计算机的存储系统(1)
数字逻辑与计算机组成原理：第三章 存储器系统(1)
A3 0
字线
地0 A2 0 址
译
A1
0码 器
A0 0
15
读 / 写选通
… …
…
0,0 … 0,7
16×8矩阵
15,0 … 15,7
0
…
7 位线
读/写控制电路
D0
… D7
(2) 重合法（双译码方式）
0 A4
0,00
…
0 A3
阵
A2
译
0码
31,0
…
A1
器 X 31
0 A0
… …
或低表示存储的是1或0。 T5和T6是两个门控管，读写操作时，两管需导通。
六管存储单元
保持
字驱动线处于低电位时，T5、T6 截止， 切断了两根位线与触发器之间的 联系。
六管存储单元
单译码方式
读出时: 字线接通 1)位线1和位线2上加高电平; 2)若存储元原存0，A点为低电
平，B点为高电平，位线2无电 流，读出0。
3)若存储元原存1，A点为高电 平，B点为低电平，位线2有电
流，读出1。
静态 RAM 基本电路的 读 操作（双译码方式）
位线A1
A T1 ~ T4 B
位线2
T5
行地址选择
T6
行选
T5、T6 开
列选
T7、T8 开
T7
T8
读选择有效
列地址选择 写放大器
写放大器
VA
T6
读放
读放
DOUT
T8 DOUT
DIN
1．主存与CPU的连接
是由总线支持的; 总线包括数据总线、地址总线和控制总线; CPU通过使用MAR（存储器地址寄存器）和MDR（存储
计算机中的存储系统的构成
计算机中的存储系统的构成计算机中的存储系统主要由以下几个部分构成：1.主存储器（Main Memory）：主存储器是计算机硬件中最重要的部分之一，负责存储和检索程序运行所需的数据和指令。
它通常由DRAM（动态随机存取存储器）或SRAM（静态随机存取存储器）组成，容量从几GB到几十GB 不等。
2.辅助存储器（Secondary Memory）：辅助存储器主要包括硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
这些设备存储大量的数据和程序，虽然存取速度比主存储器慢，但容量大且价格低。
硬盘的容量通常在几百GB到几TB之间，而固态硬盘则具有更高的读写速度和耐用性。
3.三级存储器（Tertiary Memory）：这是更低一级的存储设备，通常包括光盘、U盘和SD卡等。
这些设备具有非常小的存储容量，通常用于存储小型的程序或数据文件。
4.高速缓存（Cache Memory）：高速缓存是主存和CPU之间的临时存储器，它保存了CPU最经常访问的数据和指令。
高速缓存的存取速度非常快，通常使用SRAM实现。
5.寄存器（Registers）：寄存器是CPU内部的高速存储部件，用于存储操作数和指令。
寄存器的存取速度比高速缓存还要快，但容量通常较小。
6.输入/输出设备（I/O Devices）：这些设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，用于在计算机和用户之间进行交互。
这些设备通常有自己的存储和处理能力，例如打印机的墨盒就包含了一种形式的内存，用于存储墨水浓度和打印质量等信息。
7.通信接口（Communication Interfaces）：这些接口包括USB、HDMI、Ethernet等，用于计算机与其他计算机或设备之间进行数据交换。
这些接口通常也包含自己的内存，用于临时存储传输的数据。
在以上这些组成部分中，主存储器、辅助存储器和高速缓存是计算机存储系统中的核心部分。
它们之间的协作关系直接影响了计算机的性能和效率。
例如，当CPU需要访问的数据或指令不在高速缓存中时，它会从主存储器中读取数据或指令。
计算机组成原理第四章存储系统(一)(含答案)
第四章、存储系统（一）4.1 存储系统层次结构随堂测验1、哈弗结构（Harvard Architecture）是指（）（单选）A、数据和指令分别存放B、数据和指令统一存放C、指令和数据分时存放D、指令和数据串行存放2、如果一个被访问的存储单元，很快会再次被访问，这种局部性是（）（单选）A、时间局部性B、空间局部性C、数据局部性D、程序局部性3、下列关于存储系统层次结构的描述中正确的是（）（多选）A、存储系统层次结构由Cache 、主存、辅助存储器三级体系构成B、存储系统层次结构缓解了主存容量不足和速度不快的问题C、构建存储系统层次结构的的原理是局部性原理D、构建存储系统层次结构还有利于降低存储系统的价格4、下列属于加剧CPU和主存之间速度差异的原因的是（）（多选）A、由于技术与工作原理不同，CPU增速度明显高于主存增速率B、指令执行过程中CPU需要多次访问主存C、辅存容量不断增加D、辅存速度太慢5、下列关于局部性的描述中正确的是（）（多选）A、局部性包括时间局部行和空间局部性B、局部性是保证存储系统层次结构高效的基础C、顺序程序结构具有空间局部性D、循环程序结构具有时间局部性4.2 主存中的数据组织随堂测验1、设存储字长为64位,对short 变量长度为16位，数据存储按整数边界对齐，关于short 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是（）（此题为多选题）A、j的物理地址mod 8 = 0B、j的物理地址mod 8 = 1C、j的物理地址mod 8 = 2D、j的物理地址mod 8 = 32、设存储字长为64位,对char 变量长度为8位，数据存储按整数边界对齐，关于char 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是（）（此题为多选题）A、j的物理地址mod 8 = 0B、j的物理地址mod 8 = 1C、j的物理地址mod 8 = 2D、j的物理地址mod 8 = 33、下列关于大端与小端模式的描述中，正确的是（）（此题为多选题）A、大端模式(Big-endian)是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中B、小端模式(Little-endian)是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位保存在内存的高地址中C、0x12345678 