第五章存储器

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1、*1第五章第五章 存储器存储器 存储器概述存储器概述 静态、动态存储器的结构、特点静态、动态存储器的结构、特点 存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接 只读存储器的分类只读存储器的分类 提高存储器性能的技术提高存储器性能的技术 高速缓冲存储器高速缓冲存储器 虚拟存储器虚拟存储器*2第五章第五章 存储器存储器5.1 5.1 概述概述一、基本概念一、基本概念 信息存储的信息存储的基本单位基本单位，叫做一个，叫做一个二进制位二进制位（bitbit）。（可用）。（可用具有两个稳态的元件来表示，如，触发器）具有两个稳态的元件来表示，如，触发器） 存储一位二进制数的器件称作一个存储一位二进制数的

2、器件称作一个存储元存储元。 当一个二进制数作为一个整体进行存储操作时当一个二进制数作为一个整体进行存储操作时, ,就称作一个就称作一个存储字存储字, ,一个字中的二进制位数叫一个字中的二进制位数叫字长。字长。 多个存储元组成了一个多个存储元组成了一个存储单元。存储单元。 多个存储单元组成了一个多个存储单元组成了一个存储体存储体存储存储器的核心。器的核心。 *3第五章第五章 存储器存储器 存储体中，为区分不同的存储单元，对每一单元给一个编存储体中，为区分不同的存储单元，对每一单元给一个编号，这个编号叫号，这个编号叫地址地址，地址与存储单元一一对应地址与存储单元一一对应。 存储单元可以存储单元可以

3、按字编址，按字编址，也可以也可以按字节编址；按字节编址； 存储单元是地址码能够指定的存储单元是地址码能够指定的最小存储单位最小存储单位； 存储体同周围的逻辑线路一起组成存储体同周围的逻辑线路一起组成存储器存储器。 *4第五章第五章 存储器存储器二、主存储器的主要技术指标二、主存储器的主要技术指标 、存储容量、存储容量 指主存所能容纳的二进制信息的总量。指主存所能容纳的二进制信息的总量。 字节编址字节编址：以字节数来表示容量；：以字节数来表示容量； 字编址字编址：以：以字数字数字长字长来表示容量。来表示容量。如：如：某主存储器的容量为某主存储器的容量为64K64K1616，表示它有，表示它有64

4、K64K个字，每个字，每个字的字长为个字的字长为1616位；若用字节数表示，则可记为位；若用字节数表示，则可记为128K128K字节字节（128KB128KB）。）。*5第五章第五章 存储器存储器、存取速度（存取时间、存取周期）、存取速度（存取时间、存取周期）存取时间：存取时间： （访问时间、读（访问时间、读/ /写时间）写时间） 指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存取周期：存取周期： （读写周期、访内周期）（读写周期、访内周期） 存储器从接受读存储器从接受读/ /写命令信号始，将信息读出或写入后，到写命令信号始，将信息读出或写入后

5、，到接到下一个读接到下一个读/ /写命令为止所需的时间。写命令为止所需的时间。 一般情况下，存取周期一般情况下，存取周期 存取时间存取时间 ，为什么？为什么？ 因为对任何一种存储器，在读写操作之后，总要有因为对任何一种存储器，在读写操作之后，总要有一段恢一段恢复内部状态的复原时间复内部状态的复原时间。特别对于。特别对于破坏性读出的破坏性读出的存储器，存储器，存取周期往往比存取时间要大得多，这是因为存储器中的存取周期往往比存取时间要大得多，这是因为存储器中的信息信息读出后需要马上进行重写读出后需要马上进行重写。 *6第五章第五章 存储器存储器、主存带宽、主存带宽 又称为主存的数据传输率，是指主存

6、每秒钟可读写的数据又称为主存的数据传输率，是指主存每秒钟可读写的数据量。（量。（b/sb/s，B/sB/s） 提高主存带宽的措施：缩短存取周期；增加存储字长。提高主存带宽的措施：缩短存取周期；增加存储字长。4 4、可靠性、可靠性 以平均无故障时间以平均无故障时间( (两次故障之间的平均间隔两次故障之间的平均间隔) )来衡量来衡量 5 5、性能、性能/ /价格比价格比 6 6、功耗、功耗 是一个不容忽视的问题，它反映了存储器件耗电的多少，是一个不容忽视的问题，它反映了存储器件耗电的多少，同时也反映了器件的发热程序。（因温度高会限制集成度同时也反映了器件的发热程序。（因温度高会限制集成度的提高）功

