第5章存储体系和结构(2015)
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1、计算机组成原理计算机组成原理1第第5章章 存储系存储系统统和结构和结构 计算机组成原理计算机组成原理2第第5章章了解存储器的各种分类方法了解存储器的各种分类方法了解存储系统的两个层次了解存储系统的两个层次(Cache-主存层次主存层次,主主-辅存层辅存层次次了解主存储器的基本结构了解主存储器的基本结构理解主存储器的有关术语理解主存储器的有关术语(如位、存储字、存储单元、如位、存储字、存储单元、存储体等存储体等)理解主存储器的主要技术指标理解主存储器的主要技术指标掌握字节编址存储器的各种访问方法，将不同长度的掌握字节编址存储器的各种访问方法，将不同长度的数据按要求存放在存储器中数据按要求存放在存
2、储器中计算机组成原理计算机组成原理3第第5章章了解半导体随机存储器了解半导体随机存储器(静态静态RAM和动态和动态RAM)不同不同的基本存储原理的基本存储原理理解动态理解动态RAM的的3中不同刷新方式的特点中不同刷新方式的特点了解了解RAM芯片的基本结构芯片的基本结构理解各种不同理解各种不同ROM的特点的特点理解主存储器中包括理解主存储器中包括RAM和和ROM两种方式两种方式掌握主存储器容量的各种扩展方法，使用若干存储芯掌握主存储器容量的各种扩展方法，使用若干存储芯片构成存储器片构成存储器掌握存储芯片的地址分配和片选信号的产生掌握存储芯片的地址分配和片选信号的产生计算机组成原理计算机组成原理4
3、第第5章章理解主存储器和理解主存储器和CPU的软连接的软连接(读写操作读写操作)了解主存储器的奇偶校验和了解主存储器的奇偶校验和ECC理解理解PC系列微机的存储器接口系列微机的存储器接口了解提高了解提高RAM芯片速度的技术芯片速度的技术了解并行交叉存储技术了解并行交叉存储技术理解理解Cache的特点和的特点和Cache的实现技术的实现技术理解虚拟存储器的概念理解虚拟存储器的概念计算机组成原理计算机组成原理5第第5章章存储系统是由容量、速度和价格各不相同的存储器构成存储系统是由容量、速度和价格各不相同的存储器构成的系统的系统设计一个容量大、速度快、成本低的存储系统是计算机设计一个容量大、速度快、
4、成本低的存储系统是计算机发展的重要课题发展的重要课题本章重点讨论主存储器的工作原理、组成方式以及运用本章重点讨论主存储器的工作原理、组成方式以及运用半导体存储芯片组成主存储器的一般原则和方法，介绍半导体存储芯片组成主存储器的一般原则和方法，介绍高速缓冲存储器和虚拟存储器的基本原理高速缓冲存储器和虚拟存储器的基本原理 计算机组成原理计算机组成原理6第第5章章5.1 存储系统的组成存储系统的组成5.2 主存储器的组织主存储器的组织5.3 半导体随机存储器和只读存储器半导体随机存储器和只读存储器5.4 主存储器的连接与控制主存储器的连接与控制5.5 提高提高主存读写速度的主存读写速度的技术技术5.6
5、 多体交叉存储技术多体交叉存储技术5.7 高速缓冲存储器高速缓冲存储器5.8 虚拟存储器虚拟存储器计算机组成原理计算机组成原理75.1 存储系统的组成存储系统的组成 存储系统和存储器是不同的概念存储系统和存储器是不同的概念介绍各种不同用途的存储器，讨论它们如何构介绍各种不同用途的存储器，讨论它们如何构成一个存储系统的成一个存储系统的计算机组成原理计算机组成原理85.1 存储系统的组成存储系统的组成 5.1.1 存储器分类存储器分类1.按存储器在计算机系统中的作用分类按存储器在计算机系统中的作用分类(1)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 位于主存和位于主存和CPU之间，之间，存放正在执行的程序段存放