按大端模式存放时，其所在存储单元最低字节单元存放的数据是0x12D、0x12345678 按小端模式存放时，其所在存储单元最高字节单元存放的数据是0x124、下列关于存储字长的描述中正确的是（）（此题为多选题）A、主存一个单元能存储的二进制位数的最大值B、存储字长与所存放的数据类型有关C、存储字长等于存储在主存中数据类型包含的二进制位数D、存储字长一般应是字节的整数倍5、某计算机按字节编址，数据按整数边界存放，可通过设置使其采用小端方式或大端方式，有一个float 型变量的地址为FFFF C000H ,数据X = 12345678H，无论采用大端还是小段方式，在内存单元FFFF C001H，一定不会存放的数是（）（此题为多选题）A、12HB、34HC、56HD、78H4.3 静态存储器工作原理随堂测验1、某计算机字长16位，其存储器容量为64KB，按字编址时，其寻址范围是（）（单选）A、64KB、32KBC、32KD、64KB2、一个16K*32位的SRAM存储芯片，其数据线和地址线之和为（）（单选）A、48B、46C、36D、39。
【计算机组成原理】存储系统
【计算机组成原理】存储系统存储器的层次和结构从不同⾓度对存储器进⾏分类：1.按在计算机中的作⽤（层次）分类 （1）主存储器。
简称主存，⼜称内存储器（内存），⽤来存放计算机运⾏期间所需的⼤量程序和数据，CPU 可以直接随机地对其进⾏访问，也可以和告诉缓冲存储器（Cache）及辅助存储器交换数据，其特点是容量较⼩、存取速度较快、单位价格较⾼。
（2）辅助存储器。
简称辅存，⼜称外存储器（外存），是主存储器的后援存储器，⽤来存放当前暂时不⽤的程序和数据，以及⼀些需要永久性保存的信息，它不能与CPU 直接交换信息。
其特点是容量极⼤、存取速度较慢、单位成本低。
（3）⾼速缓冲存储器。
简称 Cache，位于主存和 CPU 之间，⽤来存放正在执⾏的程序段和数据，以便 CPU 能⾼速地使⽤它们。
Cache 地存取速度可与 CPU 的速度匹配，但存储容量⼩、价格⾼。
⽬前的⾼档计算机通常将它们制作在 CPU 中。
2.按存储介质分类 按存储介质，存储器可分为磁表⾯存储器（磁盘、磁带）、磁芯存储器、半导体存储器（MOS型存储器、双极型存储器）和光存储器（光盘）。
3.按存取⽅式分类 （1）随机存储器（RAM）。
存储器的任何⼀个存储单元的内容都可以随机存取，⽽且存取时间与存储单元的物理位置⽆关。
其优点是读写⽅便、使⽤灵活，主要⽤作主存或⾼速缓冲存储器。
RAM ⼜分为静态 RAM （以触发器原理寄存信息，SRAM）和动态 RAM（以电容充电原理寄存信息，DRAM）。
（2）只读存储器（ROM）。
存储器的内容只能随机读出⽽不能写⼊。
信息⼀旦写⼊存储器就固定不变，即使断电，内容也不会丢失。
因此，通常⽤它存放固定不变的程序、常数和汉字字库，甚⾄⽤于操作系统的固化。
它与随机存储器可共同作为主存的⼀部分，统⼀构成主存的地址域。
由ROM 派⽣出的存储器也包含可反复重写的类型，ROM 与RAM 的存取⽅式均为随机存取。
⼴义上的只读存储器已可已可通过电擦除等⽅式进⾏写⼊，其“只读”的概念没有保留，但仍然保留了断电内容保留、随机读取特性，但其写⼊速度⽐读取速度慢得多。
计算机的存储系统(一)
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※ 1 ※
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k o o b n c . w ww ww
用磁性材料构成的存储器称为磁表面存储器，磁表面存储器是在金属或塑料载体上均匀地涂抹 一层磁性材料，利用该磁层存储信息，日常所用的磁盘和磁带等都属于磁表面存储器。磁表面存储 器的容量大、价格低，但访问速度慢，一般用作辅助存储器。 光存储器是一种利用激光技术进行访问的存储器，如今经常用到的 CD-ROM（只 读光盘） 、MO （可读写光盘） 、 WORM （一次写入、多次读出光盘）都属于光存储器。这类存储器的容量很大， 但访问速度也慢，一般也作为辅助存储器使用。 存储器的实际存取速度取决于构成存储器的存储介质物理状态的改变速度。 2. 按存取方式分类 对存储器的存取方式是很多的，如顺序存取、随机存取、直接存取、关联存取等。如果可以随 机地、个别地对存储器中的任何存储单元进行存取，这种存储器称为随机存储器 （ RAM ）。计算机 内存就多指系统的 RAM 。如果在读取存储器的内容时，只能按照一定的顺序存取，即存取时间和 存 储单元的物理位置有关，这种存储器就称为顺序存储器。磁带就是一种典型的顺序存储器。直接存 取则介于随机存取和顺序存取之间，如磁盘就是一种直接存取存储器。在存取信息时，磁盘需要完 成两个逻辑操作，首先直接指向整个存储器的某一区域（磁道或磁头） ，然后对所指向的区域按顺 序 存取。关联存取存储器是一种随机存取存储器，通过在一个字中比较所要的位进行特定地匹配，并 且能同时在所有字中进行。换句话说，关联存取存储器是按内容访问（而不是按地址访问）的存储 器，它将存储单元所存内容的某一部分作为检索项（称为关键字项）对存储器进行检索，然后对存 储器中与检索内容相符的存储单元内容进行读出或写入。 3. 按物理特性分类 不同的存储器的物理特性也不尽相同，有些存储器只能短暂存储信息，时间长了或者掉电就会 丢失信息；有些存储器则可以长久保存信息，即使掉电也不会导致信息丢失。从这种角度分，存储 器可以分为易失性的存储器和非易失性存储器。随机存储器（ RAM ）属于易失性的存储器，只有加 电信息才能保存，掉电则会使信息丢失；只读存储器（ ROM ）则属于一种非易失性的存储器，即使 掉电也不会丢失，因此，计算机主板上用于保存系统信息的 BIOS 就是采用非易失性存储器。 