计算机组成原理(存储器)
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利用光斑的有无表示信息
存储器分类
按存取方式分类
随机存取存储器
随机存取：可按地址访问存储器中的任
一单元，访问时间与地址单元无关 SRAM:
RAM: 可读可写 DRAM:
MROM： 用户不能编程
ROM: 只读不写
PROM： 用户可一次编程 EPROM： 用户可多次编程
EEPROM： 用户可多次编程
存储器分类
只读存储器
4.电可擦除只读存储器EEPROM（electronically EPROM)
可在联机情况下，通过专用写入器加高压擦除 可多次，支持数据块擦除
5. 闪速存储器(Flash E2PROM)又称快擦存储器
是在EEPROM基础上发展起来的新型电可擦可编程的非 易失性存储器
特点：高密度/非易失性/读/在线改写; 兼有RAM和 ROM的特点,可代替软盘和硬盘。 擦写次数可达10万次以上。读取时间小于10ns。
存储器性能指标
存取时间TA（Memory Access Time）：是存 储器收到读或写的地址到从存储器读出（写入） 信息所需的时间 存取周期TM（Memory Circle Time）：指连续 启动二次独立的存储器操作（例连续2次读） 所需间隔的最小时间.一般TM> TA
存储器性能指标
存取宽度（W）:也称存取总线宽度,一次 访问可存取的数据位数或字节数. 存储器带宽:也叫数据传输率,每秒从存储 器读取信息量,常用字节/秒表示。
UVEPROM （ultraviolet erasable programmable ROM）
紫外线擦除（有一石英窗口，改写时要将其置于一定波 长的紫外线灯下，照射一定时间全部擦除，时间长大约 10~25分钟）
EPROM存在两个问题: A. 用紫外线灯的擦除时间长. B. 只能整片擦除,不能改写个别单元或个别位
主存储器分类
随机读写
半
存储器
导
RAM
体
存
储
器
只读 存储器
ROM
静态 RAM （ SRAM ） 动态 RAM （ DRAM ）
掩膜 ROM 可编程 ROM （ PROM ） 可擦除 ROM （ EPPROM ）
电擦除 ROM （ E 2PROM ）
•随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失
•只读存储器ROM：正常情况下只读、断电不丢失
虚拟存储器：将主存空间与部分外存空间组 成逻辑地址空间
用户使用逻辑地址空间编程，操作系统进行 有关程序调度、存储空间分配、地址转换等 工作
存储器分类
按存储机制分类
半导体存储器 静态存储器：利用双稳态触发器存储信 息 动态存储器：依靠电容存储电荷存储信 息
磁表面存储器：利用磁层上不同方向的磁化 区域表示信息，容量大，非破坏性读出，长 期保存信息，速度慢。 光盘存储器
DRAM：除要电源有电外，还必须动态地每隔一定的时间间隔对 它进行一次刷新，否则信息就会丢失。
只读存储器
掩模型只读存储器MROM 可编程只读存储器PROM 可重编程只读存储器EPROM 电擦除可编程只读存储器EEPROM 闪速存储器flash
1.掩模型只读存储器MROM 以有无元器件表示0和1，MROM芯片出厂时，
已经写入信息，不能改写 用于需要量大且不需要改写的场合
只读存储器
2. 可编程只读存储器PROM
PROM芯片出厂时，内容为全1，用户可用专用PROM 写入器将信息写入，一旦写入不能改写（即只能写入一 次）,所以又称一次型可编程只读存储器。
W0
W1 b0
b1
b2
熔丝型PROM
只读存储器
3. EPROM：可擦除可编程ROM
速度快
主要存放CPU当前使用的程序和数据。
辅助存储器（外存）
容量有限 速度较慢
存放大量的后备程序和数据。 高速缓冲存储器Cache
容量大
存放CPU在当前一小段时间 速度很快 内多次使用的程序和数据。 容量小
存储系统层次结构
物理存储器和虚拟存储器
主存-外存层次：增大容量
CPU 主存 供条件
外存：为虚拟存储器提
存储系统层次结构
三级存储体系
存储系统：容量大、速度快、成本低