7、耗小，也有利于存储器的稳定工作。的提高）功耗小，也有利于存储器的稳定工作。 *7第五章第五章 存储器存储器三、存储器的发展与分类三、存储器的发展与分类 、发展、发展 ENIACENIAC的存储器的存储器: :用电子管触发器组成的用电子管触发器组成的2020位移位寄存器。位移位寄存器。 随后的十几年，存储技术发展很活跃，相继出现了汞随后的十几年，存储技术发展很活跃，相继出现了汞延迟线延迟线，阴极射线管做成的存储器，最多存阴极射线管做成的存储器，最多存32323232位信息，后改成磁位信息，后改成磁鼓，平均存取时间鼓，平均存取时间15.6ms15.6ms，总容量，总容量6553665536位位。1

8、9531953年，美国麻省理工学院研制出年，美国麻省理工学院研制出第一台磁芯存储器第一台磁芯存储器。磁芯存储器以它的容量大，速度快，可靠性高，成本低等优势，磁芯存储器以它的容量大，速度快，可靠性高，成本低等优势，在当时一直占主导地位。在当时一直占主导地位。*8第五章第五章 存储器存储器6060年代后期，集成电路技术出现后，半导体存储器问世。年代后期，集成电路技术出现后，半导体存储器问世。19711971年年IBM370/145IBM370/145机首次使用机首次使用半导体存储器半导体存储器作主存。作主存。目前，目前，半导体存储器已是存储技术的主流，从单片机到巨型机，半导体存储器已是存储技术的主

9、流，从单片机到巨型机，都无一例外地采用都无一例外地采用半导体存储器半导体存储器。*9第五章第五章 存储器存储器、分类、分类 功能功能 主存储器：主存储器：在主机内，可直接与在主机内，可直接与CPUCPU交换信息，速度较快。交换信息，速度较快。 辅助存储器：辅助存储器：在主机外，不能与在主机外，不能与CPUCPU交换信息，速度较慢。交换信息，速度较慢。 高速缓冲存储器：高速缓冲存储器：在在CPUCPU和内存之间，容量小，速度与和内存之间，容量小，速度与CPUCPU匹配。匹配。 控制存储器：控制存储器：用于存放实现指令系统的所有微程序，是一种只读存用于存放实现指令系统的所有微程序，是一种只读存储器

10、，位于储器，位于CPUCPU内部。内部。读写方式读写方式 RAMRAM：随机存取存储器：随机存取存储器 ROMROM：只读存储器：只读存储器*10第五章第五章 存储器存储器读写顺序读写顺序 SAMSAM(sequential)(sequential)：顺序存取，存取时间与存储单元的物理：顺序存取，存取时间与存储单元的物理 位置有关，如磁带。位置有关，如磁带。 RAMRAM：随机存取，存取时间与存储单元的物理位置无关。：随机存取，存取时间与存储单元的物理位置无关。 DAMDAM(Director)(Director)：直接存取，介于上述二者之间，如磁盘。：直接存取，介于上述二者之间，如磁盘。存储

11、介质存储介质 磁芯磁芯：永久存储：永久存储( (非易失性非易失性) )、速低，但不常用。、速低，但不常用。 半导体半导体：速度高，集成度高、常用。：速度高，集成度高、常用。 磁表面磁表面：容量巨大、速度慢、价格低，多用作辅助存储器：容量巨大、速度慢、价格低，多用作辅助存储器 光存储器光存储器：应用越来越广泛：应用越来越广泛*11第五章第五章 存储器存储器四、存储系统的层次结构四、存储系统的层次结构 为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾，通常为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾，通常把各种不同存储容量、不同存取速度的存储器，按一定的体把各种不同存储容量、不同存取速度的存储器，按一定的