《存儲系統(tǒng)》PPT課件

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1、第6章存儲系統(tǒng)6.1存儲器概述6.2隨機讀寫存儲器6.3只讀存儲器6.4高速緩沖存儲器6.5虛擬存儲器6.6存儲保護6.1存儲器概述6.1.1存儲器的分類存儲器是計算機系統(tǒng)中用于存放程序和數(shù)據(jù)的記憶設(shè)備。1．按存儲介質(zhì)分類用半導(dǎo)體器件組成的存儲器稱為半導(dǎo)體存儲器，目前半導(dǎo)體存儲器有兩大類：一類是雙極型半導(dǎo)體存儲器，一類是MOS型半導(dǎo)體存儲器。2．按存取方式分類有些存儲器存儲的內(nèi)容既能讀出又能寫入，這種存儲器稱為隨機存儲器（RandomAccessMemory，RAM）。RAM中存儲的信息會隨著電源的斷開而丟失，因此又稱為易失性存儲器。有些半導(dǎo)體存儲器

2、存儲的內(nèi)容是固定不變的，即只能讀出而不能寫入，這種存儲器稱為只讀存儲器（ReadOnlyMemory，ROM）。ROM可分為固定掩模式只讀存儲器（MROM）、可編程只讀存儲器（PROM）、光可擦除可編程只讀存儲器（EPROM）、電可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM）。3．按信息的可保存性分類斷電后信息就消失的存儲器稱為非永久記憶存儲器（易失性存儲器），如RAM。斷電后仍能保存信息的存儲器稱為永久性記憶存儲器（非易失性存儲器），如磁性材料做成的存儲器。4．按在計算機系統(tǒng)中的作用分類根據(jù)存儲器在計算機系統(tǒng)中起的作用，可分為內(nèi)存儲器（主存儲器）、外存儲器

3、（輔助存儲器）和高速緩沖存儲器等。6.1.2存儲器的分級結(jié)構(gòu)存儲器通常采用多級存儲器體系結(jié)構(gòu)，即用高速緩沖存儲器（Cache）、主存儲器和外存儲器。CPU能夠直接訪問內(nèi)存儲器，包括高速緩沖存儲器和主存儲器。CPU不能直接訪問外存儲器，外存儲器的信息必須被調(diào)入到內(nèi)存儲器后才能被CPU處理。存儲器系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如下圖所示。1．高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器簡稱高速緩存，又稱為Cache，它是計算機系統(tǒng)中的一個容量小而速度快的存儲器，其價格也是最貴的。CPU可以直接訪問Cache，因為其速度與CPU的速度差不多，從而可以提高CPU的利用率。2．主存儲器主存儲

4、器簡稱主存，是計算機系統(tǒng)中的主要存儲器，用來存放計算機運行期間的大量程序和數(shù)據(jù)。它可以和Cache交換數(shù)據(jù)和指令。3．外存儲器外存儲器簡稱外存，它是大容量的輔助存儲器。目前主要使用磁盤存儲器和光盤存儲器。外存的特點是存儲容量大、成本低，通常用來存放系統(tǒng)程序和大型數(shù)據(jù)文件及數(shù)據(jù)庫等。上述3類存儲器構(gòu)成計算機的多級存儲管理系統(tǒng)，各級存儲器承擔(dān)的職能各不相同。其中Cache主要用來快速存取，以便使存取速度和CPU的運算速度相匹配；外存存儲容量大，以滿足計算機大容量存儲的要求；主存介于Cache和外存之間，選取恰當(dāng)?shù)拇鎯θ萘亢痛嫒≈芷冢顾苋菁{系統(tǒng)的核心軟

5、件和較多的用戶程序。6.1.3存儲器的性能指標(biāo)存儲器的性能指標(biāo)主要是存儲容量、存取時間、存儲周期和存儲器帶寬。1．存儲容量在一個存儲器中可以容納的存儲單元總數(shù)為該存儲器的存儲容量，通常用字?jǐn)?shù)或字節(jié)數(shù)來表示，如64KB。存儲容量越大，能存儲的信息就越多。在計算機中，1K相當(dāng)于1024個存儲單元。為了表示更大的存儲容量，采用GB、TB等單位。其中1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B。B表示字節(jié)，1B=8bit，即一個字通常是由8位二進制數(shù)組成。存儲容量這一概念反映了存儲空間的大小。2．存取時間存取時間又稱為存儲器訪問時間，是指從啟動一次存

6、儲器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時間，即將數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)緩沖寄存器位置所經(jīng)歷的時間。3．存儲周期從存儲器接到讀命令到指定地址的信息被讀出，并穩(wěn)定在存儲器數(shù)據(jù)寄存器或數(shù)據(jù)總線上的時間，稱為讀周期，反之將數(shù)據(jù)寫入存儲器的時間，稱為寫周期。從上一次訪問存儲器到下一次訪問存儲器所需要的最短時間，稱為存儲周期。存儲周期表示存儲的速度，內(nèi)存的外頻即存儲周期的倒數(shù)。4．存儲器帶寬存儲器帶寬是指單位時間內(nèi)存儲器所存取的信息量，通常以位/秒或字節(jié)/秒作為度量單位。6.2隨機讀寫存儲器（RAM）目前，廣泛使用的半導(dǎo)體存儲器是MOS型半導(dǎo)體存儲器。根據(jù)存儲信息原理的不同，MOS

7、型半導(dǎo)體存儲器分為靜態(tài)MOS存儲器（SRAM）和動態(tài)MOS存儲器（DRAM）。半導(dǎo)體存儲器的優(yōu)點是存儲體積小，可靠性高，價格低廉；缺點是斷電后存儲器不能保存信息。6.2.1SRAM存儲器1．基本存儲單元基本存儲單元是組成存儲器的基礎(chǔ)和核心，SRAM的基本存儲單元電路是由6個MOS管組成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如左圖所示。圖中，T3、T4管是負(fù)載管，T1、T2管為工作管，這個電路具有兩個不同的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)T1截止時，A點為高點位，使T2管導(dǎo)通，此時B點處于低點位，而B點的低電位又保證了T1的截止，這是一個穩(wěn)定狀態(tài)；反之，如果T1管導(dǎo)通，則A點處于低點位，使T2

8、管截止，這也是一個穩(wěn)定狀態(tài)。因此，這兩種狀態(tài)分別可以用0或1表示。T5~T8管為控制管或開門管。由存儲元組成