第2章 存储器的认识
计算机存储器介绍ppt课件
❶ PROM 这是一次性写入的存储器芯片，数据不可改写
❷EPR据全部擦除
❸EEPROM点可擦除可编程只读存储器，通过电信号擦除数
据
10
ROM
11
磁盘根据电磁学原理，用涂敷在圆盘表面的磁性材料的极
化状态表示二进制数据。磁盘工作过程是：在磁盘控制器
的作用下，读写磁头沿着盘片表面作直线移动，而盘片高
速旋转，磁头和盘片的相对运动实现了快速数据寻找和读 取。磁盘控制器接受CPU发出的操作命令，控制磁盘的操 作，并在CPU和磁盘之间进行数据交换 。
磁盘表面结构如左图，磁
盘是同心圆结构，数据存
储在磁道上，盘片又分为
若干个扇形的区域，一个
程序代码和数据可以存放
3
构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。 存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS 晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个 存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节。每 个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。 一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。 假设一个存储器的地址码由20位二进制数（即5位十六进制数）组 成，则可表示220，即1M个存储单元地址。每个存储单元存放一个 字节，则该存储器的存储容量为1KB。
计算机存储模式规定，存储单
元以字节为单位，1字节由8位二 进制位组成。
5
随机存储
存
主存储器 （内存）
器（RAM） 只读存储
储
器（ROMJ）
器
磁介质存
系
储器
统
辅助存储 器（外存）
存储器概述ppt
一、 存储器的分类 二、存储容量单位
பைடு நூலகம்
计算机硬件系统
写
能修改
读
不能修改
计算机硬件系统
存储器（Memory）是计算机的记忆部件，是计算机存 放程序和数据的设备。它的基本功能是按照指令要求向指定的 位置存进（写入）或取出（读出）信息。计算机中的存储器分 为两大类：主存储器（又称为内存储器）和辅助存储器（又称 为外存储器）。
1KB=210B=1024B 1MB=210KB 1GB=210MB 1TB=210GB
计算机硬件系统
计算机处理数据时，CPU通过数据总线一次存取、加工或传送的数据 长度称为字。一个字通常由一个或若干字节组成。
计算机硬件系统
计算机硬件系统
位是计算机存储数据的最小单位，用来存放一位二 进制数（0或1）。
计算机硬件系统
字节是数据存储的基本单位，即以字节为单位存储和 解释信息。规定8个二进制位组成一个字节，即1B＝ 8bit。
计算机硬件系统
存储器的容量单位一般有KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字 节）、TB（太字节）等几种，它们之间的关系为
什么是存储器
什么是存储器存储器开放分类：硬件、电脑、存储、内存、数据目录b什么是存储器b存储器的构成b存储器的分类b存储器的层次结构b存储器管理b数码相机存储器b嵌入式应用中存储器类型的选择技巧b存储器相干常识问答b存储器发展趋势b存储器发展趋势什么是存储器存储器(Memory)是计算机体系中的记忆装备,用来寄存程序和数据.盘算机中的全体信息,包含输入的原始数据、计算机程序、旁边运行结果和终极运行成果都保留在存储器中.它依据掌握器指定的地位存入和掏出信息.存储器的构成形成存储器的存储介质,目前重要采取半导体器件和磁性资料.存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元,它可存储一个二进制代码.由若干个存储元组成一个存储单元,而后再由许多存储单元组成一个存储器.一个存储器包含很多存储单元,每个存储单元可存放一个字节.每个存储单元的位置都有一个编号,即地址,个别用十六进制表示.一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量.假设一个存储器的地址码由20位二进制数(即5位十六进制数)组成,10美元电脑牛皮吹破-迪拜郎伯的博客-焦点博客,则可表现220,即1M个存储单元地址.每个存储单元存放一个字节,则该存储器的存储容量为1KB.存储器的分类按存储介质分半导体存储器：用半导体器件组成的存储器.磁名义存储器：用磁性材料做成的存储器.按存储方法分随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取,且存取时间和存储单元的物理位置无关.次序存储器：只能按某种顺序来存取,存取时间和存储单元的物理位置有关.按存储器的读写功效分只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的,只能读出而不能写入的半导体存储器.随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的半导体存储器.按信息的可保存性分非永远记忆的存储器：断电后信息即消散的存储器.永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器.按在计算机系统中的作用分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、高速缓冲存储器、控制存储器等.为懂得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系统结构,即便用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器.