另外，随着存储器技术的不断发展，只读存储器也出现了不同的种类。根据存储内容能否擦除 ， 存储器又分为可擦存储器和不可擦存储器。如掩模式只读存储器和一次编程只读存储器 （ PROM ） 就是不可擦存储器，其中的数据只能读出，不能改变；而 EPROM 和 EEPROM 则是可擦存储器，可 以反复擦除和向其中写入信息。 4. 按存储位置分类 现代计算机系统中的存储器是一个多层次的存储器系统。不同的存储器分布在计算机系统中不 同的地方，起着不同的作用。可以据此将存储器分为高速缓存、主存（内存）和辅存（外存） 。现今 的高速缓存已经集成到 CPU 内部，其容量最小，每位价格高，但速度很高，接近于 CPU 的处理速 度；主存的存取速度仅次于高速缓存，容量较大，每位价格也比较高；辅存的速度最慢，但容量最 大，单位存储容量价格最低。这几种存储器在计算机中各自担负不同的职责，都发挥着非常重要的 作用。
计算机组成原理：第三章 主存储器和存储系统1
芯片
芯片地址
片选信号
片选逻辑
1K
A9…A0
CS0
A11 A10
1KA9…A0Fra bibliotekCS1
A11 A10
1K
A9…A0
CS2
A11 A10
1K
A9…A0
CS3
A11A10
（6）连接方式：扩展位数,扩展单元数,连接控制线
A11
A10
A9
A8
片选
译码
CS0
CS1
CS2
RAM； 8K×8位RAM； 2K×8位ROM； 4K×8位ROM； 8K×8位ROM及74LS138译码器和
各种门电路，画出CPU与存储器的连接图，要求最小4K为系统程序区，相邻8K为用户程序
区。
（1）写出对应的二进制地址码
（2）确定芯片的数量及类型
（3）分配地址线
（4）确定片选信号
2. P86 — 4.6
A14
A15
MREQ
A0
…
…
A13
A12
A11
A10
A9
G1
G2A
G2B
C
B
A
&
Y4
…
PD/Progr
2K ×8位
ROM
…
…
…
D7
D4
D3
D0
Y5
WE
CPU与存储芯片的连接图
…
1K ×4位
RAM
…
…
1K ×4位
RAM
例2： 设CPU有16根地址线，8根数据线，并用MREQ作访存控制信号（低电平有效），用WE
计算机的存储系统
第6章计算机的存储系统现代计算机采用程序控制方式工作，因此，用来存放程序的存储系统是计算机的重要组成部分。
存储器包括内存储器和外存储器。
内存储器包括主存储器和高速缓冲存储器，外存储器即辅助存储器。
主存储器简称主存，它位于主机内部。
本章介绍计算机的存储系统，包括主存储器的基本组成、层次结构和工作原理，高速缓冲存储器的工作原理，以及各类外存储器。
6.1 存储器与存储系统概述6.1.1 存储器的作用现代计算机都是以存储器为中心的计算机，存储器处于全机的中心地位。
存储器的作用可归纳为：⑴存放程序和数据。
计算机执行的程序、程序运行所需要的数据都是存放在存储器中的。
⑵现代计算机可以配置的输入输出设备越来越多，数据传送速度不断加快，并且多数采用直接存储器存取（DMA）方式和输入输出通道技术，与存储器直接交换数据而不通过CPU。
⑶共享存储器的多处理器计算机的出现，使得可利用存储器来存放共享数据，并实现各处理器之间的通信，更加强了存储器作为整个计算机系统中心的作用。
6.1.2 存储器分类⒈按存取方式分类⑴随机存取存储器RAM(Random Access Memory）特点：存储器中任何一个存储单元都能由CPU或Ｉ/O设备随机存取，且存取时间与存取单元的物理位置无关。
用途：常用作主存或高速缓存。
⑵只读存储器ROM(Read-Only Memory）特点：存储器的内容只能读出而不能写入。
用途：常用来存放固定不变的系统程序。
作为固定存储，故又叫“固存”。
随着用户要求的提高，只读存储器产品从ROM→可编程只读存储器PROM→光可擦除可编程只读存储器EPROM→电可擦除可编程的只读存储器EEPROM，为用户方便地存入和改写内容提供了物质条件。
⑶顺序存取存储器SRAM特点：存储器中存储的信息（字或者记录块），完全按顺序进行存放或读出，在信息载体上没有惟一对应的地址号，访问指定信息所花费的时间和信息所在存储单元的物理位置密切相关。
什么是计算机存储器常见的计算机存储器有哪些
什么是计算机存储器常见的计算机存储器有哪些计算机存储器是一种用来存储数据和指令的设备，是计算机系统的一个重要组成部分。
计算机存储器一般分为主存储器和辅助存储器两种。
主存储器：主存储器是计算机中用来存储数据和指令的地方，也被称为内存。
主存储器是在计算机运行时被CPU直接访问的一种存储设备，主要用来存储当前正在执行的程序和数据。
主存储器的速度比较快，但容量有限。
主存储器的存取速度取决于存储介质的类型，常见的主存储器包括动态随机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM）。
1. DRAM（Dynamic Random Access Memory）：动态随机存取存储器是一种常见的主存储器，使用电容和晶体管来存储数据。
DRAM需要不断地刷新存储的数据，因此速度比较慢，但成本低廉，容量大。
DRAM广泛应用于个人电脑和其他计算设备上。
2. SRAM（Static Random Access Memory）：静态随机存取存储器也是一种常见的主存储器，使用触发器来存储数据。
相比于DRAM，SRAM的读写速度更快，但成本更高，容量较小。
SRAM通常用于缓存和高性能计算机系统中。
辅助存储器：辅助存储器是计算机中用来存储数据和程序的一种永久性存储设备，主要是用来存储不常用的数据和程序。
辅助存储器通常比主存储器容量更大，但速度较慢。
1. 硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）：硬盘驱动器是一种机械存储设备，使用磁性记录技术来存储数据。
硬盘驱动器容量大，价格便宜，但读写速度较慢。
硬盘驱动器广泛用于个人电脑和服务器上。
