《计算机组成原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 存储器和存储系统

第四章存储器和存储系统

第四章 存储器和存储系统

分层的存储系统 ■基本概念 ■存储容量 存储器可以容纳的二进制信息量 存储器包含的存储单元的总数 存储容量=存储单元(字节) ■存储器所能记忆的全部二进制信息量 例如:某存储器有4096字节的存储单元 则存储器的存储容量为4KB=32KBit

分层的存储系统 ◼ 基本概念 ◼ 存储容量 存储器可以容纳的二进制信息量 ◼ 存储器包含的存储单元的总数 存储容量 = 存储单元（字节） ◼ 存储器所能记忆的全部二进制信息量 例如：某存储器有4096字节的存储单元 则存储器的存储容量为 4KB = 32KBit

■存储系统的分层结构 价格容量 高小 CPU内部 寄存器组 高速缓冲存储器 主机内部 主存储器 外部设备 辅助存储器 低 大

◼ 存储系统的分层结构 寄存器组 高速缓冲存储器 主 存 储 器 辅 助 存 储 器 CPU内部 主机内部 外部设备 价格 高 低 容量 小 大

CPU K- Cache RAM ROM 外存 主存 带 Cache的结构层次

CPU Cache RAM ROM 外存 主存 带 Cache 的结构层次

■存储系统中的主存 ■按存储介质分类 半导体存储器 体积小、功耗低、存取时间短、信息容易丢失 磁表面存储器 信息不易丢失 磁芯存储器 体积庞大、工艺复杂、功耗大 光盘存储器 记录密度高、耐用性好、可靠性高、可互换性强

◼ 存储系统中的主存 ◼ 按存储介质分类 ◼ 半导体存储器 体积小、功耗低、存取时间短、信息容易丢失 ◼ 磁表面存储器 信息不易丢失 ◼ 磁芯存储器 体积庞大、工艺复杂、功耗大 ◼ 光盘存储器 记录密度高、耐用性好、可靠性高、可互换性强

■按存取方式分类 只读存储器(ROM) 掩膜ROM、PROM、 EPROM、 EEPROM、 FLASH memory 随机存取存储器(RAM) SRAM、DRAM 串行访问存储器 磁带存储器

◼ 按存取方式分类 ◼ 只读存储器（ROM） 掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH memory ◼ 随机存取存储器（RAM） SRAM、DRAM ◼ 串行访问存储器 磁带存储器

译码器与驱动 存储体 读写电路 数据总线 地址寄存器 地址总线 控制总线 读 控制电路 图主存的基本组成

译码器与驱动 地址寄存器 读 写 电 路 控制电路 存 储 体 读 写 地址总线 数据总线 控 制 总 线 图 主存的基本组成

主存的工作过程 主存的技术指标 存储容量 主存中能存放二进制代码的总数 存储容量=存储单元数*字长 存储速度 存取时间:又叫存储器的访问时间,是指启动一次存 储器操作(读或写)到完成该操作所需要的全部时间 存取周期:存储器进行连续两次独立的存储器操作所 需要的最小时间间隔 MOS的存取周期100ns,TL的存取周期10ns

◼ 主存的工作过程 ◼ 主存的技术指标 ◼ 存储容量 主存中能存放二进制代码的总数 存储容量 = 存储单元数 * 字长 ◼ 存储速度 ◼ 存取时间：又叫存储器的访问时间，是指启动一次存 储器操作（读或写）到完成该操作所需要的全部时间 ◼ 存取周期：存储器进行连续两次独立的存储器操作所 需要的最小时间间隔 MOS的存取周期100ns，TTL的存取周期10ns

存储器的带宽 每秒从存储器中进出信息的最大数量。单位为字节l 秒或字/秒 例如:存取周期为500ns,则1秒周内能进行1/(500 10-9)=200万次操作,假设每个存储周期能够 访问16位的二进制数,则它的带宽为 200万*2*8=200万*2字节/秒 =4M字节/秒 提高存储器的带宽: 缩短存取周期、增加存储字长、增加存储体

◼ 存储器的带宽 ◼ 每秒从存储器中进出信息的最大数量。单位为字节/ 秒或字/秒 例如：存取周期为500ns，则1秒周内能进行1/（ 500 * 10-9 ）= 200万次操作，假设每个存储周期能够 访问16位的二进制数，则它的带宽为 200万 * 2 * 8 = 200万 * 2 字节/秒 = 4M字节/秒 提高存储器的带宽： 缩短存取周期、增加存储字长、增加存储体

几种半导体存储器 地 地址总线址 存储体 读写电路 数据总线 A0…A 译码 读控制线 片选线 写控制线 图存储器芯片的基本结构

◼ 几种半导体存储器 存 储 体 地 址 译 码 读 写 电 路 地址总线 A0……An 数据总线 D0……Dm 片选线 读控制线 写控制线 图 存储器芯片的基本结构