名称简称用处特色高速缓冲存储器Cache高速存取指令和数据存取速度快,但存储容量小主存储器主存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快,存储容量不大外存储器外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大,位成本低存储器的档次构造依照与CPU的濒临水平,存储器分为内存储器与外存储器,简称内存与外存.内存储器又常称为主存储器(简称主存),属于主机的组成局部；外存储器又常称为帮助存储器(简称辅存),属于外部设备.CPU不能像访问内存那样,直接拜访外存,外存要与CPU或I/O设备进行数据传输,必须通过内存进行.在80386以上的高级微机中,还配置了高速缓冲存储器(chache),这时内存包括主存与高速缓存两部门.对于低档微机,主存即为内存.把存储器分为几个层次主要基于下述原因：1、公道解决速度与成本的抵触,以得到较高的机能价格比.半导体存储器速度快,但价格高,容量不宜做得很大,因此仅用作与CPU频繁交换信息的内存储器.磁盘存储器价格较便宜,可以把容量做得很大,但存取速度较慢,因此用作存取次数较少,且需存放大量程序、原始数据(许多程序和数据是临时不加入运算的)和运行结果的外存储器.计算机在执行某项任务时,仅将与此有关的程序和原始数据从磁盘上调入容量较小的内存,通过CPU与内存进行高速的数据处理,然后将最终结果通过内存再写入磁盘.这样的配置价格适中,综合存取速度则较快.为解决高速的CPU与速度绝对较慢的主存的矛盾,还可使用高速缓存.它采用速度很快、价格更高的半导体静态存储器,甚至与微处理器做在一起,存放当前使用最频繁的指令和数据.当CPU从内存中读取指令与数据时,将同时访问高速缓存与主存.如果所需内容在高速缓存中,就能即时获取；如没有,再从主存中读取.高速缓存中的内容是根据实际情况及时改换的.这样,通过增添少量成本即可取得很高的速度.2、使用磁盘作为外存,不仅价钱廉价,可以把存储容量做得很大,而且在断电时它所存放的信息也不丧失,可以久长保存,且复制、携带都很便利.存储器治理服务器在存储器环境按这样的方法分配存储器：在某个环境分配的存储器可以被环境析构器释放而不会影响其余环境中分配的存储器.所有存储器分配(通过palloc等)都被当作在当前环境的区域中分配存储器.如果你试图释放(或再分配)不在当前环境的存储器,你将得到不可预感的结果.创立存储器环境和切换存储器环境是SPI管理器中存储器管理器的义务.SPI过程处置两种存储器环境：上层履行器存储器环境跟进程存储器环境(假如已联接).在一个过程与SPI管理器联接之前,当前存储器环境是上层执行器环境,所以所有由过程自身通过palloc/repalloc或通过SPI应用函数在联接到SPI管理器之前分配的存储器都在这个环境里.在进行SPI_connect调用之后,当前环境是过程本身所有的.通过palloc/repalloc或通过SPI应用函数调配的存储器(除了SPI_copytuple,SPI_modifytuple,SPI_palloc和SPI_repalloc以外)都在这个环境中分配.当过程与SPI管理器断开(通过调用SPI_finish)后,当前环境恢复为上层执行器环境并且所有在过程存储器环境分配的存储器都被开释,并且不可持续使用！如果你想返回一些货色给上层执行器,那么你必须为此在上层环境分配一片存储器！SPI不能主动释放在上层执行器环境里分配的存储器！SPI在查问实现后自动释放查询执行期间的存储器分配！数码相机存储器可以是一张卡,也可以是软盘,可以是运动的,也可以是固定的,用于保存图像.cf闪存卡一种袖珍闪存卡,(compact flash card).像pc卡那样插入数码相机,它可用适配器,(又称转接卡),使之适应尺度的pc卡浏览器或其他的pc卡设备.cf 存储卡的部分结构采用强化玻璃及金属外壳,cf存储卡采用standard ata/ide 接口界面,装备有专门的pcm-cia适配器(转接卡),笔记本电脑的用户可直接在pcmcia插槽上使用,使数据很容易在数码相机与电脑之间传递.sm闪存卡即smart media,智能媒体卡,一种存储媒介.sm卡采用了ssfdg/flash内存卡,存在超小超薄超轻等特性,体积37(长)t45(宽)t0.76(厚)毫米,重量是1.8g,功耗低,轻易升级,sm转换卡也有pcmcia界面,方便用户进行数据传递.memory stick duo memory stick duo即微型记忆棒,微型记忆棒的体积和分量都为一般记忆棒的三分之一左右,目前最大存储容量可以到达128mb.sd闪存卡即SecureDigital,32t24t2.11存储的速度快,十分玲珑,外观和MMC一样,目前市道上较多数数码相机使用这种格局的存储卡,市场占领率第一.xd闪存卡即Fuji film(富士胶卷)和OLYMPUS(奥林巴斯)结合推出的xD-Picture卡,体形很小,传输速度很快,不外价格很昂贵.mmc闪存卡即MultiMedia Card,外型和SD完全一样,良多时候也通用.微硬盘是一种比拟高真个存贮产品,目前"IBM(日立)"和国产品牌"南方汇通"都推出了本人的微硬盘产品.微型硬盘外型和CF卡完整一样,使用统一型号接口.优卡优卡是lexar公司生产的一种数码相机存储介质,形状和普通的cf卡雷同,可以用在使用cf卡的数码相机、pda、mp3等数码设备上,同时可以直接通过usb接口与计算机系统联机,用作挪动存储器.数字胶卷数字胶卷是lexar公司出产的的一种数码相机的存储介质,同日破的sm卡、松下的sd卡、索尼的memorystick属同类的数字存储媒体.pc卡转换器一种接插件,可以把cf卡或sm卡插入其中,然后,为什么游戏音乐要配合着一边操作画面来进行编曲呢,整体作为一个pc卡插入计算机的pcmica插口,这是常用于便携机的一种通用扩大接口,可以接入pc mica内存卡、pcmica硬盘、pcmica调制解调器等.