2. 固态硬盘（Solid State Drive，SSD）：固态硬盘是一种电子存储设备，使用闪存芯片来存储数据。
固态硬盘读写速度快，耐用性强，但价格相对较高。
固态硬盘逐渐取代了传统的硬盘驱动器，成为计算机存储器的主要形式之一3.光盘和闪存盘（CD-ROM、DVD-ROM、USB闪存盘）：光盘和闪存盘是一种便携式存储设备，用来存储数据和程序。
计算机存储系统(课件)
Flash Memory（闪存）
一种非易失性存储器，可用于USB闪存盘、固态硬盘等。
存储设备介绍
硬盘驱动器（HDD） 使用磁存储技术的存储设备，存储容 量大，价格相对较低。
固态硬盘（SSD）
使用半导体存储技术的存储设备，存 取速度快，价格相对较高。
USB闪存盘
分布式存储系统介绍
分布式存储系统的概念
分布式存储系统是一种将数据分散存储在多个独立节点上的存储 系统，通过网络互联实现数据的访问和管理。
分布式存储系统的优点
分布式存储系统具有可扩展性、可靠性、高性能等优点，能够满足 大规模数据存储和处理的需求。
分布式存储系统的关键技术
分布式存储系统涉及的关键技术包括数据分布、数据复制、数据一 致性维护、容错处理、负载均衡等。
定期维护与更新
对存储系统进行定期维护和更新，以确保系统的稳定性和安全性。
THANKS
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存储系统的分类
按存储介质分类
按访问方式分类
包括磁存储（如硬盘、磁带）、光存储（如 CD、DVD）、半导体存储（如RAM、ROM、 SSD）等。
包括直接访问存储（如硬盘）、顺序访问存 储（如磁带）、随机访问存储（如RAM）等。
按存储层次分类
按存储技术分类
包括主存储器（如RAM）、辅助存储器（如 硬盘、SSD）、三级存储器（如磁带库、光 盘库）等。
存储系统性能优化
1 2 3
提高存储设备的I/O性能
通过采用高性能的存储设备、优化存储设备配置、 提高存储设备的I/O带宽等方法，提高存储系统 的整体性能。
优化存储网络性能
通过采用高速网络技术、优化网络拓扑结构、减 少网络传输延迟等方法，提高存储网络的传输效 率。
存储系统概述
分块：将一个分区提成多个大小相等旳、地址相邻旳块，这些块称为分块。 它是构成条带旳元素。 条带（Striping）：同一磁盘阵列中旳多个磁盘驱动器上旳相同位置构成条带， 提升同时读写性能
驱动器1
D6 D3 D0
磁盘上旳数 据分块
驱动器2
D7 D4 D1
磁盘上旳数 据分块
驱动器3
读取数据块D2，D3… 读取数据块D1 读取数据块D0
D0,D1,D2,D3,D4,D5
驱动器1 D4 D2 D0
驱动器2 D5 D3 D1
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
RAID 0数据丢失
阵列中某一种驱动器发生故障，将造成其中旳数据丢失。
驱动器1 D6 D3 D0
驱动器2 D7 D4 D1
磁盘失效 数据恢复
驱动器3 D5 D3 P0
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
RAID组合---RAID 10
• RAID 10是将镜像和条带进行组合旳RAID级别，先进行RAID 1镜像然后再做 RAID 0。RAID 10也是一种应用比较广泛旳RAID级别。
读取数据
D0,D1,D2,D3,D4,D5
SAS
FC
接口类型
并行
串行
并行
串行
串行
主流接口速 100MB/S
率
133MB/S
300MB/S 600MB/S
320MB/S
3GB/S 6GB/S
2GB/S、4GB/S 、8GB/S
容量
1T/2T/3T 4T/6T
转速
5900 rpm 7200 rpm
最大连接设
2
1 or 15 with
第3章 存储系统(一)
目前使用的半导体存储器大多为并行存取方式，但也有以串行存取方式工作的存储器，如电耦合器件(CCD)、串行移位寄存器和镍延迟线构成的存储器等。
6.按在计算机系统中的作用分类
根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器、控制存储器等。
3.1.2存储器的分级结构
3.1.3主存储器的技术指标
主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间和存储周期。
存放一个机器字的存储单元，通常称为字存储单元，相应的单元地址叫字地址。而存放一个字节的单元，称为字节存储单元，相应的地址称为字节地址。如果计算机中可编址的最小单位是字存储单元，则该计算机称为按字编址的计算机。如果计算机中可编址的最小单位是字节，则该计算机称为按字节编址的计算机。一个机器字可以包含数个字节，所以一个存储单元也可以包含数个能够单独编址的字节地址。例如，PDP-11系列计算机，一个16位二进制的字存储单元可存放两个字节，可以按字地址寻址，也可以按字节地址寻址。当用字节地址寻址时，16位的存储单元占两个字节地址。
作业
根据存储元件的性能及使用方法不同，分为哪几类？
主存储器有哪些性能指标？
P96 3.8题
教学反馈
对存储器的要求是容量大，速度快，成本低，但是在一个存储器中要求同时兼顾这三方面是困难的。为了解决这方面的矛盾，目前在计算机系统中，通常采用三级存储器结构，即使用快速缓冲存储器、主存储器和外存储器。中央处理器能直接访问的存储器称为内存储器，它包括快速缓冲存储器和主存储器。中央处理器不能直接访问外存储器，外存储器的信息必须调入内存储器后才能为中央处理器进行处理。
上述三种类型的存储器形成计算机的三级存储管理，各级存储器承担的职能各不相同。其中快速缓冲存储器主要强调快速存取，以便使存取速度和中央处理器的运算速度相匹配；外存储器主要强调大的存储容量，以满足计算机的大容量存储要求；主存储器介于快存与外存之间，要求选取适当的存储容量和存取周期，使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序。