6、正在执行的程序段和数据，以便和数据，以便CPU高速地使用它们高速地使用它们计算机组成原理计算机组成原理95.1 存储存储系统系统的的组成组成(2)主存储器主存储器 存放计算机运行期间所需要的程序和数据，存放计算机运行期间所需要的程序和数据， CPU可直接随机地进行读写访问可直接随机地进行读写访问计算机组成原理计算机组成原理105.1 存储存储系统系统的的组成组成(3)辅助存储器辅助存储器 存放当前暂不参与运行的程序和数据，及需要存放当前暂不参与运行的程序和数据，及需要永久性保存的信息。永久性保存的信息。CPU不能直接访问它不能直接访问它计算机组成原理计算机组成原理115.1 存储存储系统系统的
7、的组成组成计算机组成原理计算机组成原理125.1 存储存储系统系统的的组成组成2.按存取方式分类按存取方式分类(1)随机存取存储器随机存取存储器RAM CPU对任何一个存储单元的读写时间是一样的，对任何一个存储单元的读写时间是一样的，即即存取时间是相同的存取时间是相同的(2)只读存储器只读存储器ROM ROM可以看作可以看作RAM的一种特殊方式，存储器的一种特殊方式，存储器的内容只能随机读出而不能写入的内容只能随机读出而不能写入计算机组成原理计算机组成原理135.1 存储存储系统系统的的组成组成2.按存取方式分类按存取方式分类(3)顺序存取存储器顺序存取存储器SAM SAM的内容只能按某种顺序
8、存取，的内容只能按某种顺序存取，存取时间与存取时间与信息在存储体上的物理位置有关信息在存储体上的物理位置有关计算机组成原理计算机组成原理145.1 存储存储系统系统的的组成组成(4)直接存取存储器直接存取存储器DAM第一步直接指向整个存储器中的某个小区域第一步直接指向整个存储器中的某个小区域（如磁盘上的磁道）（如磁盘上的磁道）第二步在小区域内顺序检索或等待，直至找到第二步在小区域内顺序检索或等待，直至找到目的地后再进行读写操作目的地后再进行读写操作计算机组成原理计算机组成原理155.1 存储存储系统系统的的组成组成3.按存储介质分类按存储介质分类(1)磁芯存储器磁芯存储器利用两种不同的剩磁状态
9、表示利用两种不同的剩磁状态表示“1”或或“0”。磁。磁芯存储器的特点是信息可以长期存储，不会因芯存储器的特点是信息可以长期存储，不会因断电而丢失断电而丢失磁芯存储器的读出是破坏性读出磁芯存储器的读出是破坏性读出计算机组成原理计算机组成原理165.1 存储存储系统系统的的组成组成3.按存储介质分类按存储介质分类(2)半导体存储器半导体存储器采用半导体器件制造的存储器，主要有双极型采用半导体器件制造的存储器，主要有双极型（TTL电路或电路或ECL电路）存储器和电路）存储器和MOS型存储型存储器两大类器两大类 计算机组成原理计算机组成原理175.1 存储存储系统系统的的组成组成(3)磁表面存储器磁表
10、面存储器 在金属或塑料基体上，涂复一层磁性材料，用在金属或塑料基体上，涂复一层磁性材料，用磁层存储信息，常见的有磁盘、磁带等磁层存储信息，常见的有磁盘、磁带等 (4)光存储器光存储器 采用激光技术控制访问的存储器，如采用激光技术控制访问的存储器，如CD-ROM（只读光盘）（只读光盘） 、WORM（CD-R，写一次多次，写一次多次读光盘）读光盘） 、CD-RW（可读可写光盘）（可读可写光盘）计算机组成原理计算机组成原理185.1 存储存储系统系统的的组成组成4.按信息的可保存性分类按信息的可保存性分类断电后，存储信息即消失的存储器，称易失性存储器。断电后，存储信息即消失的存储器，称易失性存储器。
11、断电后信息仍然保存的存储器，称非易失性存储器断电后信息仍然保存的存储器，称非易失性存储器如果某个存储单元所存储的信息被读出时，原存信息将如果某个存储单元所存储的信息被读出时，原存信息将被破坏，则称破坏性读出。具有破坏性读出的存储器，被破坏，则称破坏性读出。具有破坏性读出的存储器，每当一次读出操作之后，必须紧接一个重写（再生）的每当一次读出操作之后，必须紧接一个重写（再生）的操作，以便恢复被破坏的信息操作，以便恢复被破坏的信息如果读出时，被读单元原存信息不被破坏，则称非破坏如果读出时，被读单元原存信息不被破坏，则称非破坏性读出性读出计算机组成原理计算机组成原理19磁盘、磁带、光盘磁盘、磁带、光盘