嵌入式应用中存储器类型的选择技能存储器的类型将决定全部嵌入式系统的操作和性能,因此存储器的选择是一个非常主要的决策.无论系统是采用电池供电还是由市电供电,应用需求将决定存储器的类型(易失性或非易失性)以及使用目标(存储代码、数据或者两者兼有).另外,在选择过程中,存储器的尺寸和成本也是需要考虑的重要因素.对于较小的系统,微控制器自带的存储器就有可能满足系统要求,而较大的系统可能要求增长外部存储器.为嵌入式系统选择存储器类型时,需要考虑一些设计参数,包括微控制器的选择、电压范围、电池寿命、读写速度、存储器尺寸、存储器的特性、擦除/写入的耐久性以及系统总成本.选择存储器时应遵守的基础准则1.内部存储器与外部存储器正常情况下,当肯定了存储程序代码和数据所需要的存储空间之后,设计工程师将决定是采用内部存储器仍是外部存储器.通常情况下,内部存储器的性价比最高但机动性最低,因此设计工程师必须确定对存储的需要未来是否会增加,以及是否有某种道路可以进级到代码空间更大的微控制器.基于成本考虑,人们通常选择能满足应用要求的存储器容量最小的微控制器,因而在猜测代码范围的时候要必须特殊警惕,因为代码规模增大可能要求调换微控制器.目前市场上存在各种规模的外部存储器器件,我们很容易通过增加存储器来适应代码规模的增加.有时这象征着以封装尺寸相同但容量更大的存储器替换现有的存储器,或者在总线上增加存储器.即使微控制器带有内部存储器,也可以通过增加外部串行EEPROM或闪存来满足系统对非易失性存储器的需求.2.引导存储器在较大的微控制器系统或基于处理器的系统中,设计工程师可以利用引导代码进行初始化.应用自身通常决定了是否需要引导代码,以及是否需要专门的引导存储器.例如,如果没有外部的寻址总线或串行引导接口,通常使用内部存储器,而不需要专门的引导器件.但在一些没有内部程序存储器的系统中,初始化是操作代码的一部分,因此所有代码都将驻留在同一个外部程序存储器中.某些微控制器既有内部存储器也有外部寻址总线,在这种情况下,引导代码将驻留在内部存储器中,而操作代码在外部存储器中.这很可能是最保险的方法,因为改变操作代码时不会呈现意本地修改引导代码.在所有情况下,引导存储器都必须是非易失性存储器.3.配置存储器对于现场可编程门阵列(FPGA)或片上系统(SoC),人们使用存储器来存储配相信息.这种存储器必须长短易失性EPROM、EEPROM或闪存.大多数情况下,FPGA 采用SPI接口,但一些较老的器件仍采用FPGA串行接口.串行EEPROM或闪存器件最为常用,EPROM用得较少.4.程序存储器所有带处理器的系统都采用程序存储器,但设计工程师必须决定这个存储器是位于处理器内部还是外部.在做出了这个决策之后,设计工程师才干进一步确定存储器的容量和类型.当然有的时候,微控制器既有内部程序存储器也有外部寻址总线,此时设计工程师可以选择使用它们当中的任何一个,或者两者都使用.这就是为什么为某个应用选择最佳存储器的问题,常常由于微控制器的选择变得庞杂起来,以及为什么改变存储器的规模也将导致转变微控制器的选择的原因.如果微控制器既利用内部存储器也利用外部存储器,则内部存储器通常被用来存储不常改变的代码,而外部存储器用于存储更新比较频繁的代码和数据.设计工程师也需要考虑存储器是否将被在线重新编程或用新的可编程器件替代.对于需要重编程功能的应用,人们通常选用带有内部闪存的微控制器,但带有内部OTP或ROM和外部闪存或EEPROM的微控制器也满足这个要求.为降低成本,外部闪存可用来存储代码和数据,但在存储数据时必须当心防止意外修改代码.在大多数嵌入式系统中,人们应用闪存存储程序以便在线升级固件.代码稳固的较老的应用系统仍可以使用ROM和OTP存储器,但因为闪存的通用性,越来越多的应用系统正转向闪存.表1给出了程序存储器类型的参数比较.5.数据存储器与程序存储器相似,数据存储器可以位于微节制器内部,或者是外部器件,但这两种情形存在一些差异.有时微把持器内部包括SRAM(易失性)和EEPROM(非易失)两种数据存储器,但有时不包含内部EEPROM,在这种情况下,当须要存储大批数据时,设计工程师能够抉择外部的串行EEPROM或串行闪存器件.当然,也可以应用并行EEPROM或闪存,但通常它们只被用作程序存储器.当需要外部高速数据存储器时,通常选择并行SRAM并使用外部串行EEPROM 器件来满意对非易失性存储器的要求.一些设计还将闪存器件用作程序存储器,但保存一个扇区作为数据存储区.这种方式可以下降成本、空间并供给非易失性数据存储器.针对非易失性存储器要求,串行EEPROM器件支持I2C、SPI或微线(Microwire)通信总线,而串行闪存通常使用SPI总线.由于写入速度很快且带有I2C和SPI串行接口,FRAM在一些系统中得到应用.6.易失性和非易失性存储器存储器可分成易失性存储器或者非易失性存储器,前者在断电后将丢失数据,而后者在断电后仍可保持数据.设计工程师有时将易失性存储器与后备电池一起使用,使其表示如同非易失性器件,但这可能比简略地使用非易失性存储器更加昂贵.然而,对要求存储器容量无比大的系统而言,带有后备电池的DRAM可能是满足设计要求且性价比很高的一种办法.在有持续能量供应的系统中,易失性或非易失性存储器都可以使用,但必需基于断电的可能性做出最终决议.如果存储器中的信息可以在电力恢复时从另一个信源中恢复出来,则可以使用易失性存储器.选择易失性存储器与电池一起使用的另一个起因是速度.尽管非易失存储器件可以在断电时坚持数据,但写入数据(一个字节、页或扇区)的时光较长.7.串行存储器和并行存储器在定义了运用系统之后,微控制器的取舍是决议挑选串行或并行存储器的一个因素.对较大的利用系统,微控制器通常不足够大的内部存储器,这时必须使用外部存储器,由于外部寻址总线通常是并行的,外部的程序存储器和数据存储器也将是并行的.较小的应用系统通常使用带有内部存储器但没有外部地址总线的微控制器.