存储系统
硬磁盘的种类主要包括SCSI、IDE以及现在流行的SATA等。任何一种硬磁盘的生产都有一定的标准，随着相 应标准的升级，硬磁盘生产技术也在升级，比如SCSI标准已经经历了SCSI-1、SCSI-2及SCSI-3，而目前我们经 常在网站服务器看到的Ultra l-160就是基于SCSI-3标准的。IDE遵循的是ATA标准，而目前流行的SATA，是ATA 标准的升级版本。IDE是并口设备，而SATA是串口， SATA的发展是为了替换IDE。
访问原理
堆栈
局部性原理
堆栈是C语言程序运行时的一个记录调用路径和参数的空间：包括函数调用框架、传递参数、保存返回地址及 提供局部变量空间。
堆栈相关基础知识 1.堆栈相关寄存器 1）esp：堆栈栈顶指针； 2）ebp：基址指针（ebp在C语言中用作记录当前函数调用基址）； 3）cs:eip指向下一条指令的地址，分两种情况； （1）顺序执行：总是指向地址连续的下一条指令； （2）跳转/分支：执行这样的指令的时候，cs:eip的值会根据程序需要被修改； 4)call：将当前cs:eip的值压入栈顶，cs:eip指向被调用函数的入口地址； 5) ret：从栈顶弹出原来保存在这里的cs:eip的值，放入cs:eip中；
分布式存储系统需要解决的关键技术问题包括诸如可扩展性、数据冗余、数据一致性、全局命名空间缓存等， 从架构上来讲，大体上可以将分布式存储分为C/S（Client Server）架构和P2P（Peer-to-Peer）架构两种。当 然，也有一些分布式存储中会同时存在这两种架构方式。
分布式存储面临的另外一个共同问题，就是如何组织和管理成员结点，以及如何建立数据与结点之间的映射 关系。成员结点的动态增加或者离开，在分布式系统中基本上可以算是一种常态。
存储系统结构(1)
图3.2 六管静态存储元电路工作过程演示
2. SRAM存储器的组成
图示3.3为SRAM存储器的结构框图。
其内部组成结构是： 存储体：存储单元的集合，通常用X选择线
(行线)和Y选择线(列线)的交叉来选择所需要的 单元。
地址译码器：将用二进制代码表示的地址转
换成输出端的高电位，用来驱动相应的读写电 路，以便选择所要访问的存储单元。地址译码 有两种方式。
分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、 控制存储器等。
3.1.2 存储器的分级结构
为了解决对存储器要求容量大，速度快， 成本低三者之间的矛盾，目前通常采用多级 存储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、 主存储器和外存储器。
名称
高速缓冲 存储器 主存储器
简称 Cache
主存
外存储器 外存
用途
特点
高速存取指令和数据
片选: 在地址选择时，首先要选片,只有当片 选信号有效时，此片所连的地址线才有效。
输出驱动电路: 为了扩展存储器的容量，常 需要将几个芯片的数据线并联使用；另外存储 器的读出数据或写入数据都放在双向的数据总 线上。这就用到三态输出缓冲器。
3. SRAM存储器芯片实例
在了解了SRAM的内部组成结构后，下 面我们通过实际中的存储器芯片来加以具体 说明。下图是2114存储器芯片(1K×4)的逻辑 结构方框图。
tCWL— 写命令开始到CAS
无效的时间
tDS— 写入数据建立时间 tDH— 写入数据保持时间
4. DRAM的刷新
动态MOS存储器采用“读出”方式进行 刷新。从上一次对整个存储器刷新结束到下 一次对整个存储器全部刷新一遍为止，这一 段时间间隔叫刷新周期。
常用的刷新方式有三种： 集中式 分散式 异步式
计算机的存储系统名词解释
计算机的存储系统名词解释计算机的存储系统是一个关键的组成部分，它负责存储和检索数据，并确保计算机能够高效地进行运算和处理。
在这篇文章中，我们将解释一些与计算机存储系统相关的重要名词，帮助读者更好地理解这个复杂的概念。
一、硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）硬盘驱动器是一种常见的计算机存储设备，用于永久存储和检索数据。
它由一个或多个旋转的磁盘组成，这些磁盘利用磁性材料将数据保存在其表面上。
HDD通过磁头读取和写入数据，这些磁头悬浮在旋转的磁盘上方，并利用磁性现象来转换信息。
HDD的优点是存储容量大，价格相对较低，适合用于长期存储数据。
二、固态驱动器（Solid State Drive，SSD）固态驱动器是另一种常见的计算机存储设备，与HDD相比，SSD采用了不同的工作原理。
它使用闪存芯片来存储数据，而不是磁性材料。
SSD的基本单位是存储单元，每个存储单元可保存多个位数据。
相对于HDD，SSD的读写速度更快，可靠性更高，并且不会受到机械故障的影响。
然而，由于其制造成本高，SSD的容量通常较小，价格也较高。
三、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）随机存取存储器是计算机内部的临时存储器，用于暂时存储正在使用的数据和程序。
与磁盘不同，RAM具有快速读写速度，可以立即访问任何存储位置，而不需要按顺序读取。
RAM是计算机运行速度快的关键，因为它允许CPU更快地访问所需的信息。
然而，与硬盘不同，RAM是易失性存储器，即一旦计算机关闭，其中的数据将丢失。
四、非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM）非易失性存储器是一种不会丢失数据的存储器，即使在电源关闭的情况下也能保持数据的保存。
NVM可以用来存储计算机操作系统和固件等重要的非易失性数据。
它通常采用闪存技术，可以在断电情况下保持数据完整性。
NVM也常用于嵌入式系统和移动设备中，因为它具有低功耗和高可靠性的特点。
计算机的存储系统
计算机的存储系统
•计算机的存储系统一般由高速缓存、内存、和外存三级构成.
