存儲(chǔ)系統(tǒng)課件.ppt

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1、第4章存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的組織隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器和閃速存儲(chǔ)器堆棧高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）虛擬存儲(chǔ)器存儲(chǔ)保護(hù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單位它們之間的關(guān)系是：位bit(比特)(BinaryDigits)：存放一位二進(jìn)制數(shù)，即0或1，最小的存儲(chǔ)單位。字節(jié)byte：8個(gè)二進(jìn)制位為一個(gè)字節(jié)(B)，最常用的單位。1KB(Kilobyte千字節(jié))=1024B，1MB(Megabyte兆字節(jié)簡(jiǎn)稱“兆”)=1024KB，1GB(Gigabyte吉字節(jié)又稱“千兆”)=1024MB，1TB(Trillionbyte萬(wàn)億字節(jié)太字節(jié))=1

2、024GB，其中1024=2^10(2的10次方)，1PB（Petabyte千萬(wàn)億字節(jié)拍字節(jié)）=1024TB，1EB（Exabyte百億億字節(jié)艾字節(jié)）=1024PB，1ZB(Zettabyte十萬(wàn)億億字節(jié)澤字節(jié))=1024EB,1YB(Yottabyte一億億億字節(jié)堯字節(jié))=1024ZB,1BB(Brontobyte一千億億億字節(jié))=1024YB.4-1存儲(chǔ)系統(tǒng)的組織存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的分類4-1-1存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)三層次存儲(chǔ)系統(tǒng)Cache主存輔存4-1-2存儲(chǔ)器的分類根據(jù)存儲(chǔ)材料的性能及使用方法

3、不同，存儲(chǔ)器件有各種不同的分類法。按存儲(chǔ)介質(zhì)分。作為存儲(chǔ)介質(zhì)的基本要求，必須有兩個(gè)明顯區(qū)別的物理狀態(tài)，分別用來(lái)表示二進(jìn)制的代碼0和1。另一方面，存儲(chǔ)器的存取速度又取決于這種物理狀態(tài)的改變速度。目前使用的存儲(chǔ)介質(zhì)主要是半導(dǎo)體器件和磁性材料。用半導(dǎo)體器件組成的存儲(chǔ)器稱為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。用磁性材料做成的存儲(chǔ)器稱為磁表面存儲(chǔ)器，如磁盤存儲(chǔ)器和磁帶存儲(chǔ)器。按存取方式分。如果存儲(chǔ)器中任何存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都能被隨機(jī)存取，而且存取時(shí)間和存儲(chǔ)單元的物理位置無(wú)關(guān)，這種存儲(chǔ)器稱為隨機(jī)存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是隨機(jī)存儲(chǔ)器。如果存儲(chǔ)器只能

4、按某種順序來(lái)存取，也就是說(shuō)存取時(shí)間和存儲(chǔ)單元的物理位置有關(guān)，這種存儲(chǔ)器稱為順序存儲(chǔ)器。如磁帶存儲(chǔ)器就是順序存儲(chǔ)器，它的存取周期較長(zhǎng)。磁盤存儲(chǔ)器是半順序存儲(chǔ)器。4-1-2存儲(chǔ)器的分類按存儲(chǔ)器的讀寫功能分。有些半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的內(nèi)容是固定不變的，即只能讀出而不能寫入，因此這種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器稱為只讀存儲(chǔ)器（ROM）。既能讀出又能寫入的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。稱為隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）。按信息的可保存性分。斷電后信息立即消失的存儲(chǔ)器，稱為非永久記憶的存儲(chǔ)器。斷電后仍能保存信息的存儲(chǔ)器，稱為永久性記憶的存儲(chǔ)器。磁性材料做成的

5、存儲(chǔ)器是永久性存儲(chǔ)器，半導(dǎo)體讀寫存儲(chǔ)器RAM是非永久性存儲(chǔ)器。按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用分。根據(jù)存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所起的作用，可分為主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器、高速緩沖存儲(chǔ)器、控制存儲(chǔ)器等。4-2隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（DRAM）主存儲(chǔ)器的組織高性能主存儲(chǔ)器4-2-1靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）基本存儲(chǔ)單元SRAM存儲(chǔ)器的組成SRAM存儲(chǔ)器芯片實(shí)例靜態(tài)存儲(chǔ)器靜態(tài)存儲(chǔ)器依靠雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)保存信息。每個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼0或1，一塊存儲(chǔ)芯片上包含許多個(gè)這樣的雙穩(wěn)態(tài)電路。雙穩(wěn)態(tài)電

6、路是有源器件，需要電源才能工作，只要電源正常，就能長(zhǎng)期穩(wěn)定的保存信息，所以稱為靜態(tài)存儲(chǔ)器。如果斷電，信息將會(huì)丟失，屬于揮發(fā)性存儲(chǔ)器，或稱易失性。1.基本存儲(chǔ)單元我們將存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息（0或1）的電路單元，稱為一個(gè)物理存儲(chǔ)單元（與編址單元有別），在本節(jié)中就簡(jiǎn)稱為存儲(chǔ)單元。如圖所示，是一種N溝道增強(qiáng)型MOS（金屬－氧化物－半導(dǎo)體）靜態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的線路。它由六管組成。T1與T3是一個(gè)反相器，其中T3是負(fù)載管。T2和T4是另一個(gè)反相器，其中T4是負(fù)載管。兩反相器是交叉耦合連接的，它們組成一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。

7、T5和T6是兩個(gè)控制門管，由字線Z控制他們的通斷。當(dāng)字線加高電平時(shí)，T5和T6導(dǎo)通，通過(guò)一對(duì)位線W和W，使雙穩(wěn)態(tài)電路與讀/寫電路連接，可對(duì)其進(jìn)行寫入或讀出。當(dāng)字線為低電平時(shí)，T5和T6都斷開，雙穩(wěn)態(tài)電路與位線W、脫離，依靠自身的交叉反饋保持原狀態(tài)（所存信息）不變。定義：若T1導(dǎo)通而T2截止，存入信息為0。若T1截止而T2導(dǎo)通，存入信息為1。1.基本存儲(chǔ)單元NMOS六管靜態(tài)存儲(chǔ)單元2.SRAM存儲(chǔ)器的組成一個(gè)SRAM存儲(chǔ)器由存儲(chǔ)體、讀寫電路、地址譯碼電路和控制電路等組成，其框如圖所示。2.SRAM存儲(chǔ)器的組

8、成SRAM存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)框圖2.SRAM存儲(chǔ)器的組成存儲(chǔ)體地址譯碼器地址譯碼器有兩種方式：一種是單譯碼方式，適用于小容量存儲(chǔ)器；另一種是雙譯碼方式，適用于大容量存儲(chǔ)器。驅(qū)動(dòng)器I/O電路片選與讀/寫控制電路輸出驅(qū)動(dòng)電路雙譯碼存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)3.SRAM存儲(chǔ)器芯片實(shí)例內(nèi)部結(jié)構(gòu)2114邏輯結(jié)構(gòu)框圖3.SRAM存儲(chǔ)器芯片實(shí)例引腳Intel2114芯片引腳及功能3.SRAM存儲(chǔ)器芯片實(shí)例讀/寫時(shí)序3.SRAM存儲(chǔ)器芯片實(shí)例3.SRAM存儲(chǔ)器芯片實(shí)