如果需要额外的数据存储器,外部串行存储器件是最佳选择.大多数情况下,我的笔记本坏了,这个额定的外部数据存储器是非易失性的.根据不同的设计,引诱存储器可以是串行也可以是并行的.如果微控制器没有内部存储器,并行的非易失性存储器件对大多数应用系统而言是准确的选择.但对一些高速应用,可以使用外部的非易失性串行存储器件来领导微控制器,并容许主代码存储在内部或外部高速SRAM中.8.EEPROM与闪存存储器技巧的成熟使得RAM和ROM之间的界线变得很含混,现在有一些类型的存储器(如EEPROM和闪存)组合了两者的特征.这些器件像RAM一样进行读写,并像ROM一样在断电时保持数据,它们都可电擦除且可编程,但各自有它们优毛病.从软件角度看,独立的EEPROM和闪存器件是类似的,两者主要差别是EEPROM器件可以逐字节地修正,而闪存器件只支持扇区擦除以及对被擦除单元的字、页或扇区进行编程.对闪存的从新编程还需要使用SRAM,因此它要求更长的时间内有更多的器件在工作,从而需要耗费更多的电池能量.设计工程师也必须确认在修改数据时有足够容量的SRAM可用.存储器密度是决定选择串行EEPROM或者闪存的另一个因素.市场上目前可用的独立串行EEPROM器件的容量在128KB或以下,独立闪存器件的容量在32KB 或以上.如果把多个器件级联在一起,可以用串行EEPROM实现高于128KB的容量.很高的擦除/写入耐久性要求促使设计工程师选择EEPROM,因为典范的串行EEPROM 可擦除/写入100万次.闪存一般可擦除/写入1万次,只有少数几种器件能达到10万次.今天,大多数闪存器件的电压规模为2.7V到3.6V.如果不要求字节寻址才能或很高的擦除/写入持久性,在这个电压范畴内的应用系统采用闪存,可以使成原形对较低.9.EEPROM与FRAM EEPROM和FRAM的设计参数类似,但FRAM的可读写次数异常高且写入速度较快.然而通常情况下,用户仍会选择EEPROM而不是FRAM,其主要原因是成本(FRAM较为昂贵)、品质水温和供货情况.设计工程师经常使用成本较低的串行EEPROM,除非耐久性或速度是强迫性的系统要求.DRAM和SRAM都是易失性存储器,尽管这两品种型的存储器都可以用作程序存储器和数据存储器,但SRAM主要用于数据存储器.DRAM与SRAM之间的主要差别是数据存储的寿命.只有一直电,SRAM就能保持其数据,但DRAM只有极短的数据寿命,通常为4毫秒左右.与SRAM比拟,DRAM仿佛是毫无用途的,但位于微控制器内部的DRAM控制器使DRAM的性能表现与SRAM一样.DRAM控制器在数据消逝之前周期性地刷新所存储的数据,所以存储器的内容可以根据需要保持长时间.因为比特成本低,DRAM通常用作程序存储器,所以有宏大存储要求的应用可以从DRAM获益.它的最大缺陷是速度慢,但计算机系统使用高速SRAM作为高速缓冲存储器来补充DRAM的速度缺点.小结只管我们简直可以使用任何类型的存储器来满意嵌入式系统的请求,但终端应用和总本钱要求通常是影响咱们做出决策的主要因素.有时,把多少个类型的存储器联合起来使用能更好地知足应用系统的要求.例如,一些PDA设计同时使用易失性存储器和非易失性存储器作为程序存储器和数据存储器.把永恒的程序保存在非易失性ROM中,电子商务知识,而把由用户下载的程序和数据存储在有电池支撑的易失性DRAM中.不论选择哪种存储器类型,在断定将被用于最终应用系统的存储器之前,设计工程师必须细心折中斟酌各种设计因素.特别声明：1：资料来源于互联网，版权归属原作者2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关3：如有侵权，请告知，立即删除。
存储器知识的课件
绿色环保
人才培养
未来存储器技术将更加重视环保和可持续 发展，采用更环保的材料和制造工艺，降 低对环境的影响。
为了推动存储器技术的不断发展，需要加 能人才培养和引进，提高技术研发水平和 创新能力。
THANKS
感谢观看
• 现代存储器：随着半导体技术的发展，出现了多种新型的存储器，如只读光盘 （CD、DVD等）、闪存（USB闪存盘、固态硬盘等）等。这些新型的存储器 具有更高的速度、更大的容量和更低的功耗，进一步推动了计算机技术的发展 。
02
存储器基本原理
存储器结构与工作原理
要点一
存储器结构
存储器主要由存储单元、地址译码器和读写控制电路组成 。存储单元是存储器的核心，用于存储数据；地址译码器 用于将输入的地址信号转换为相应的存储单元的地址；读 写控制电路用于控制数据的读出和写入。
低功耗存储
人工智能存储
人工智能技术的不断发展对存储器提 出了新的要求，未来将采用人工智能 技术来优化存储器的性能和功能。
随着移动设备的普及，低功耗存储器 将成为未来发展的重要方向，需要采 用低功耗技术来降低能耗。
05
存储器应用领域及案例分析
计算机领域应用案例分析
01
02
03
内存条
用于临时存储CPU中的运 算数据，提高程序运行速 度。
01
随着制程技术不断进步，闪存容量持续增加，同时保持低成本
。
相变存储器（PCM）
02
利用材料在晶态和非晶态之间转换来存储数据，具有速度快、
寿命长等优点。
阻变存储器（ReRAM）
03
通过改变电阻值来存储数据，具有高密度、低功耗等优点。
存储器技术面临的挑战与解决方案
存储器的基本概念及分类
存储器的基本概念及分类
存储器（Memory）是计算机中用于存储和读取数据的一种硬件设备，是数据和程序的载体。
存储器分为内存和外存，其中内存又可分为读写存储器和只读存储器。
1. 读写存储器（RAM）
读写存储器（Random Access Memory，RAM）是计算机中内存的一种，能够进行随机读写操作，数据可被任意读取。
RAM分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）两类。