CPU CACHE
主存（内存）
辅存（外存）
向量计算机
•面向向量型并行计算，以流水线结构为主的并行处理计算机
•采用先行控制和重叠操作技术、运算流水线、交叉访问的并行存储器等并行处理结构
•非常适合进行向量运算
•具有功能功能齐全的向量运算指令
•优势：有向量寄存器，能将一步运算同时作用于向量寄存器中多个操作数上
•不足：读入缓存和写入内存的能力上具有局限性
拥有缓存体系的RISC计算机
•Reduced Instruction Set Computer
•CPU中有大量寄存器，采用优化转移技术，指令取消技术，重叠寄存器窗口技术，优化编译技术
•不足：无向量寄存器
•优势：有多级缓存结构。
计算机存储系统
计算机存储系统在现代计算机技术中，存储系统扮演着至关重要的角色。
它是计算机的核心组成部分之一，负责存储和管理数据，为计算和检索操作提供支持。
计算机存储系统的设计和性能直接关系到计算机的速度和效率。
本文将介绍计算机存储系统的基本原理和不同类型的存储设备。
一、存储系统的基本原理计算机存储系统的基本原理是将数据存储在不同的介质中，通过电子信号的读写操作来实现数据的存取。
存储器的主要任务是提供一个可以快速读写数据的空间，供计算机进行运算和存储数据。
1. 随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）随机存取存储器，简称RAM，是计算机存储系统中使用最广泛的一种存储设备。
RAM是一种易失性存储器，当计算机断电时，其中的数据将会丢失。
RAM的读写速度非常快，可以在很短的时间内读取或写入数据。
它通常被用作临时存储和高速缓存。
2. 只读存储器（Read-Only Memory，ROM）只读存储器，简称ROM，是一种非易失性存储器，其中的数据一经写入就无法更改。
ROM中存储了计算机的启动程序和固件等重要信息。
与RAM不同，ROM的数据读取速度较慢，但能够长时间保存数据。
3. 硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）硬盘驱动器，简称HDD，是一种机械式存储设备，使用磁性介质存储数据。
HDD容量大、价格相对较低，被广泛应用于个人电脑和服务器等领域。
然而，HDD的读写速度相对较慢，限制了计算机的整体性能。
4. 固态硬盘（Solid State Drive，SSD）固态硬盘，简称SSD，是一种基于闪存技术的非机械式存储设备。
SSD具有较快的读写速度和良好的耐用性，逐渐替代HDD成为主流存储设备。
尽管SSD的价格较高，但其性能和能耗优势使其成为现代计算机的首选存储设备。
二、存储系统的层次结构为了提高存储系统的性能和效率，存储器通常按照层次结构进行组织。
存储系统的层次结构从上到下包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。
计算机基础知识什么是计算机存储系统原理
计算机基础知识什么是计算机存储系统原理计算机基础知识：“计算机存储系统原理”计算机存储系统是计算机的重要组成部分，负责存储和读取数据以及程序。
在计算机基础知识中，了解计算机存储系统的原理对我们理解计算机的工作原理至关重要。
本文将介绍计算机存储系统的原理，包括存储层次结构、存储器类型和工作原理。
一、存储层次结构计算机存储系统按照速度和容量的不同可以分为多个层次，包括寄存器、高速缓存、主存、辅助存储器等。
存储层次结构的设计遵循着局部性原理，即程序和数据的访问模式倾向于在时间和空间上的局部性。
这样设计可以提高计算机的运行效率和存储资源的利用率。
1. 寄存器寄存器是位于CPU内部的最快速的存储器，用于存放CPU需要快速访问的数据和指令。
寄存器的容量非常有限，但由于其接近于CPU，可以在一个时钟周期内完成存储和读取操作，因此被广泛用于高速缓存的构建。
2. 高速缓存高速缓存是位于CPU和主存之间的一级缓存存储器，用于存放主存中频繁访问的数据和指令。
高速缓存具有快速的访问速度和较大的容量，它根据局部性原理将主存中的数据块复制到自己的存储空间中，以便更快地响应CPU的访问请求。
3. 主存主存是计算机存储系统中最大的存储器，用于存放运行中的程序和数据。
主存的容量相对较大，但相对于CPU的访问速度较慢。
主存是计算机与外部设备交换数据的主要通道，CPU通过访问主存来读取和写入数据。
4. 辅助存储器辅助存储器是计算机存储系统中容量最大的存储器，主要用于长期存储大量的数据和程序。
辅助存储器的访问速度相对较慢，但容量非常大，如硬盘、光盘和闪存等。
辅助存储器的特点是数据可以永久保存，即使计算机断电也能保持数据的完整性。
二、存储器类型计算机存储器按照存储介质的不同可以分为多种类型，包括寄存器、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和闪存等。
1. 寄存器寄存器是CPU内部的存储器，用于暂时存放数据和指令。
寄存器的容量非常有限，但由于其速度快，被用于存放当前执行的指令和数据。
计算机存储系统是什么
计算机存储系统是什么
在计算机系统中存储层次可分为，处理器上的寄存器、高速缓冲存储器、主存储器(内存)、辅助存储器(外存)四级。
高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。
辅助存储器用于扩大存储空间。
1、存储设计存在的三个问题：
存储容量：这个需求永无止境
读写速度：需要能够匹配当前的处理器
经济成本：要选择最合适的成本，进行一定的优化。
2、存储保护
存储保护有两个方面：
界地址寄存器--用于给定地址上限与下限，规定某个程序占用不得超出界限、或者是基键与长度键，不知道的自己去查
存储键--进程调入内存时，设置存储键，每次调用之前查询存储键，给定与进程存储键键值和地址键值一致
