计算机组织与结构

3.1.2 存储器的组成 存储体编址方式： ⑴ 按字编址：长度为一个机器字长的存储单元，编 一个地址码。 ⑵ 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。 ⑶ 按位编址：即对每一位二进制代码指定一个地址 码。这种编址方式只是在某些特定需要的情况下采 用。
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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 期能够从存储器中读 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。
断电后信息即消失的存储器 (2). 永久性存储器(非易失性): 断电后仍能保存信息的存储器 5. 按在计算机系统中的作用分类 * 主存储器 * 辅助存储器 * 缓冲存储器 * 控制存储器
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.4 存储器的主要指标 容量、速度、价格
1、存储容量：主存存储单元的总数 S＝w·n·m
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 Sequential Access
Memory) 记录信息的媒体表面被分成若干道，每道均可随机 访问，道内则按顺序寻找的存储器。如：磁盘。
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.4 存储器的主要指标
2、速度 衡量存储器速度指标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= W (位／s)
Tm
如果是m个存储器并行工作，则有 Bm＝ W • m (位／s)
Tm
3. 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。
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4. 按信息的可保存性分类 (1). 非永久性存储器(易失性):
计算机系统中 用于存放最活 跃的程序和数 据的高速小容 量存储器。
内存储器：主存 + cache；是中央处理 器能直接访问的存 储器。
计算机系统中 用于存放计算 机运行期间的 大量程序和数 据的半导体存 储器。
图3.5 存储器的层次结构
存放当前暂不参与 运行的程序和数据， 需要时再与主存成 批交换信息的存储 器。由磁表面存储 器和光盘存储器构 成。
3.1.5 存储器系统的层次结构
2. 层次结构的命中率 命中率是指对某一层次存储器而言，要访问的数
据正好在这一级中的概率。它同传送信息块的大小、 这一级存储的容量、存储管理策略等因素有关。
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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，程序若要运行，必须先 把有关程序和数据装到存储器中。
图3.1 存储器与外部的连接关系
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
存储系统：两个或两个以上速度、容量和价格各不相 同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方 法连接起来的系统称为存储系统。 ➢ 对应用程序员透明，并且，从应用程序员看它是 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； ➢ 单位容量的价格接近最便宜的那个主存储器。
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.2 存储器的组成
或称为存储器数据寄存器(MDR)。 它与数据存储总体线是相存连放，二进进行制数码据的 的写入或地方读，出由，各起种到介了质将组存成储的、 信息整形具有与记同忆步能的力作的用存，储作单为元 存储体与集出合、总。保线可持接以记口完忆的成的寄存功存入能器、。。取
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.4 存储器的主要指标
3. 存储器的可靠性 衡量标准：平均无故障时间 MTBF(Mean Time Between Failures) MTBF越长，可靠性越高。
4. 性能/价格比 性能－容量、存储周期、可靠性等 价格－整个存储器的价格
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述 3.1.5 存储器系统的层次结构
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.4 存储器的主要指标
2、速度
衡量存储器速度指标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：存储器从接收到“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 > TA
第三章 存储系统
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《计算机组织与结构》——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 存储保护 3.8 辅助存储器
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述 3.1.1 存储器在计算机中的地位
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.5 存储器系统的层次结构
1. 存储器访问的局部性 所谓存贮器访问的局部性是指在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 元都趋向于聚集在一个较小的连续单元区域中。 ➢时间上的局部性 ➢空间上的局部性
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
2. 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)
编址技术是存储器结构中的重要问题。
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.2 存储器的组成 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： 一般：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；
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.4 存储器的主要指标 1. 存储容量: 主存存储单元的总数
例：某机器字长(一般也是存储器的字长，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，该存储器只有一个 存储器工作，所以它的容量可以计算出来：
S＝2×32k×l＝64kB。
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表示可以并行工作的存 储器的个数。
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.4 存储器的主要指标 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。
我们这里暂且把一个存
储字称为双字
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3.4
《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
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).磁性材料做成的磁表面存储器
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。
接受地址总线上送来 的地址，在整个存取 时间内，保持地址码 不变，以进行地址选 择。
图3.2 存储器的组成
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《计算机组织与结构》——3.1存储系统概述
3.1.2 存储器的组成 1. 存储体编址方式
为了能够方便存取，对存储体的各单 元进行编址。