对某类存储器而言， 这些要求往往是相互矛 盾的，如容量大，速度 不能很快；速度快，成 本不可能低；因此，在 一个存储系统常采用几 种不同的存储器，构成 多级存储体系，满足系 统的要求。
CPU Cache
主存 外存
存储系统层次结构
主存储器（内存）
随机存取存储器
RAM（radom access memry，随机存取存储器）要求元 件有如下记忆特性：
有两种稳定状态； 在外部信号的激励下，两种稳定状态能进行无限次相互转换； 在外部信号激励下，能读出两种稳定状态； 可靠地存储。
半导体RAM元件可以分为两大类：
SRAM：是利用开关特性进行记忆，只要电源有电，它总能保持 两个稳定状态中的一个状态。
三步操作
定位（寻道）操作 等待（旋转）操作
读/写操作
平均定位（平均寻道）时间
速度指标
平均等待（平均旋转）时间 数据传输率 （位/秒）
存储器分类
相联存储器：是一种特殊存储器，是基 于数据内容进行访问的存储设备。
写入数据时CAM能自动选择一个未用空单 元进行存储。 读取数据时CAM用所给数据同时对所有存 储单元中的数据进行比较标记符合条件的数 据。 比较是同时进行的，所以读取速度比基于地 址进行读写的速度快。
速度指标：存取周期或读/写周期 （ns） 作主存、高速缓存。 时钟周期的若干倍 顺序存取存储器（SAM）
访问时按读/写部件顺序查找目标地址， 访问时间与数据位置有关
两步操作
等待操作 读/写操作
速度指标
平均等待时间 （ms） 数据传输率 （字节/秒）
存储器分类
直接存取存储器（DM）
访问时读/写部件先直接指向一个小区域， 再在该区域内顺序查找。访问时间与数据 位置有关
计算机组成原理
主讲：颜俊华 存储子系统
存储子系统
主要Байду номын сангаас识点：
１．掌握存储器的分类、存储系统的层次结构 ２．掌握存储单元、存储容量、地址线、数据线的关系 3. 掌握用半导体存储芯片组成主存储器的方法 ４．了解辅助存储器的工作原理 5. 掌握Ｃache和虚拟存储器的工作原理
重点：半导体存储器，存储系统的层次结构、各类存储器的特点、主 存储器的组织方法（与CPU的连接方法），cache，虚拟存储器 难点：主存储器的组织方法，Ｃache、虚拟存储器的工作原理
存储器分类
按存取方式分类
随机存取存储器
随机存取：可按地址访问存储器中的任
一单元，访问时间与地址单元无关 SRAM:
RAM: 可读可写 DRAM:
MROM： 用户不能编程
ROM: 只读不写
PROM： 用户可一次编程 EPROM： 用户可多次编程
EEPROM： 用户可多次编程
存储器分类
只读存储器
4.电可擦除只读存储器EEPROM（electronically EPROM)
可在联机情况下，通过专用写入器加高压擦除 可多次，支持数据块擦除
5. 闪速存储器(Flash E2PROM)又称快擦存储器
是在EEPROM基础上发展起来的新型电可擦可编程的非 易失性存储器
特点：高密度/非易失性/读/在线改写; 兼有RAM和 ROM的特点,可代替软盘和硬盘。 擦写次数可达10万次以上。读取时间小于10ns。
存储器性能指标
存取时间TA（Memory Access Time）：是存 储器收到读或写的地址到从存储器读出（写入） 信息所需的时间 存取周期TM（Memory Circle Time）：指连续 启动二次独立的存储器操作（例连续2次读） 所需间隔的最小时间.一般TM> TA
存储器性能指标
存取宽度（W）:也称存取总线宽度,一次 访问可存取的数据位数或字节数. 存储器带宽:也叫数据传输率,每秒从存储 器读取信息量,常用字节/秒表示。
UVEPROM （ultraviolet erasable programmable ROM）
紫外线擦除（有一石英窗口，改写时要将其置于一定波 长的紫外线灯下，照射一定时间全部擦除，时间长大约 10~25分钟）
EPROM存在两个问题: A. 用紫外线灯的擦除时间长. B. 只能整片擦除,不能改写个别单元或个别位
主存储器分类
随机读写
半
存储器
导
RAM
体
存
储
器
只读 存储器
ROM
静态 RAM （ SRAM ） 动态 RAM （ DRAM ）
掩膜 ROM 可编程 ROM （ PROM ） 可擦除 ROM （ EPPROM ）