3、中断与异常机制
(1)该机制的特点：
中断随机
中断可恢复
中断自动处理
(2)内容
分类的内容，图片没处理好，不处理了
其中中断与正在执行的指令无关，可以采取中断屏蔽;
但是异常与正在执行的指令有关，不可以屏蔽。
总的来说可以分为五类中断：
I/O中断
时钟中断
硬件故障中断
程序性中断(貌似考这个的概率比较大，因为这个最搞不清)
系统调用中断
(PS：系统调用：是OS为用户程序设置的唯一的用户程序获取OS 服务的途径
目态--管态)
4、I/O技术
I/O控制方式有三种：通道控制、DMA控制、缓冲技术
目前最广泛采用的基本是缓冲技术，其中缓冲技术又分为三种：单缓冲区、多缓冲区、缓冲池
5、时钟。
计算机储存原理
计算机储存原理计算机储存是计算机系统的重要组成部分，其构成和原理是计算机科学的核心内容之一。
计算机储存体现了计算机的信息处理能力。
计算机储存系统能够保存、维护和利用信息来满足不同的用户需求。
本文将介绍计算机的储存原理，以及不同类型的储存系统，为初学者提供参考。
1、计算机储存原理计算机储存是计算机系统中最重要的组成部分，它是计算机系统的基础，其存储原理包括两部分：硬件原理和软件原理。
（1）硬件原理计算机储存硬件包括内存单元、存储器和输入/输出设备。
内存单元是负责保存用户数据的单元，它可以被计算机系统访问，并且通过电路来控制访问的方式及时间，从而实现计算机存储的功能。
存储器是一种非易失性的存储设备，它能够将用户数据长期保存，使用户可以在以后使用这些信息。
输入/输出设备提供了计算机存储的原始输入和输出信息，它能够将用户的输入数据转化为计算机可识别的信息，将计算机的结果输出到外部设备中。
（2）软件原理计算机存储的软件原理是指计算机系统中实现存储的软件程序，如操作系统、文件管理系统、数据管理系统、查询系统等。
它们可以帮助用户更有效地利用所拥有的存储系统，提高计算机系统的整体性能。
2、不同类型储存系统（1）内存储存系统内存储存系统是指在计算机内部，与硬件融合，具有较高速度、较低容量的存储介质，如内存静态随机存取存储器（RAM）、内存分页存储器（PAM）等。
内存储存系统的读写速度极快，可以实现高速数据处理；但它的容量有限，不能用于长期存储数据。
（2）外存储存系统外存储存系统是指在计算机外部安装的存储介质，如磁盘驱动器（硬盘）、可移动存储设备（U盘）等。
外存储存系统存储容量大，可以用来长期存储数据；但速度慢，不能用于高速数据处理。
3、结论计算机储存是计算机系统的重要组成部分，其原理包括硬件原理和软件原理。
计算机储存系统可分为内存储存系统和外存储存系统，它们各有优缺点，可以根据应用需求合理组合使用。
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第5章 计算机的存储系统
2. 工作方式 表5-1为HM6264BL工作方式真值表（功能表）。 表 5-1 HM6242BL工作方式
CS1
CS2
WE
OE 工作方式 I/O信号
1
×
×
×
低功耗
高阻
×
0
×
×
低功耗
高阻
0
1
1
1 输出禁止 高阻
0
1
1
0
读
Dout
0
1
0
×
写
Din
6264SRAM与CPU的连接
有误码写入，破坏内存数据。 为此，WE必须在地址有效以后经过一段时间才有效，使地址
信号足够稳定。
第5章 计算机的存储系统
补充：典型存储器芯片和译码器芯片
（一）62256
62256是32K*8的CMOS静态RAM
1、62256引脚图
2、62256逻辑图
A14 1 A12 2
A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 D0 11 D1 12 D2 13 GND 14
存储器分类 1. 按内存储器与外存储器来分类
内存（RAM+ROM）：（半导体存储器，本章内容)
磁盘 软盘：普通1.44M
存
硬盘：从10MB~几百GB
储 器
光盘 CD、DVD (650MB、4.7GB）
外存 比高
磁光盘MO：高密度、大容量、快速、 “无限次”擦写、 寿命长、可靠性高、抗干扰强、性价
（1.3GB~几个GB）
28 VCC 27 WE 26 A13 25 A8 24 A9 23 A11 22 OE 21 A10 20 CS 19 D7 18 D6 17 D5 16 D4 15 D3
A14
A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5
D7
D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
A4
A3
A2
A1 A0 CS OE WE
edo dram 扩展数据输出（extended data out－edo，有时也
称为超页模式）dram和突发式edo dram是两种基于页模式内 存的内存技术。edo技术在普通dram的接口上增加了一些逻 辑电路，利用了地址预测功能，缩短了读写周期并消除了等 待状态，使得突发式传送更加迅速，提高了数据的存取速度。
第5章 计算机的存储系统
5.1 存储器概述 5.2 随机存储器（RAM） 5.3 只读存储器（ROM） 5.4 存储器连接与扩展 5.5 8086/8088与存储器连接（重点） 5.6 微机内存储器的组织
第5章 计算机的存储系统
5.1 存储器概述
作用：存放待加工的原始数据和中间计算结果以及系统或 用户程序等。
② 双地址译码（右图2） ：
有X、Y两个译码器，每个有10/2个 输入，210/2个输出，共输出210/2 ×21 0/2=210（1024）个状态，而输出线只 有2× 210/2根。
两个5:32译码器组成行列形式选中单 元，大大减少引线。
第5章 计算机的存储系统
A0 A1
Y0 Y1
0
A2
地
A3 A4 A5
一、RAM原理 构成