- 静态随机存取存储器（SRAM）：采用Flip-Flop触发器存储数据，速度快，但容量小。
- 动态随机存取存储器（DRAM）：采用电容存储数据，速度慢，但容量大，常用于主存储器。
2. 只读存储器（ROM）
只读存储器（Read-Only Memory，ROM）是计算机中用于存放固定数据和程序的一种存储器，数据无法被改变。
ROM分为可编程只读存储器（PROM）、擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）和闪存等。
- 可编程只读存储器（PROM）：可以根据需要编程，但只能进行一次，不可擦除重写。
- 擦除可编程只读存储器（EPROM）：需要使用紫外线灯进行擦除，可以被重新编程，但擦除次数有限。
- 电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）：可以通过电信号进行擦除，可重复擦写。
- 闪存：一种快速可擦写非易失性存储器，常用于存储固件和操作系统。
3. 外部存储器
外部存储器（External Storage）用于长时间存放数据，分为磁盘存储器、光盘存储器、固态硬盘等。
它们的特点是容量大，但读写速度较内存慢。
常用于备份数据、扩展存储等方面。
第2章 存储系统(第08讲)
计算机组成与系统结构
24
2.1.2 存储系统的分层结构
分层结构 局部性原理是存储系统层次结构技术可行性的基础. 一般:CPU频繁访问的信息 CPU不频繁访问的信息 高速存储器中 低速存储器中
计算机组成与系统结构
25
例: 二级存储器系统,第一级容量为1KB,访问时间1S； 第二级容量为1MB,访问时间10S。 CPU先访问第一级,如不在,就由第二级送至第一级.
计算机组成与系统结构
18
2.1 分级存储体系的形成
2.1.2 存储系统的分层结构
1.计算机应用对存储器要求的矛盾:
SC(价), C(价) C S
计算机组成与系统结构
19
2.1.2 存储系统的分层结构
用户要求存储器的容量大,速度快.为解决容量、 速度、价格的矛盾,有效的措施是实现分级存储.
当r=100,要使e>0.9 当r=2, 要使e>0.9 H>0.998 H只需>0.889
注意:相邻两级存储器的速度差异不能太大,在 cache— 主存系统中,取r=5-7为好.
在主存—磁盘层次中, r= 104, 这很不理想,其间有 很大空档,从r不能太大的观点出发,最好应有一种S-CC介于其间的存储器作为中间层次. 29 计算机组成与系统结构
计算机组成与系统结构
22
2.1.2 存储系统的分层结构
2.存储器访问的局部性 它是存储器层次的设计思想，也是实现存储 器层次结构的先决条件。
主存
主存
空间局部性
计算机组成与系统结构
时间局部性
23
2.1.2 存储系统的分层结构
实现存储系统的层次结构的先决条件（基础）： 存储器访问的局部性，即：时间局部性和空 间局部性。 时间上的局部性指的是当前正在使用的信息 很可能是后面立刻还要使用的信息。 空间上的局部性是指连续使用到的信息很可 能在存储空间上相邻或者相近。
对计算机存储器的认识
对计算机存储器的认识存储器是计算机系统的一个重要特征是具有极强的“记忆”能力，能够把大量计算机程序和数据存储起来。
它也是计算机系统内最主要的记忆装置，既能接收计算机内的信息（数据和程序），又能保存信息，还可以根据命令读取已保存的信息。
下面将从存储器的构成、存储器的分类、存储器的结构以及存储器的性能指标四个方面来谈我对存储器的认识。
存储器的构成构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。
存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。
由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。
每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。
一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。
假设一个存储器的地址码由20位二进制数（即5位十六进制数）组成，则可表示2的20次方，即1M个存储单元地址。
每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为1MB。
存储器的分类存储器按功能可分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。
主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。
主存储器，也称为内存储器（简称内存），内存直接与CPU相连接，是计算机中主要的工作存储器，当前运行的程序与数据存放在内存中。
辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用，即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息。
一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量，简称存储容量。
存储容量通常用KB、MB或GB表示，其中B是字节（Byte），并且1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。
（1）内存储器现代的内存储器多半是半导体存储器，采用大规模集成电路或超大规模集成电路器件。
第2章内存.ppt.Convertor
存储当前运行的程序指令和数据，并通过高速的系统总线直接供CPU进行处理的内部存储器简称内存或主存。
内存的容量、速度和可靠性等指标直接关系到系统的性能。
内存由半导体集成电路存储器组成，因此存取速度快、容量较小、单位存储容量价格高。
