计算机专接本之微机原理5存储器要点课件

计算机专接本之微机原理5存储器要点课件contents目录存储器概述存储器的工作原理存储器的技术类型存储器的系统架构存储器的发展趋势与挑战习题与思考题01存储器概述定义存储器是计算机系统中用于存储数据和指令的部件。分类按照存储介质，存储器可以分为半导体存储器、磁表面存储器和光盘存储器等；按照工作方式，可分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。定义与分类磁芯存储器半导体存储器磁表面存储器光盘存储器存储器的发展历程01020304早期计算机使用的存储器，以磁芯为存储介质。20世纪60年代出现，以半导体集成电路为存储介质，分为静态和动态两种。利用磁性材料在硬磁盘表面记录数据，容量大、价格低。利用激光在光盘上烧制出凹坑来记录数据，容量大、成本低。用于保存程序、数据和文件等。数据存储作为CPU和主存的缓冲区，提高系统性能。缓存作为主存之外的扩展内存，用于大容量数据存储和处理。扩展内存扩展物理内存的容量，实现进程间的地址空间隔离。虚拟内存存储器的应用场景02存储器的工作原理表示存储器能够存储的二进制信息量，单位为字节（Byte）。存储容量指从存储器接收到读/写命令到开始读/写操作所需的时间。存取时间指存储器进行连续两次独立的读或写操作所需的最短时间。存取周期指存储器每秒传输的数据量，单位为MB/s。数据传输率存储器的技术指标存储器由许多存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数。当需要读取存储单元中的数据时，通过地址线将该单元选中，然后从数据线上读取数据。当需要写入数据时，同样通过地址线选中存储单元，然后通过数据线写入数据。存储器的读写原理静态存储器（SRAM）只要电源保持供电，存储在SRAM中的数据就不会丢失。动态存储器（DRAM）需要定期刷新以保持数据，否则数据会逐渐丢失。存储器的数据保持03存储器的技术类型速度快、功耗高、集成度低SRAM是一种双稳态电路，每个存储单元由6个晶体管组成。由于其结构复杂，所以访问速度快，但功耗较高且集成度较低。静态随机存储器（SRAM）集成度高、功耗低、速度较慢DRAM由一个晶体管和一个电容组成，结构简单，所以集成度高且功耗低。但由于电容会漏电，所以需要定期刷新，导致访问速度较慢。动态随机存储器（DRAM）只读存储器（ROM）信息可永久保存、不可写入、只能读取ROM内部存储单元的位值是固定的，只能读取而不能修改。因此，ROM常用于存储固定数据，如程序代码、常量等。VS可电擦除、可编程、非易失性FlashMemory是一种基于浮栅晶体管的存储器，具有可电擦除和可编程的特性。它可以在不失去电源的情况下保存数据，并且可以通过擦除操作来删除数据。由于其低功耗、高可靠性、高耐久性和快速擦除速度等特点，FlashMemory广泛应用于嵌入式系统、移动设备等领域。闪存（FlashMemory）04存储器的系统架构总线是连接存储器和其他计算机组件的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线。存储器接口标准规定了存储器与CPU、主板等其他组件之间的连接规范，确保数据传输的可靠性和兼容性。总线架构与接口标准接口标准总线架构高速缓存是CPU内部的小容量存储器，用于存储经常访问的数据，提高数据访问速度。高速缓存（Cache）主存是计算机的主要存储器，用于存储操作系统、应用程序和用户数据。主存管理涉及内存分配、回收和保护等机制。主存管理存储器的层次结构高速缓存（Cache）与主存管理高速缓存替换策略当高速缓存已满时，需要选择一个数据块替换出去，常用的替换策略有最近最少使用（LRU）和先进先出（FIFO）等。主存管理方式主存管理方式包括分区管理、页式管理和段式管理等，不同的管理方式有各自的优缺点和应用场景。05存储器的发展趋势与挑战闪存技术01随着固态硬盘（SSD）的普及，闪存技术已成为新型存储器的主流技术之一。其优点包括快速读写速度、低功耗和耐冲击等特性。相变存储器（PRAM）02利用特殊材料在电流的作用下发生相变，从而实现数据的存储。PRAM具有读写速度快、寿命长和可靠性高等优点。磁阻式随机存取存储器（MRAM）03利用磁性材料的磁阻变化来实现数据的存储。MRAM具有非易失性、高速和低功耗等优点。新型存储器技术存储器容量与速度的提升随着技术的不断发展，存储器的容量呈现出快速增长的趋势。从传统的机械硬盘（HDD）到固态硬盘（SSD），再到未来的新型存储器，容量将不断提升。存储器容量随着存储器技术的进步，读写速度也在不断提升。例如，NVMe协议的固态硬盘相比传统的AHCI协议，具有更高的读写速度。存储速度为了确保数据的安全性，存储器中的数据需要进行加密处理。常见的加密算法包括AES、RSA等。随着数据泄露事件的频发，隐私保护已成为存储器技术的重要挑战之一。需要采取有效的技术手段和政策法规来保护用户隐私。数据加密隐私保护数据安全与隐私保护问题06习题与思考题选择题01选择题1：关于存储器，以下哪个描述是正确的？02A.存储器是计算机的输出设备B.存储器只能存储二进制数据03C.存储器的存取速度高于CPU选择题2：在计算机中，RAM是指什么？D.存储器的容量是无限的选择题01020304A.只读存储器B.随机存取存储器C.顺序存取存储器D.只写存储器选择题填空题1请填写正确的存储器类型名称：__________