《微型计算机原理与组成 教学课件 ppt 作者 眭碧霞 第5章 储存系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机原理与组成 教学课件 ppt 作者 眭碧霞 第5章 储存系统（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 存储系统,5.1 存储器与存储体系概述 5.2 主存储器 5.3 高速缓冲存储器 5.4 虚拟存储器 5.5 PC系列机中的主存储器 本章小结,5.1 存储器与存储体系概述,存储器一般指存储信息的硬件器件。存储体系（系统）是指由各具特色、不同类型的存储器构成相互依存、相互支持的多个层次，以及与此相关的软、硬件。,5.1.1存储器的分类 1. 按存储介质分 按存储介质可以将存储器分为三种：半导体存储器、磁表面存储器和光存储器。,2. 按存取方式分 按照存储器的存取可方式分为随机存取（读写）存储器、只读存储器、顺序存取存储器和直接存取存储器等。,3按信息的可保护性分 根据存储器信息的可保护
2、性可将存储器分为易失性存储器和非易失性存储器。,4. 按所处位置及功能分 根据存储器所处的位置可分为内存和外存。 位于主机内部，具有总线地址，可以被CPU直接访问的存储器，称为内存。 计算机运行时，内存与CPU频繁交换数据，是存储器中的主力军，又称主存。,位于主机外部，被视为外设的存储器，称为外存。由于外存的数据只有调入内存， CPU才能应用，起着后备支援的辅助任务，故又称为辅存。 半导体ROM、RAM用于主存，磁盘、光盘、磁带等存储器常用于外存。, 5.1.2 存储体系与层次结构 1计算机对存储系统的要求 为了组成功能完善、高效运行、安全可靠、价格合理的机器，通用计算机一般对存储系统提出如下
3、要求：,存储容量大。 读写速度快。 价格低。 有支持系统启动和开发的能力。 具有后备存储能力。 安全可靠。 ,2存储体系的形成,5.1.3 存储器主要性能指标 1. 存储容量 存储容量是存储器可以存储的二进制信息的数量。,2. 存取时间与存取速度 存储器存取时间是完成一次存储器读/写操作所需要的时间，也称读写时间，对于内存和外存其具体定义有很大的差异。,3价格 4可靠性,5.2 主存储器,主存储器又称内存，通常由半导体存储器构成。通用微型计算机包含只读存储器ROM，支持基本的监控和输入/输出管理；随机存取存储器RAM，面向用户。,5.2.1 主存储器芯片的基本组成 存储器芯片由存储体，地址接口
4、电路，读写控制接口电路和数据接口电路等部分组成。,5.2.2 只读存储器ROM 只读存储器ROM是主存的重要部分之一，用于存放微程序、监控程序、固定程序、字母符号、汉字符号点阵等系统级信息。,1. 普通ROM 2. 可编程ROM（PROM） 3. 光可擦可编程ROM（EPROM） EPROM是在普通ROM型的MOS开关管源极下面，串接另一个由擦写操作控制的特殊的MOS开关管制成。,4. 电擦除可编程ROM（E2PROM） 5快擦写存储器Flash Memory 近年来，推出一种新型快擦写存储器Flash Memory，又称闪速存储器 。,5.2.3 随机存储器RAM 1. 静态RAM（SRAM
5、） 静态RAM可用双极型或MOS等不同工艺制成。 双极型静态RAM的工作速度快、功耗大、价格高，而MOS型静态RAM集成度高、价格低、功耗小、速度较慢。 两者的共同之处在于都使用“触发器”作为记忆元件。,2. 动态RAM（DRAM） 动态RAM多由MOS工艺制造，特点是采用电容做记忆元件。,5.3 高速缓冲存储器,5.3.1 Cache工作原理,5.3.2 Cache工作过程,5.3.3地址映象 为了把信息放到Cache中，必须应用某种函数把主存地址映象到Cache中定位，称作地址映象。,1直接映象 每个主存地址映象到Cache中的一个指定地址的方式称为直接映象。,2全相联映象 主存中的每一个