电擦除 ROM （ E 2PROM ）
•随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失
•只读存储器ROM：正常情况下只读、断电不丢失
虚拟存储器：将主存空间与部分外存空间组 成逻辑地址空间
用户使用逻辑地址空间编程，操作系统进行 有关程序调度、存储空间分配、地址转换等 工作
存储器分类
按存储机制分类
半导体存储器 静态存储器：利用双稳态触发器存储信 息 动态存储器：依靠电容存储电荷存储信 息
磁表面存储器：利用磁层上不同方向的磁化 区域表示信息，容量大，非破坏性读出，长 期保存信息，速度慢。 光盘存储器
DRAM：除要电源有电外，还必须动态地每隔一定的时间间隔对 它进行一次刷新，否则信息就会丢失。
只读存储器
掩模型只读存储器MROM 可编程只读存储器PROM 可重编程只读存储器EPROM 电擦除可编程只读存储器EEPROM 闪速存储器flash
1.掩模型只读存储器MROM 以有无元器件表示0和1，MROM芯片出厂时，
已经写入信息，不能改写 用于需要量大且不需要改写的场合
只读存储器
2. 可编程只读存储器PROM
PROM芯片出厂时，内容为全1，用户可用专用PROM 写入器将信息写入，一旦写入不能改写（即只能写入一 次）,所以又称一次型可编程只读存储器。
W0
W1 b0
b1
b2
熔丝型PROM
只读存储器
3. EPROM：可擦除可编程ROM
速度快
主要存放CPU当前使用的程序和数据。
辅助存储器（外存）
容量有限 速度较慢
存放大量的后备程序和数据。 高速缓冲存储器Cache
容量大
存放CPU在当前一小段时间 速度很快 内多次使用的程序和数据。 容量小
存储系统层次结构
物理存储器和虚拟存储器
主存-外存层次：增大容量
CPU 主存 供条件
外存：为虚拟存储器提
存储系统层次结构
三级存储体系
存储系统：容量大、速度快、成本低
对某类存储器而言， 这些要求往往是相互矛 盾的，如容量大，速度 不能很快；速度快，成 本不可能低；因此，在 一个存储系统常采用几 种不同的存储器，构成 多级存储体系，满足系 统的要求。
CPU Cache
主存 外存
存储系统层次结构
主存储器（内存）
随机存取存储器
RAM（radom access memry，随机存取存储器）要求元 件有如下记忆特性：
有两种稳定状态； 在外部信号的激励下，两种稳定状态能进行无限次相互转换； 在外部信号激励下，能读出两种稳定状态； 可靠地存储。
半导体RAM元件可以分为两大类：
SRAM：是利用开关特性进行记忆，只要电源有电，它总能保持 两个稳定状态中的一个状态。
三步操作
定位（寻道）操作 等待（旋转）操作
读/写操作
平均定位（平均寻道）时间
速度指标
平均等待（平均旋转）时间 数据传输率 （位/秒）
存储器分类
相联存储器：是一种特殊存储器，是基 于数据内容进行访问的存储设备。
写入数据时CAM能自动选择一个未用空单 元进行存储。 读取数据时CAM用所给数据同时对所有存 储单元中的数据进行比较标记符合条件的数 据。 比较是同时进行的，所以读取速度比基于地 址进行读写的速度快。
速度指标：存取周期或读/写周期 （ns） 作主存、高速缓存。 时钟周期的若干倍 顺序存取存储器（SAM）
访问时按读/写部件顺序查找目标地址， 访问时间与数据位置有关
两步操作
等待操作 读/写操作
速度指标
平均等待时间 （ms） 数据传输率 （字节/秒）
存储器分类
直接存取存储器（DM）
访问时读/写部件先直接指向一个小区域， 再在该区域内顺序查找。访问时间与数据 位置有关
计算机组成原理
主讲：颜俊华 存储子系统
存储子系统
主要Байду номын сангаас识点：
１．掌握存储器的分类、存储系统的层次结构 ２．掌握存储单元、存储容量、地址线、数据线的关系 3. 掌握用半导体存储芯片组成主存储器的方法 ４．了解辅助存储器的工作原理 5. 掌握Ｃache和虚拟存储器的工作原理
重点：半导体存储器，存储系统的层次结构、各类存储器的特点、主 存储器的组织方法（与CPU的连接方法），cache，虚拟存储器 难点：主存储器的组织方法，Ｃache、虚拟存储器的工作原理