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1、第四章 存储器,第1讲,存储器概述 主存储器 高速缓冲存储器 虚拟存储器 辅助存储器,主要内容,学习目标,了解存储器的种类，理解各类存储器的工作原理，掌握相关技术指标； 理解存储系统的层次结构、Cache-主存和主存-辅存层次的作用及程序访问的局部性原理与存储系统层次结构的关系，并能熟练进行相关分析和计算； 理解半导体存储芯片的外特性及与CPU的连接；能根据给定存储芯片及要求进行主存设计，并画出连接图； 掌握海明码（汉明码）、循环冗余校验码的计算,了解提高存储器访问速度的各种技术；了解双口RAM和多模块存储器；掌握高位交叉和低位交叉多模块存储器的相关计算； 理解Cache的基本工作原理，理解C
2、ache的三种映射方式并掌握相关计算；理解Cache的替换算法及写策略； 理解虚拟存储器的基本概念及其三种常见的实现方式页式、段式、段页式虚拟存储器的原理及优缺点，掌握相关计算。 了解辅助存储器的特点、磁记录原理和记录方式、磁盘存储器的结构、光盘存储器的存取原理，掌握相关技术指标；,学习目标,第一讲,存储器概述 分类 层次结构 主存储器 概述 半导体存储芯片 静态随机存储器,存储器概述,一、存储器分类,1. 按存储介质分类,(1) 半导体存储器,(2) 磁表面存储器,(3) 磁芯存储器,(4) 光盘存储器,易失,TTL 、MOS,磁盘、磁带和磁鼓,硬磁材料、环状元件,激光、磁光材料,能寄存“0
3、”、“1”两种代码并能区别两种状态的物质或元器件,存储元件由半导体器件组成,在金属或塑料基体表面涂上一层磁性材料做记录介质，工作时磁层随载磁体高速运转，用磁头在磁层上进行读写操作,(1) 存取时间与物理地址无关（随机访问）,顺序存取存储器 磁带,2. 按存取方式分类,(2) 存取时间与物理地址有关（串行访问）,随机存储器,只读存储器,直接存取存储器 磁盘,在程序的执行过程中 可 读 可 写,在程序的执行过程中 只 读,磁盘、磁带、光盘,高速缓冲存储器（Cache）,控制存储器（CM）,存 储 器,主存储器,辅助存储器,3. 按在计算机中的作用分类,二、存储器的层次结构 存储器用途 计算机中用于
4、存储程序和数据的部件 存储器要求 尽可能快的读写速度，尽可能大的存储容量，尽可能低的成本费用； 怎样才能同时实现这些要求呢？ 用多级存储器把要用的程序和数据，按其使用的急迫程度分段调入存储容量不同、运行速度不同的存储器中，并由硬软件系统统一调度管理。,高,小,快,1. 存储器三个主要特性的关系,虚拟存储器,虚地址,逻辑地址,实地址,物理地址,主存储器,（速度）,（容量）,主存储器,一、概述,1. 主存的基本组成,2. 主存和 CPU 的联系,CPU,读,地址总线,1) 从主存读数据,2) 往主存写数据,高位字节 地址为字地址,低位字节 地址为字地址,设地址线 24 根,按 字节 寻址,按 字
5、寻址,若字长为 16 位,按 字 寻址,若字长为 32 位,3. 主存中存储单元地址的分配,224 = 16 M,8 M,4 M,通常计算机系统既可按字寻址，也可按字节寻址,(2) 存储速度,4. 主存的技术指标,(1) 存储容量,(3) 存储器的带宽,主存 存放二进制代码的总位数,读出时间 写入时间,存储器的 访问时间,读周期 写周期,位/秒,芯片容量,二、半导体存储芯片简介,1. 半导体存储芯片的基本结构,1K4位,16K1位,8K8位,10,4,14,1,13,8,片选线,读/写控制线,（低电平写 高电平读）,（允许读）,（允许写）,存储芯片片选线的作用,用 16K 1位 的存储芯片组成
6、 64K 8位 的存储器,32片,2. 半导体存储芯片的译码驱动方式,(1) 线选法,(2) 重合法,0,0,用触发器工作原理存储信息，因此即使信息读出后，仍保持其原始状态，不需要再生 ； 电源掉电时，原存信息丢失；,三、静态随机存取存储器 ( RAM ),1. 静态 RAM 基本电路,A 触发器非端,A 触发器原端,T1 T4,存储器中用于寄存0和1代码的电路, 静态 RAM 基本电路的 读 操作,读选择有效, 静态 RAM 基本电路的 写 操作,写选择有效,2. 静态 RAM 芯片举例, Intel 2114 外特性,存储容量 1K4 位,2114 RAM芯片结构示意图, Intel 21
7、14 RAM 矩阵 (64 64) 读, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 读, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 读, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 读, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 读,15,0,31,16,47,32,63,48,15,0,31,16,47,32,63,48,读写电路,读写电路,读写电路,读写电路,0,1,63,0,15,行,地,址,译,码,列,地,址,译,码,I/O1,I/O2,I/O3,I/O4,WE,CS,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, Intel 2114 RAM 矩阵 (
8、64 64) 读,0,16,32,48, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 读,0,16,32,48, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 读,0,16,32,48, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 写, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 写, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 写, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 写, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 写, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 写, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 写, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 写, Intel 2114 RAM 矩阵 (64 64) 写, 32K8位 SRAM读写过程演示,3. 静态 RAM 读 时序,4. 静态 RAM (2114) 写 时序,QUESTION？,作业,P150 4.3、4.6、4.7、4.12,