1.内存储器的作用2.3 内存概述2.3.1 内存简介1、存储器的类型DRAM：DDR2/DRR3内存SRAM：CPU内部Cache存储器半导体：闪存（SSD/U盘）外存磁介质：HDD光介质：CD-RAM/DVD/BD传统内存定义：直接与CPU进行数据交换的存储器称为内存，不能直接与CPU进行数据交换的存储器称为外存。
外存材料和原理更加多样化。
外存要求：容量大，价格便宜，断电后数据不会丢失。
外存类型：半导体材料，如SSD、U盘、CF卡等；磁介质材料，如硬盘、软盘、磁带机等；光介质材料，如CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROM等2.内存与处理器的关系3. 内存的外观一般以三种形式出现：计算机主存（RAM）：主要由DRAM 动态随机存储器构成常见的有DDR、DDR2、DDR3只读存储器（ROM）：一般都用于保存微机的BIOS系统通常由EPROM、EEPROM、FlashMemory 等构成高速缓存（Cache）：高速缓存的作用主要是用于在CPU和主存之间建立一个中间速度的缓冲区间，加快数据的读写速度。
高速缓冲存储器，一般含在CPU中。
“内存”：一般是指的微机中的主存部分。
4、内存的分类内存是计算机的另一个主要部件之一，是沟通CPU与其他设备的桥梁。
59.21mm61.86mm53.88mmDDR、DDR2、DDR3插口比较不同规格的DDR内存，断口位置不同。
内存条接口形式168针SDRAM DIMM内存插槽金手指每面为84Pin，金手指上有两个卡口，用来避免插入插槽时，错误将内存反向插入而导致烧毁184针DDR DIMM内存插槽金手指每面有92Pin，金手指上只有一个卡口。
一文读懂存储器
一文读懂存储器存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
现代计算机系统都是以存储器为中心，计算机若要开始工作，必须先把有关程序和数据装到存储器中，程序才能开始运行。
在程序执行过程中，CPU所需的指令要从存储器中取出，运算器所需的原始数据要从存储器中取出，运算结果必须在程序执行完毕之前全部写到存储器中，各种输入输出设备也直接与存储器交换数据。
因此，在计算机运行过程中，存储器是各种信息存储和交换的中心。
存储器的构造及原理存储器就是用来存放数据的地方。
它是利用电平的高低来存放数据的，也就是说，它存放的实际上是电平的高、低，而不是我们所习惯认为的1234这样的数字，这样，我们的一个谜团就解开了，计算机也没什么神秘的吗。
单片机里面都有这样的存储器，这是一个存储器的示意图：一个存储器就象一个个的小抽屉，一个小抽屉里有八个小格子，每个小格子就是用来存放“电荷”的，电荷通过与它相连的电线传进来或释放掉，至于电荷在小格子里是怎样存的，就不用我们操心了，你能把电线想象成水管，小格子里的电荷就象是水，那就好理解了。
存储器中的每个小抽屉就是一个放数据的地方，我们称之为一个“单元”。
有了这么一个构造，我们就能开始存放数据了，想要放进一个数据12，也就是00001100，我们只要把第二号和第三号小格子里存满电荷，而其它小格子里的电荷给放掉就行了。
可是问题出来了，一个存储器有好多单元，线是并联的，在放入电荷的时候，会将电荷放入所有的单元中，而释放电荷的时候，会把每个单元中的电荷都放掉，这样的话，不管存储器有多少个单元，都只能放同一个数，这当然不是我们所希望的因此，要在结构上稍作变化，在每个单元上有个控制线，我想要把数据放进哪个单元，就给一个信号这个单元的控制线，这个控制线就把开关打开，这样电荷就能自由流动了，而其它单元控制线上没有信号，所以开关不打开，不会受到影响，这样，只要控制不一样单元的控制线，就能向各单元写入不一样的数据了，同样，如果要某个单元中取数据，也只要打开对应的控制开关就行了。
《计算机的存储器》 讲义
《计算机的存储器》讲义在当今数字化的时代，计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而计算机的存储器，就如同一个“信息仓库”，负责存储和管理计算机运行所需的各种数据和程序。
接下来，让我们一起深入了解一下计算机的存储器。
一、存储器的基本概念存储器是计算机系统中的重要组成部分，用于存储程序和数据。
简单来说，它就像是一个巨大的柜子，里面可以存放各种各样的东西，当我们需要的时候，能够从里面准确地找到并拿出来使用。
存储器按照其在计算机系统中的作用和地位，可以分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）两大类。
主存储器直接与中央处理器（CPU）进行数据交换，速度快但容量相对较小；辅助存储器则用于长期存储大量的数据和程序，速度相对较慢但容量巨大。
二、主存储器（内存）内存是计算机运行时临时存储数据和程序的地方。
它的速度非常快，能够快速响应 CPU 的请求，为计算机的高效运行提供支持。
内存通常由半导体芯片组成，常见的类型有随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
随机存取存储器（RAM）是我们常说的“运行内存”，它可以随时读写数据，但在断电后，其中存储的内容会丢失。
这就好比我们在黑板上写字，擦掉后就没有了。
只读存储器（ROM）中的数据在制造时就已经固化，只能读取，不能修改。
它通常用于存储计算机启动时所需的基本程序和数据，比如BIOS 程序。
三、辅助存储器（外存）与内存相比，外存的速度较慢，但具有更大的存储容量，能够长期保存数据。
常见的外存有硬盘、光盘、U盘和移动硬盘等。
硬盘是计算机中最主要的外存设备之一，它通过磁性原理来存储数据，容量大、价格相对较低，但相对较重且抗震性较差。
光盘则通过激光在盘面上刻蚀来存储数据，包括 CD、DVD 和蓝光光盘等。
光盘的存储容量较大，但读取速度相对较慢，且容易受到划伤等影响。
