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按存储介质分类:
按存取方式分类:
1.存取时间与物理地址无关(随机访问)
2.存取时间与物理地址有关(串行访问)
3.按在计算机中的作用分类
存储器:主存储器,Flash Memory,高速缓冲存储器(Cache),辅助存储器
主存储器:RAM,ROM,
RAM:静态RAM,动态RAM
ROM:MROM,PROM,EPROM,EEPROM
辅助存储器:磁盘,磁带,光盘
存储器三个主要特性的关系:
速度:快--慢
容量:小--大
价格:高--低
缓存—主存层次和主存—辅助层次
缓存—主存:主存储器地址 注重速度 由硬件来处理
主存—辅存:虚拟存储器 注重容量 由软硬件相结合
程序的局部性原理:程序在执行时呈现出局部规律,即在一段时间内,整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。相应的,执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。
1.主存的基本组成
2.主存和CPU的联系
3.主存中存储单元地址的分配
高位字节 地址为字地址
地址线24根,按字节寻址范围为224224 =16M;
若字长32位,则一个字有4个字节,所以要留2根地址线指出该字中的哪个字节[00,01,10,11],即寻址范围为 224−2=4M224−2=4M;
若字长16位,则一个字有2个字节,所以要留1根地址线指出该字中的哪个字节[0,1],即寻址范围为 224−1=8M224−1=8M;
注:编址单位:字节
4.主存的技术指标
a.存储容量:
主存 存放二进制代码的总位数
b.存储速度:
c.存储器的带宽 位/秒
半导体存储芯片的基本结构:
地址线(单向) | 数据线(双向) | 芯片容量 |
10 | 4 | 1K X 4位 |
14 | 1 | 16K X 1位 |
13 | 8 | 8K X 8位 |
存储芯片片选线的作用:
用16K x 1位的存储芯片组成64K x 8位的存储器
半导体存储芯片的译码驱动方式:
(1)线选法
(2)重合法
静态RAM(SRAM)
a.静态RAM基本电路读操作
b.静态RAM基本电路写操作
动态RAM(DRAM)
动态RAM基本单元电路
动态RAM刷新:
刷新与行地址有关
1集中刷新(若存取周期为0.5us)以128X128矩阵为例
“死区”为 0.5usX128=64us
“死时间率”为128/4000X100%=3.2%
2分散刷新(存取周期1us)以128X128矩阵为例
3分散刷新与集中刷新相结合(异步刷新)
对于128X128的储存芯片(存取周期为0.5us)
若每隔15.6us刷新一行
每行每隔2ms刷新一次,“死区”为0.5us
将刷新安排在指令译码阶段,就不会出现“死区”
动态RAM和静态RAM的比较
DRAM(主存) | SRAM(缓存) | |
存储原理 | 电容 | 触发器 |
集成度 | 高 | 低 |
芯片引脚 | 少 | 多 |
功耗 | 小 | 大 |
价格 | 低 | 高 |
速度 | 慢 | 快 |
刷新 | 有 | 无 |
1.掩模ROM(MROM)
行列选择线交叉处有MOS管为“1”
行列选择线交叉处无MOS管为“0”
2.PROM(一次性编程)
熔丝短 为“0”
熔丝未断 为“1”
3.EPROM(多次性编程)
D端加正电压 形成浮动栅 S与D不导通为“0”
D端不加正电压 不形成浮动栅 S与D不导通为“1”
注:浮动栅是用紫外线擦除
4.EEPROM(多次性编程)
电可擦写
局部擦写
全部擦写
5.Flash Memory(闪速型存储器)
EPROM 价格便宜 集成度高
EEPROM 电可擦写
比EEPROM快 具备RAM功能
1.存储器容量的扩展
(1)位扩展(增加存储字长)[两个芯片当成一个用]
用 2片1Kx4位 存储芯片组成1Kx8位的存储器(10条地址线,8条数据线)
(2)字扩展(增加存储字的数量)
用 2片 1Kx8位 存储芯片组成2Kx8位的存储器(11条地址线,8条数据线)
(3)字,位扩展
用 8片 1Kx4位 存储芯片组成4Kx8位的存储器(12条地址线,8条数据线)
2.存储器与CPU的连接
(1)地址线的连接
(2)数据线的连接
(3)读/写命令线的连接
(4)片选线的连接
(5) 合理的选择存储芯片
(6)时序,负载等
合法代码集合 | 错误码 | 结论 |
{000,001,010,011,100,101,110,111} | 检0位错,纠0位错 | |
{000,011,101,110} | {100} | 检1位错,纠0位错 |
{111,000} | {100,110} | 检1位错,纠1位错 |
{0000,1111} | {1000,1100} | 检2位错,纠1位 |
{00000,11111} | {11000,11100} | 检2位错,纠2位错 |
编码的最小距离:
任意两组合法代码之间 二进制位数的最小差异
编码的纠错,检错能力与编码的最小距离有关
汉明码(具有一位纠错能力的编码)的组成:
汉明码采用奇偶校验
汉明码采用分组校验
汉明码的分组是一种非划分方式
分成3组,每一组有一个校验位,一共包括4位数据位
汉明码有位检测位
(1)功能:解决CPU与主存之间速度不匹配的问题
(2)Cache基本原理
(3)Cache命中率
全相联的映射方式
映射方式(多对多):
地址变换:
1、将地址分为两部分(块号和字),在内存块写入Cache时,同时写入块号标记;
2、CPU给出访问地址后,也将地址分为两部分(块号和字),比较电路块号与Cache 表中的标记进行比较,相同表示命中,访问相应单元;如果没有命中访问内存,CPU 直接访问内存,并将被访问内存的相对应块写入Cache
3、特点:
4、应用场合: 适用于小容量的Cache
直接映射方式
1、映射方法(一对多)如:
2.基本原理
特点:
4、应用场合 适合大容量Cache
组相联映射方式
由于cache的内容只是主存部分内容的拷贝,它应当与主存内容保持一致。而CPU对cache的写入更改了cache的内容。如何与主存内容保持一致,可选用如下三种写操作策略。
(1)2级cache结构
(2)L1分成8K的指令cache和8K的数据cache
(3)存储器读写总线周期
(4)数据一致性的保持
概述:
1.特点 不直接与CPU交换信息
2.磁表面存储器的技术指标
磁记录原理和记录方式
1.原理:
硬磁盘存储器
1.硬磁盘存储器的类型
(1)固定磁头和移动磁头
(2)可换盘和固定盘
2.硬磁盘存储器结构
(1)磁盘驱动器
(2)磁盘控制器
磁盘控制器是:主机和磁盘驱动器之间的接口:对主机通过总线进行连接;直接对硬盘连接
(3)盘片:由硬质铝合金材料制成
软磁盘存储器
硬盘 | 软盘 | |
速度 | 高 | 低 |
磁头 | 固定,活动, 浮动 | 活动, 接触磁盘 |
盘片 | 固定盘,盘组, 大部分不可换 | 可换磁盘 |
价格 | 高 | 低 |
环境 | 苛刻 | 不苛刻 |
光盘存储器
采用光存储技术 | 利用激光写入和读入 | |
第一代光存储技术 | 采用非磁性介质 | 不可擦写 |
第二代光存储技术 | 采用磁性介质 | 可擦写 |
光盘的存储原理
只读型和只写一次型 | 热作用 |
可擦写光盘 | 热磁效应 |
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