计算机组成原理存储器举例讲解PPT课件

顺序存储器：存取时间和存储单元的物理位置有关； 磁带
半顺序存储器：存取时间部分地依赖于存储单元的物理位置；
磁盘存储器
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3.1.1 存储器分类（2/3）
按存储内容可变性分
只读存储器(ROM)
只能读出而不能写入的半导体存储器； 随机读写存储器(RAM)：
半导体 存储器
既能读出又能写入的半导体存储器；
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3.2 SRAM存储器
3.2.0 主存储器的构成 3.2.1 基本的静态存储元阵列 3.2.2 基本的SRAM逻辑结构 3.2.3 读/写周期波形图
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3.2.0 主存储器的构成
静态RAM（SRAM）
主要用于构成Cache
由MOS电路构成的双稳触发器保存二进制信息； 优点：访问速度快，只要不掉电可以永久保存信息；
第三章 存储器
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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目录
3.1 存储器概述 3.2 SRAM存储器 3.3 DRAM存储器 3.4 只读存储器和闪速存储器 3.5 并行存储器 3.6 CACHE存储器
动画演示： 3-1.swf
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3.1.2 存储器的分级结构（1/2）
系统对存储器的要求：大容量、高速度、低成本 三级存储系统结构
CPU
缓存
主存
辅存
缓存－主存层次 主存－辅存层次
1、加上cache的目的为提高速度 1、降低了成本，扩大了容量
2、内存包括cache和主存
2、虚存系统包括主存和辅存
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3.1.1 存储器分类（1/3）
按存储介质分
系统主存、 Cache
半导体存储器：用半导体器件(MOS管)组成的存储器； 软盘
磁表面存储器：用磁性材料(磁化作用)做成的存储器；
硬盘 磁带
光盘存储器：用光介质(光学性质)构成的存储器； 光盘
按存取方式分
半导体
随机存储器：存取时间和存储单元的物理位置无关； 存储器
缺点：集成度低，功耗大，价格高；
动态RAM（DRAM）
主要用于构成系统主存
由MOS电路中的栅极电容保存二进制信息；
优点：集成度高，功耗约为SRAM的1/6，价格低；
缺点：访问速度慢，电容的放电作用会使信息丢失，要长 期保存数据必须定期刷新存储单元；
主要种类有：SDRAM、DDR SDRAM
在CPU看来，容量相当于辅存容量，速度相当于CACHE速度。
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3.1.2 存储器的分级结构（2/2）
存储器分级结构中应解决的问题： 当需从辅存中寻找指定内容调入主存时，如何准确定位？ 依靠相应的辅助软硬件。 当CPU访问cache，而待访问内容不在cache中时，应如何 处理？ 从主存向cache中调入相应内容。
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主存和CPU的联系
MDR
CPU MAR
数据总线
读 写 地址总线
主存
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3.2.1 基本的静态存储元阵列
基本存储元
6个MOS管形成一位存储元； 非易失性的存储元 64×4位的SRAM结构图
动画演示： 3-2.swf
存储体排列成存储元阵列，不一定以存储单元形式组织；
按信息易失性分
半导体
易失性存储器：断电后信息即消失的存储器； 存储器
非易失性存储器：断电后仍能保存信息的存储器；
磁盘 光盘
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3.1.1 存储器分类（3/3）
按在计算机系统中的作用分
主存储器
半导体存储器
能够被CPU直接访问，速度较快，用于保存系统当前运行
所需的所有程序和数据；
芯片封装后，3种外部信号线
地址线：2n个单元，对应有n根地址线；
地址信号经过译码电路，产生每个单元的字线选通信号；
数据线：每个单元m位，对应有m根数据线；
控制线：读写控制信号 R/W
R/W =1，为读操作；R/W =0，为写操作；
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SRAM
六 管
位线D
存 储 元 电 路
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位线/D
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3.1.3 主存储器的技术指标——存储速度
存取时间(访问时间)
从启动一次访问操作到完成该操作为止所经历的时间；
以ns为单位，存取时间又分读出时间、写入时间两种。
存取周期
存储器连续启动两次独立的访问操作所需的最小间隔时间。
以ns为单位，存取周期=存取时间+复原时间。
存储器带宽
每秒从存储器进出信息的最大数量；
单位为位/秒或者字节/秒。
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求存储器带宽的例子
设某存储系统的存取周期为500ns，每个存取周期可 访问16位，则该存储器的带宽是多少？ 存储带宽= 每周期的信息量 / 周期时长 = 16位/(500 ╳10-9)秒 = 3.2 ╳ 107 位/秒 = 32 ╳ 106 位/秒 = 32M位/秒
以上过程均由操作系统管理。
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3.1.3 主存储器的技术指标——存储容量
存储容量：指存储器能存放二进制代码的总数。
存储容量=存储单元个数×存储字长
用a×b表示
存储容量=存储单元个数×存储字长/8
单位为B（字节）
要求： 已知存储容量，能计算出该存储器的地址线和数据线的根数。
例如 某机存储容量为 2K×16，则该系统所需的地址线为 11根， 数据线位数为 16 根。
辅助存储器 磁盘、光盘存储器 不能被CPU直接访问，速度较慢，用于保存系统中的所有 的程序和数据；
高速缓冲存储器（Cache） 半导体存ห้องสมุดไป่ตู้器
能够被CPU直接访问，速度快，用于保存系统当前运行中 频繁使用的程序和数据；
控制存储器 半导体存储器
CPU内部的存储单元。
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3.1.2 存储器的分级结构
（理解） （理解） （掌握） （理解） （理解） （掌握）
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学习要求
理解存储系统的基本概念 熟悉主存的主要技术指标 掌握主存储器与CPU的连接方法 理解Cache的基本概念及工作原理 掌握Cache-主存地址映射方法
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3.1 存储器概述
3.1.1 存储器分类 3.1.2 存储器的分级结构 3.1.3 存储器的技术指标