚持地址码不变，以进展地址选择。或称为存储器数据存放器(MDR)。它与数据总线相连，进展数据的写入或读出，起到了将存储信息整形与同步的作用，作为存储体与总线接口的存放器。根据地址码，产生该地址的选择信号，用以驱动所选择的存储单元。3.1存储系统概述图3

3、.2 存储器的组成53.1.2 存储器的组成1. 存储体编址方式 为了可以方便存取，对存储体的各单元进展编址。 编址技术是存储器构造中的重要问题。3.1存储系统概述6存储体编址方式编址单位： 常用的编址单位：字编址、字节编址、位编址、块编址等编址单位与字长访问： 普通：字节编址，字访问； 部分机器：位编址，字访问； 辅助存储器：块编址，位访问；3.1.2 存储器的组成3.1存储系统概述7存储体编址方式： 按字编址：长度为一个机器字长的存储单元，编一个地址码。 按字节编址：即8位二进制代码为一个存储单元，编一个地址码，这是当前机器编址中的主流。 按位编址：即对每一位二进制代码指定一个地址码。这种

4、编址方式只是在某些特定需求的情况下采用。3.1.2 存储器的组成3.1存储系统概述8图3.3 字节编址的主存储器的各种访问方法图中给出了主存储器采用字节编址情况下，数据在主存储器中的3种不同存放方法，这里，存储器本身的字长都是64位8个字节，即一个存储周期可以从存储器中读或写一个字长为64位的数据，图中最左边一列是地址，用16进制表示，由于存储器的字长是8个字节，因此地址的最低3个二进制位是000。我们这里暂且把一个存储字称为双字 9在采用字节编址方式的存储器中，一个存储字中的多个字节如何编码有两种方法，这就是大端(Big Endian)与小端(Little Endian)问题。 图3.410

5、3.1.3 存储器的分类1.按存储介质分类 所谓存储介质是指记忆二进制代码所采用的物质。 (1).半导体器件组成的半导体存储器 (2).磁性资料做成的磁外表存储器3.1存储系统概述112. 按存取方式分类(1). 随机存储器RAM (Random Access Memory) 单元的内容都能随机存取且存取时间与存储单元的位置无关的存储器。如半导体存储器等。用途:主存、Cache、外设缓存。(2). 顺序存储器SAM (Sequential Access Memory) 存取时间与存取单元的物理位置有关的存储器。如：磁带存储器。用途：辅存。(3).半顺序存储器RSAM (Random Seque

6、ntial Access Memory) 记录信息的媒体外表被分成假设干道，每道均可随机访问，道内那么按顺序寻觅的存储器。如：磁盘。3.1存储系统概述123. 按读写功能分类(1)只读存储器ROM (Read Only Memory) 只能读出不能写入的存储器。(2)随机存储器RAM (Random Access Memory) 既能读出又能写入的存储器。3.1存储系统概述134. 按信息的可保管性分类(1). 非永久性存储器(易失性): 断电后信息即消逝的存储器(2). 永久性存储器(非易失性):断电后仍能保管信息的存储器5. 按在计算机系统中的作用分类* 主存储器 * 辅助存储器* 缓冲存

7、储器 * 控制存储器3.1存储系统概述143.1.4 存储器的主要目的容量、速度、价钱 1、存储容量：主存存储单元的总数 Swnm 其中：w 存储器字的长度(可用位或字节表示)，n表示每个存储器的字数，m表示可以并行任务的存储器的个数。3.1存储系统概述153.1.4 存储器的主要目的1. 存储容量: 主存存储单元的总数例：8位微机16位地址码按字节编址 最大容量：216B= 65536B= 64KB注： 1KB=210B;1MB=210KB=220B;1GB= 210MB= 230B;1TB= 210GB= 240B。3.1存储系统概述163.1.4 存储器的主要目的1. 存储容量: 主存存

8、储单元的总数 例：某机器字长(普通也是存储器的字长，也称为数据宽度)为16位，即等于2B，而存储器的物理单元个数为32k个，该存储器只需一个存储器任务，所以它的容量可以计算出来： S232kl64kB。3.1存储系统概述173.1.4 存储器的主要目的 2、速度 衡量存储器速度目的的参数可以有下面几个。 存储周期：两次读/写操作之间所需的最短间隔时间称为存储周期(TM)。 *存储周期的单位：ns(纳秒) 存取时间：存储器从接纳到“读出或“写入的命令起到完成读数或写数操作所需的时间，称为存取时间(TA)。通常 TM TA3.1存储系统概述183.1.4 存储器的主要目的 2、速度 衡量存储器速度

9、目的的参数可以有下面几个。 数据传送速率Bm：也称为频宽，通常是用单位时间能传送的信息位数(或字节)来衡量。有 Bm= (位s) 假设是m个存储器并行任务，那么有 Bm (位s) 3.1存储系统概述193.1.4 存储器的主要目的3.存储器的可靠性 衡量规范：平均无缺点时间 MTBF(Mean Time Between Failures) MTBF越长，可靠性越高。4.性能/价钱比 性能容量、存储周期、可靠性等 价钱整个存储器的价钱3.1存储系统概述20图3.5 存储器的层次构造3.1.5 存储器系统的层次构造计算机系统中用于存放最活泼的程序和数据的高速小容量存储器。计算机系统中用于存放计算机运转期间的大量程序和数据的半导体存储器。内存储器：主存 + cache；是中央处置器能直接访问的存储器。存放当前暂不参与运转的程序和数据，需求时再与主存成批交换信息的存储器。由磁外表存储器和光盘存储器构成。3.1存储系统概述213.1.5 存储器系统的层次构造 1. 存储器访问的部分性 所谓存贮器访问的部分性是指在CPU访问存贮器时，无论是取指令或存取数据，所访问的存贮单