U盘和移动硬盘则以其便携性受到广泛欢迎。
它们使用闪存芯片来存储数据，读写速度较快，便于携带和使用。
四、存储器的性能指标衡量存储器性能的主要指标包括存储容量、存取速度和存储周期等。
第2章存储器讲解
第2章存储器2.1微计算机存储器概述存储器是微型计算机系统用以存放程序和数据的基本单元或设备。
任何CPU构成的微机系统必须配备一定存储器容量的存储器，其主要职能就是用来存放系统工作时的信息，即程序和数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。
因此，有了它，微机才有记忆功能，才能保证正常工作。
存储器的容量越大，存储器存放的信息就越多，计算机的功能就越强。
存储器的容量的大小，已经成为衡量一个计算机系统能力的重要指标。
另外，计算机的操作大部分是与存储器进行信息交换，因此，存储器的存取速度是影响计算机的运算速度的重要因素之一。
存储器的容量是指存储器存放二进制的总位数，微型机中常以字节B（Byte）为单位，外存中为了表示更大的容量，用KB、MB、GB、TB为单位。
存储器中每8位组成一个字节，1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B,1TB=240B。
设存储器芯片的地址线和数据线分别为m和n，则存储芯片的编址存储单元总量为2m个单位，该存储芯片的总容量为存储容量=存储单元个数m×每个存储单元的位数n（数据线位数）存储器的存取速度可以用“存取时间”和“存储周期”这两个时间参数来衡量。
“存取时间是指CPU发出有效存储器地址从而启动一次存储器读/写操作，到该读/写操作完成所经历的时间。
存取时间越小，存取速度就越快。
目前，高速缓存（Cache）的存取时间已小于20ns，中速存储器在60ns-100ns之间，低速存储器在100ns以上。
“存取周期”是指连续两次独立的存储读/写操作所需要的最小间隔时间。
由于存储器在读出数据后还要用一定的时间来完成内部操作，这一时间称为恢复时间，素以通常存储器的存储周期略大于存储器的存取时间。
从计算机的应用需要来说，总是希望存储器的存储容量要大，存取速度要快，而价格/位要便宜。
但实际上，存储器的这些性能指标往往是相互矛盾的，互相制约的。
解决这一问题的较好方法是，把他们合理地组织起来，设计一个快慢搭配、具有层次结构的存储系统如图2.1所示。
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（1）累加器（ACC）
ACC是8位寄存器，它是一个最常用的特殊功能寄
存器（专用寄存器），其在SFR中的地址为E0H，在指
令中常将ACC简写为A。大部分单操作数指令的操作数取
自累加器，很多双操作数指令中的一个操作数也取自累
加器。加、减、乘、除法运算指令，运算结果都存放于
A或寄存器B中。大部分的数据操作都会通过累加器A进
第1节 汇编语言程序设计基础
程序存储器
数据存储器
任务一 存储器的认识
片内程序存储器
4KB
地址：0000H~0FFFH
片外程序存储器 64KB
地址：0000H~FFFFH
片内数据存储器 256B
地址：00H~FFH
片外数据存储器 64KB
地址：0000H~FFFFH
RAM 区 128B
地址：00H~7FH
83H和82H。它通常在访问外部数据存储器时作 为地址指针使用。编程时既可以按16位寄存器 来使用，也可以按两个8位寄存器来使用，即高 字节寄存器（DPH，地址为83H）和低字节寄存 器（DPL，地址为82H）。当访问程序存储器时， DPTR可用来作为基址寄存器，采用基址+变址 寻址方式访问程序存储器。
22
位
序
第1节 位 标 位 名
志
称
汇编语言程功序能 设计基础
任务二 寻址方式的认识
PSW.0
P
奇偶校验 表明A内容的奇偶性，凡是改变A中内容的指令均影响奇偶校
位
验位，若A中值为1的位数为奇数，则P置1，否则清0
PSW.1
F1
用户标志 位
供用户设置的标志位，由用户置1或清0
PSW.2
在有符号加减法运算中，如运算结果超出8位有符号数的有效
元，地址为80H～FFH，该部分为单片机功能控制用。
片内数据存储器低128B根据其用途的不同，又可分为3 个区：工作寄存器区，地址为00H～1FH，共32个字节， 该区为工作寄存器使用；位寻址区，地址为20H～2FH， 共16个字节128位，位地址为00H～7FH，该区单元既可 按字节操作，又可按位操作；用户RAM区，地址为 30H～7FH，共80个字节，该区为用户数据存取使用，只 能按字节操作。
地址，可寻址的范围为64KB，因此片外程序存储器最大
容量为64KB，而片内程序存储器容量为4KB。程序存储
器在物理结构上分为片内程序存储器和片外程序存储器
两个部分，在逻辑结构上（即用户使用角度）为一个部
分，采用同一指令（MOVC指令）进行数据读取，用外部 引脚进行区分低4KB空间使用的是片内程序存储器还是片 外程序存储器。
工作寄存器组
第0组（00H～07H） 第1组（08H～0FH） 第2组（10H～17H） 第3组（18H～1FH）
PSW.5
F0
用户标志 位
供用户设置的标志位，由用户置1或清0
PSW.6 PSW.7
辅助
AC
进位 当进行加、减运算时当低4位向高4位有进位或借位时，AC置1，
标志
否则清0。AC辅助进位位常用于十进制调整
18
第1节 汇编语言程序设计基础 任务一 存储器的认识
图2-6 伟福软件存储器观察窗口
图2-5 伟福软件特殊功能寄存器观察窗口
19
第1节 汇编语言程序设计基础 任务一 存储器的认识
图2-8 Keil软件存储器观察窗口
图2-7 Keil软件CPU寄存器观察窗口
20
三、相关知识
1．特殊功能寄存器
储空间（物理结构上）：片内ROM、片外ROM、
片内RAM和片外RAM。图2-1所示为51单片机存
储器地址空间，其中使用最频繁的是片内数据存
