存儲(chǔ)器系統(tǒng)(6116)

《存儲(chǔ)器系統(tǒng)(6116)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第4章存儲(chǔ)器系統(tǒng)引入：電子計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，人類社會(huì)生活的各個(gè)方面都發(fā)生了巨大的變化。特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)逐漸走進(jìn)了人們的家庭，正改變著人們的生活方式。計(jì)算機(jī)逐漸成為人們生活和工作不可缺少的工具，掌握計(jì)算機(jī)的使用也成為人們必不可少的技能。本章知識(shí)要點(diǎn)：1）存儲(chǔ)器的分類和三層體系結(jié)構(gòu)2）RAM、ROM芯片的結(jié)構(gòu)、工作原理3）存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法4）高速緩沖存儲(chǔ)器技術(shù)5）虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)6）存儲(chǔ)保護(hù)4.1存儲(chǔ)器概述4.1.1存儲(chǔ)器的分類在計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)很重要的部分，就是存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是一種記

2、憶部件，是用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的，對(duì)于計(jì)算機(jī)來說，有了存儲(chǔ)器，才有記憶功能，才能保證正常工作。存儲(chǔ)器的種類很多，常用的分類方法有以下幾種。一、按其用途分（1）內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器又叫內(nèi)存，是主存儲(chǔ)器。用來存儲(chǔ)當(dāng)前正在使用的或經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)。CPU可以對(duì)他直接訪問，存取速度較快。（2）外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器又叫外存，是輔助存儲(chǔ)器。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤，像硬盤，軟盤，磁帶，CD等，能長期保存信息，并且不依賴于電來保存信息，但是由機(jī)械部件帶動(dòng)，速度與CPU相比就顯得慢的多。外存的特點(diǎn)是容量大，所存的信息既可以修改也可以保存。存取速度較慢，要用專用的設(shè)備來管理。計(jì)算機(jī)工作

3、時(shí)，一般由內(nèi)存ROM27中的引導(dǎo)程序啟動(dòng)程序，再從外存中讀取系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序，送到內(nèi)存的RAM中，程序運(yùn)行的中間結(jié)果放在RAM中,（內(nèi)存不夠是也可以放在外存中）程序的最終結(jié)果存入外部存儲(chǔ)器。二、按存儲(chǔ)介質(zhì)分（1）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器早期的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，普遍采用典型的晶體管觸發(fā)器和一些選擇電路構(gòu)成的存儲(chǔ)單元。現(xiàn)代半導(dǎo)體存儲(chǔ)器多為用大規(guī)模集成電路工藝制成的一定容量的芯片，再由若干芯片組成大容量的存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器又分為雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和MOS型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。（2）磁表面存儲(chǔ)器再金屬或非金屬基體的表面上，涂敷一層磁性材料作為記錄介質(zhì)，這層介質(zhì)稱為磁層。工作時(shí)，磁層隨機(jī)體

4、高速運(yùn)動(dòng)，用磁頭再磁層上進(jìn)行讀寫操作。如磁盤存儲(chǔ)器和磁帶存儲(chǔ)器。其特點(diǎn)是：存儲(chǔ)容量大，價(jià)格低，但結(jié)構(gòu)為機(jī)電組合，工藝復(fù)雜、存取速度慢，主要用做輔助存儲(chǔ)器。（3）光存儲(chǔ)器。如CD，VCD，MO，MD，DVD。三、按存取方式分（1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器簡稱RAM，也叫做讀/寫存儲(chǔ)器，既能方便地讀出所存數(shù)據(jù)，又能隨時(shí)寫入新的數(shù)據(jù)。RAM的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的易失性，即一旦掉電，所存的數(shù)據(jù)全部丟失。（2）只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器通常簡寫為ROM。ROM存放的數(shù)據(jù)一般不能用簡單的方法對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行改寫，正常使用時(shí)主要對(duì)其進(jìn)行讀取操作，ROM還具有掉電后其內(nèi)部信息不丟失的特點(diǎn)(通

5、常叫非易失性)，一般用于存放一些固定的數(shù)據(jù)或程序，其一般在器件生產(chǎn)出廠前由生產(chǎn)廠家將內(nèi)容直接寫入在器件中。（3）順序存取存儲(chǔ)器訪問存儲(chǔ)器所用的時(shí)間由被訪問數(shù)據(jù)所處的物理位置來決定。例如，在磁帶存儲(chǔ)器中，訪問記錄在磁帶末尾的數(shù)據(jù)要比訪問記錄在磁帶頭部的數(shù)據(jù)花費(fèi)更多的時(shí)間。（4）直接存取存儲(chǔ)器27直接存取存儲(chǔ)器如磁盤存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器等，訪問每個(gè)存儲(chǔ)單元的時(shí)間可能不相同，但也不象磁帶存儲(chǔ)器那樣，完全由被訪問數(shù)據(jù)所處的物理位置來決定。磁盤、光盤等可以在兩個(gè)方向上同時(shí)尋址，實(shí)際的訪問時(shí)間與發(fā)出讀寫命令時(shí)磁頭所處的位置等因素有關(guān)。四、按信息可保存性分（1）易失性存儲(chǔ)器斷電

6、后，存儲(chǔ)的信息將消失的存儲(chǔ)器。RAM是易失性存儲(chǔ)器。（2）非易失性存儲(chǔ)器斷電后，存儲(chǔ)的信息仍然保存再存儲(chǔ)器中，稱為非易失性存儲(chǔ)器，ROM，F(xiàn)LASH和磁性材料存儲(chǔ)器為非易失性存儲(chǔ)器。4.1.2存儲(chǔ)體系與層次結(jié)構(gòu)一、訪存的局部性原理計(jì)算機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器的要求是高速度、大容量、低價(jià)格。從大量的統(tǒng)計(jì)中得到的一個(gè)規(guī)律是，程序中對(duì)于存儲(chǔ)空間90%的訪問局限于存儲(chǔ)空間的10%的區(qū)域中，而另外10%的訪問則分布在存儲(chǔ)空間的其余90%的區(qū)域中。這就是通常說的局部性原理。訪存的局部性規(guī)律包括兩個(gè)方面：（1）時(shí)間局部性：如果一個(gè)存儲(chǔ)項(xiàng)被訪問，則可能該項(xiàng)會(huì)很快被再次訪問。（2）空間局部性：

7、如果一個(gè)存儲(chǔ)項(xiàng)被訪問，則該項(xiàng)及其鄰近的項(xiàng)也可能很快被訪問。二、存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)中央處理器主存（內(nèi)存）輔存（外存）高速緩存（Cache）圖4-1三層存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)人們?yōu)榱私鉀Q存儲(chǔ)器容量和速度的矛盾，應(yīng)用了訪問局部性原理，把存儲(chǔ)體系設(shè)計(jì)成為層次化的結(jié)構(gòu)以滿足使用要求。存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)包括不同層次上的存儲(chǔ)器，通過適當(dāng)?shù)挠布④浖袡C(jī)地組合在一起形成計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在大多數(shù)人都將高性能計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)描述成如圖4-1所示的三層存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)。三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是高速緩存(Cache)、主存儲(chǔ)器(MM)和輔助存儲(chǔ)器(外存)。也有人將存儲(chǔ)器層次分為四層，是將CPU內(nèi)部的寄存

8、器也看作是存儲(chǔ)器的一個(gè)層