6、字块可映象到Cache任何一个字块位置上，这种方式称为全相联映象。,3组相联映象 组相联映象方式是全相联映象和直接映象的一种折中方案。这种方法将存储空间分成若干组，各组之间是直接映象，而组内各块之间则是全相联映象。,5.3.4 替换策略 当从主存读出新字块调入Cache时，如果遇到 Cache中相应位置已被字块占满，那么就必须去掉旧的字块。这个过程由替换控制部件来控制完成。,1.先进先出策略FIFO策略 FIFO（Fist In Fist Out）策略总是把最先调入Cache的字块替换出去。它不需要随时记录各个字块的使用情况，实现容易。缺点是经常使用的块，例如一个包含程序循环的块，也可能由于它
7、是最早的块而被替换掉。,2.近期最少使用策略LRU策略 LRU（Least Recently Used）策略是把当前Cache中近期使用次数最少的那块信息替换出去。,5.4 虚拟存储器,5.4.1 主辅存存储层次,5.4.2 虚拟存储器的基本概念 采用硬件和软件的综合技术虚拟存储器，它将主存和辅存的地址空间统一编址，形成一个庞大的存储空间。,5.4.3 实地址和虚地址 虚拟存储器的辅存部分也能像内存一样让用户使用，用户编程时指令地址允许涉及辅存大小的空间范围，这种指令地址称为虚地址（即虚拟地址）或称为逻辑地址。 虚地址对应的存储空间称为虚存空间或称为逻辑空间。,5.4.4 段式虚拟存储器 段式
8、虚拟存储器就是适应模块化程序的一种虚拟存储器。,5.4.5 页式虚拟存储器 页式虚拟存储器中的基本信息传送单位为定长的页。,5.4.6 段页式虚拟存储器简介 段式虚拟存储器和页式虚拟存储器各有其优缺点，段页式管理综合了两者的优点，将存储空间仍按程序的逻辑模块分成段，以保证每个模块的独立性及便于用户公用；每段又分成若干个页。 页面大小与实存页相同，虚存和实存之间的信息调度以页为基本传送单位。,5.5 PC系列机中的主存储器,5.5.1 PC系列机中主存基本情况 主存采用动态RAM，Cache采用静态RAM。,作为通用微型计算机，主存仅有少量的ROM（约几十KB），留有一定的用户ROM空间，大量的
9、是RAM器件，供多用户多任务使用。,机器的理论主存容量与实际装机容量有很大的不同。 486机地址线为32根，理论容量达4GB。 由于机器尺寸，电源功耗和成本价格等因素的考虑，生产厂家只安排了几十MB，而供贷商却只配置几MB。 同样586以上机理论容量可达64GB或更高，但实际装配机也只有几十MB到几百MB。,主存采用程序和数据统一的空间，这样有时未被激励的程序可作为数据处理，而被程序计数据器错误指向的数据，可被作为程序执行。,上电复位时，机器自动进行实址方式，只能使用低地址的1MB+64KB内容。机器转向虚拟保护方式时，可使用全部理论存储空间。,5.5.2 实址方式下内存扩展,5.5.3 内存
10、条、存储器扩展板基本结构 1存储器芯片组 2动态刷新电路 3奇偶校验电路 4总线接口电路,5.5.4 特殊存储器 1显示存储器（VRAM） 显示存储器是用于支持CRT显示用的存储器，又称VRAM。 它置于PC机存储空间中，具有确定的地址范围。在实址方式时，其保留空间为A0000HBFFFFH共128KB。 目前高档PC机VRAM配置可高达1M2MB。,2CMOS-RAM 用于记录设备配置参数，如内存容量，显示器类型，软硬磁盘类型及时钟信息等。CMOS-RAM采用CMOS工艺制成，功耗很少。,3ROM-BIOS ROM-BIOS用于存放基本的输入输出系统程序，是操作系统驻留在内存中的最基本部分，
11、其主要用于以下几个方面。,开机后的自检。检测对象涉及计算机系统的各主要功能部件包括CPU、ROM、RAM、系统接口电路和键盘、软、硬磁盘等外设。 读取CMOS-SRAM中的设备配置，确定硬件运行环境。 系统引导、启动。,基本的输入输出控制程序。 存储一些重要的数据参数。 部分机器还含有硬化的部分操作系统。,ROM-BIOS一般为几十KB的容量，并有逐渐加大的趋势，常为掩膜式ROM。 目前高档PC机已采用快速擦写存储器，使ROM BIOS 的功能由软盘软件支撑升级。,本章小结,本章明确了存储器在当前计算机结构中的中心地位。 多种类型、多个品种的存储器只有组成相互支持、相互依存的多层次结构，才能发挥整体优势兼顾计算机对存储器提出的多种要求。,