储器，应重点掌握。
3
第1节 存储器的认识
64KB RAM FFFFH
FFFFH 64KB ROM
0000H 片外数据存储器片内存储器 0FFH 4KB ROM9
第1节 存储器的认识
工作寄存器区32个字节被均匀地分为4个组， 每组有8个工作寄存器，均以R0～R7来命名。第 0组工作寄存器，地址为00H～07H；第1组工作 寄存器，地址为08H～0FH；第2组工作寄存器， 地址为10H～17H；第3组工作寄存器，地址为 18H～1FHH。在程序运行时，究竟使用的是哪组 工作寄存器，就要通过一个特殊功能寄存器程序 状态字寄存器（PSW）的第4和第3位（RS1和 RS0）的值来区分它们。RS1和RS0为00则用第0 组工作寄存器；RS1和RS0为01则用第1组工作寄 存器；RS1和RS0为10则用第2组工作寄存器； RS1和RS0为11则用第3组工作寄存器。若程序中 并不需要4组，那么其余的可作为一般的数据存 储器。CPU复位后，选中第0组工作寄存器。 10
位
此位有两个功能：一是执行加法或减法运算时，存放运算结果
进位标志
CY
位
的进位或借位标志，当运算结果的最高位有进位或借位时 置1，否则清0；二是在位操作中作为累加位使用，在指令
中常简写为C
表2-1 程序状态字寄存器位定义及位功能表
24
（3）数据指针（DPTR） DPTR为16位寄存器，其在SFR中的地址为
SFR 区 128B
地址：80H~FFH
工作寄存器区 32B
地址：00H~1FH
位寻址区 16B
地址：20H~2FH
用户 RAM 区 80B
地址：30H~7FH
第 0 组工作寄存器 8B
地址：00H~07H
第 1 组工作寄存器 8B
地址：08H~0FH
第 2 组工作寄存器 8B
地址：10H~17H
图2-2 单片机存储器总体分配图
11
第1节 存储器的认识
对52子系列的高128B（地址为80H～FFH）
对应两个物理空间，一个空间作为用户RAM区，
为用户使用；另一空间作为特殊功能寄存器区，
为单片机功能部件控制使用，两部分地址重叠，
但通过不同的寻址方式可将它们区分开：对
80H～FFH的用户RAM区只能采用寄存器间接寻
址方式访问，而对SFR区只能采用直接寻址方式
访问。片内数据存储器是程序设计中使用频率最
高的存储器部分，用户的许多参数、变量及单片
机功能控制寄存器均取自于该部分存储器。
12
第1节 存储器的认识
（2）片外数据存储器结构 51单片机片外数据存储器为16位地址空间，
因此最多可扩展64KB的片外RAM。由图2-1可知， 片内RAM和片外RAM的低256B的地址相同，但 它们却是两个不同的地址空间。区分这两个地址 空间的方法是采用不同的指令，访问片内RAM用 MOV指令，访问片外RAM用MOVX指令。
第1节 存储器的认识
一、任务目标 学习51单片机的存储器结构。通过本任务的
学习，使读者掌握51单片机存储器的结构及使用 方法。 二、任务分析 在单片机中，用户设计好的程序及程序运行 时的数据要放到一个载体里，这个载体就叫存储 器（集成电路）。
1
第1节 存储器的认识
程序设计完成后写到存储器中，在单片机运 行时程序只需从存储器中读取出来运行。用来存 放程序的存储器，我们称之为程序存储器（只读 存储器），简称ROM。而在单片机运行时，数据 将随着程序的运行发生变化，我们将存放数据的 存储器称为数据存储器（随机存储器），简称 RAM。
2
第1节 存储器的认识
单片机的存储器又可分为片内和片外存储
器。片内存储器是在单片机内部的存储器，通常
容量有限。当单片机程序很大，同时单片机运行
时的数据较大，片内存储器容量不够，就需要对
单片机扩展外部存储器，这就是片外存储器。
综上所述，51单片机有两种存储器：程序
存储器和数据存储器。51单片机同时拥有4个存
第1节 存储器的认识
特殊功能寄存器区离散地分布了21个特殊功 能寄存器（又称为专用寄存器），这些寄存器反 映了51单片机的运行状态，很多功能均是通过特 殊功能寄存器来定义和控制执行的，这些寄存的 功能已做了专门的规定，用户不能修改其结构。 例如累加器A、寄存器B、程序状态字寄存器 （PSW）、数据指针（DPTR）、I/O口寄存器 P0～P3等均为特殊功能寄存器。
13
第1节 存储器的认识
四、任务实施 1．单片机存储器总体分配 单片机存储总体分配图如图2-2所示。 2．单片机存储器各部分的功能及使用注意 单片机存储器各部分的功能及使用注意如图
2-3所示。 3．单片机片内数据存储器的结构 单片机片内数据存储器的结构如图2-4所示。
14
51 单片机存储器
明乘积没有超过255，乘积只在累加器A中。执行 除法指
令时，OV=1，表示除数为0，运算不被执行；否则OV=0。
表2-1 程序状态字寄存器位定义及位功能表
23
位序
第1节 位 标 志
位名
称
汇编语言程功序能 设计基础
任务二 寻址方式的认识
PSW.
4
RS1
PSW. RS0
3
工作寄存 器组 选择 位
RS1 RS0 00 01 00 11
为384B。实际提供给用户使用的片内数据存储
器容量对51子系列为128B，对52子系列为256B，
它们是用于存放程序执行的中间结果和过程数据
的。
8
第1节 存储器的认识
片内256个字节数据存储器分为两部分：低128字节
为用户数据RAM单元，地址为00H～7FH，该部分为用户
数据存取使用；高128字节为特殊功能寄存器（SFR）单
25
2．程序计数器（PC）
PC在物理上是独立的，它不属于特殊功能 寄存器区的一个寄存器。PC是一个16位的计数 器，它的作用是控制程序的执行顺序，用于存 放一条将要执行的指令地址，寻址范围为64KB。 PC有自动加1功能，即完成了一条指令的执行后， 其内容自动加1。PC本身并没有地址，因而不可 寻址，用户无法对它进行读写，但是可以通过 转移、调用、返回等指令改变其内容，以控制 程序按用户要求去执行。