存储体（R-S触发器构成的存储矩阵）
外围电路
译码电路、缓冲器 I/O控制电路
0
0
地
1
1
数
址
存储
据
n位 译
矩阵
缓
地址 码 2n-1
m
冲
器
器
m位 数据
CS 控制 逻辑
R/W
存储芯片内部构成示意图
第5章 计算机的存储系统
地址译码器：
接收来自CPU的n位地址，经译码后产生2n个地址选择 信号，实现对片内存储单元的选址。
（2）如O1点为数据Q，则O2 点为数据/Q。
（3）行选择线有效（高电 平）时， O1 、 O2处的数据 信息通过门控管T5和T6送至T 7和T8 。
（4）列选择线有效（高电 平）时， T7和T8处的数据信 息通过门控管T7和T8送至芯 片C的引脚，读控制线有效则 输出至数据线。
Q
写控制（高有效） 数据线 读控制（高有效）
RAM具有易失性，可读，可写，常用于存放数据、中间结果等。 ROM在程序执行时只能读不能写。常用于存放程序或不易变的数据。 掩膜ROM不可改写。 可编程PROM、EPROM、E2PROM及FLASH在 一定条件下可改写。
第5章 计算机的存储系统
5.2 随机存取存储器(RAM)
5.2.1 静态RAM（SRAM）
它总是大于或等于读出时间。
正确读数：
地址有效经tAA后 ，且片选信号有效经tCO 及tOE后
（2）写周期twc （定义同读周期）
在地址给定 且WE有效 一段时间后， 才可写入数 据。
第5章 计算机的存储系统
写周期时序
注意：
要实现写操作必须要CS1、CS2和WE都有效。 但在地址改变期间，WE必须为高，以防止地址变化期间可能
5.1.2 半导体存储器的分类
第5章 计算机的存储系统
从应用角度可分为两大类：
随机存取存储器 （RAM）
静态RAM（SRAM） 常用于Cache 动态RAM（DRAM）常用于内存条
半导体存储器 （Memory）
只读存储器 （ROM）
掩膜ROM
可编程ROM（PROM） 紫外线可擦除的PROM（EPROM） 电可擦除的PROM（EEPROM） 快擦写存储器（Flash Memory）
✓按存储器的读写功能分类 读写存储器RWM 、只读存储器ROM；
✓按数据存储单元的寻址方式分类 随机存取存储器RAM 、顺序存取存储器SAM 、直接存取存储器D
AM ； ✓按半导体器件原理分类
晶体管逻辑存储器TTL 、发射极耦合存储器ECL 、单极性器件 存储器MOS；
第5章 计算机的存储系统
✓按存储原理分类 随机存取存储器RAM 、只读存储器ROM；
① 设 T1导通时（字选线＝1），将 D＝1 写入，则C上有电荷。
② 字选线撤消，T1截止。
③ T1导通（字选线＝1）才能读。
读时：D本为0，CD无电荷。 导通时C上电荷
转移到
CD 上，所以D为1； 若C上原无电荷，
则电容D为C0通；常小于数据线上的分布电容C D，每个数据读出后，C上的电荷经CD 释放，信息被破坏。所以需要刷新— —周期性不断充电。刷新时间2ms—8 ms。（刷新即在数据线上加电压，给 C充电，然后关断T。）
址 译 码
1
A6 A7
器 Y1023
A8
1023
A9
CE
OE
读写控制电路
WE
D(I/O)
A0 A1 A2 A3 A4
行 X0 0-0 译 码 器 X31
31-0
0-31 31-31
D(I/O) 读写 控制 电路
Y0
Y31
列译码器
CE OE WE A5 A6 A7 A8 A9
第5章 计算机的存储系统
控制逻辑电路：
接收片选信号CS及来自CPU的读/写控制信号，形成芯片内 部控制信号，控制数据的读出和写入。
数据缓冲器：
寄存来自CPU的写入数据或从存储体内读出的数据。
存储体：
存储体是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列 规律构成。
1. 存储体
一个基本存储电路能 存储1位2#数。
（1）T1和T2组成一个双稳态 触发器，用于保存数据。T3 和T4为负载管。
特点：动态刷新电路集成在片内，克服了DRAM需外接刷新电路 的缺点，从而兼有动、静RAM的优点。
第5章 计算机的存储系统
主要产品有: Intel 2186、2187（8K×8位)。 封装形式有：SIMM（Single In-line Memory Modle)
DIMM（Dual In-line Memory modle)
✓按数据传送方式分类 并行存储器PM、串行存储器SM；
5.1.1 半导体存储器的性能指标
1. 容量：指一个存储器芯片能存储的二进制信息。
存储器芯片容量=存储单元数×每单元的数据位
数
例：6264
8KB = 8K × 8bit
6116
2KB = 2K × 8bit
1字节=8 bit；1KB=210字节=1024字节；1MB=210KB=10
（2）I/O控制电路
0 选中芯片
i.接收片选信号（CE或CS） 1 未选中
常用RAM有： 6116 6264
ii.接收R/W信号
0 写有效 1 读有效
APA P+1 … AK
62256
例：一片62256 为32K*8的RAM
地址线15根，
数据线8根，
A0
X
A1
译
A P-1
码
Y译码 存储体 存储器控 制逻辑
脚5.3 只读存储器（ROM）
单边沿连接插脚 双边沿连接插
5.3.1 掩膜ROM和PROM 一、掩膜ROM（Read Only Memory）
掩膜ROM芯片所存储的信息由芯片制造厂家完成，用户不能修改。 掩膜ROM以有/无跨接
管子来区分0/1信息：有为0， 无（被光刻而去掉）为1。
位线 D3 D2 D1 D0
62256工作表
（二）3-8译码器74LS138
1、74LS138引脚图 2、74LS138原理图
A 1 16 VCC B 2 15 Y0 C 3 14 Y1 G2A 4 13 Y2 G2B 5 12 Y3 G1 6 11 Y4 Y7 7 10 Y5 GND 8 9 Y6