计算机组成原理————存储器

数据和命令存放在存储器中。存储器(Memory)是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。其概念很广,有很多层次,在数字系统中,只要能保存二进制数据的都可以是存储器;在集成电路中,一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器。

1、存储器包括主存储器(内存)外存储器(辅助存储器)内存又包括RAM(随机存储内存也叫做运行时内存)和ROM(只读内存)两大类,它们都是半导体存储器。

SRAM(静态)和DRAM(动态),其中DRAM需要刷新,而SRAM不用。

DRAMDE的三种刷新方式集中刷新,分散刷新,异步式刷新

①集中式--正常读/写操作与刷新操作分开进行,刷新集中完成。特点:存在一段停止读/写操作的死时间,适用于高速存储器②分散式--将一个存储系统周期分成两个时间片,分时进行正常读/写操作和刷新操作。特点:不存在停止读/写操作的死时间但系统运行速度降低。③异步式--前两种方式的结合,每隔一段时间刷新一次,保证在刷新周期内对整个存储器刷新一遍。

2、各种存储器由于存储介质和内部结构的不同,其读写速度也不同。读写速度由快到慢的次序为:高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器。各种辅助存储器的读写速度由快到慢次序为:硬盘存储器、光盘存储器、磁带存储器。

3、相联存储器(TLB)是以其中任一存储项内容作为地址来存取的存储器,用来寻址存储器的字段叫做关键字。相联存储器的基本原理是把存储单元所存内容的某一部分作为检索项(即关键字项),去检索该存储器,并将存储器中与该检索项符合的存储单元内容读出或写入。

4、虚拟存储器是具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统,它的等效访问速度与辅存的容量无关。

在虚拟存储器中,当程序正在执行时,由操作系统完成地址映射

在计算机系统中构成虚拟存储器时既需要软件也需要硬件方可实现。

虚拟存储是为了增大内存容量而设计的。命中率与替换算法和页面多少有一定的关系,增大容量和替换算法可以提高命中率

虚拟存储器常用的地址映像方式全相联映射,全相联映像方式:将主存中的一个块直接拷贝到Cache中任意一块上,Cache的数据块大小与主存的数据块存储的数据量大小相等。优点:主存的块调入Cache中的位置不受限制,所以冲突率最低,空间利用率高。缺点:无法从主存地址中直接获得Cache的块号,地址变换复杂,速度较慢。

最能确保提高虚拟存储器访主存的命中率的改进途径是采用LRU替换算法并增大页面数,页面数增多,则可以存储更多的数据。

5、Cache存储器常用的地址映像方式是组相联映象

组相联方式将主存中的区和Cache中的块再分成组。主存的每个区和Cache的大小一样,将主存中每个区和Cache中再分为同样组数。这里规定主存中的组和缓存中的组采取直接映像方式,即主存中任何区的0组只能放存放到Cache中的0组,1组只能存放到Cache中1组,而每个组内的块采取全相联映像方式。即主存一组内的块可任意存到Cache相应组号内的任意块中。既具备了直接映像方式的简单和速度快的优点,同时也很好地降低了冲突率。即冲突率比直接映像方式低,但比全相联映象方式高。优点:块的冲突概率比较低,块的利用率大幅度提高,块失效率明显降低。

6、主存用来存放正在进行的程序和数据。

表示主存容量的常用单位字节B,是基本单位。此外还有KB、MB、GB、TB。

7、RAM随机存储器,主要用来做内存使用。外存储器中的信息应被读入RAM,才能被CPU处理。

8、存储器的容量是指它能存放多少个字节的二进制信息,1KB代表1024个字节,64KB就是65536个字节。内存储器是由若干个存储单元组成的,每个单元有一个唯一的序号以便识别,这个序号称为地址。通常一个存储单元存放一个字节,那么总共就有65536个存储单元。要有65536个地址,从0号编起,最末一个地址号为65536-1=65535,即十六进制FFFF。注意地址的编号都从0开始,因此最高地址等于总个数减1。存储器的容量=存储单元个数x存储字长。存储字节是指存放在一个存储单位的二进制代码位数。

9、微程序控制的基本思想是把指令执行所需的所有控制信号存放在存储器中,需要时从这个存储器中读取。由于每一条微指令执行时所发出的控制信号是事先设计好的,不需要改变,故此存放所有控制信号的存储器应为只读存储器,并将其集成到CPU内,称其为控制存储器。

10、在外设寄存器和主存单元统一编址的情况下,没有专门的I/O指令,就用访存指令来实现I/O操作,区分存储单元和I/O设备全靠它们各自不同的地址码。

11、硬盘的主要参数有磁头数,容量,扇区数,交错因子,柱面数

硬盘磁头是硬盘读取数据的关键部件,磁头的好坏在很大程度上决定着硬盘盘片的存储密度。交错因子(又称交叉因子)就是每两个连续逻辑扇区之间所间隔的物理扇区数。容量是指计算机硬盘所能存储文件的多少。柱面数是指硬盘同心圆的磁道数。扇区数是指一个磁道含有扇区弧度的数量。

硬盘存储器在寻找数据时盘片、磁头都运动

磁盘以恒定转速旋转。悬挂在头臂上具有浮动面的头块(浮动磁头),靠加载弹簧的力量压向盘面,盘片表面带动的气流将头块浮起。头块与盘片间保持稳定的微小间隙。经滤尘器过滤的空气不断送入盘腔,保持盘片和头块处于高度净化的环境内,以防头块与盘面划伤。根据控制器送来的磁道地址(即圆柱面地址)和寻道命令,定位电路驱动器将磁头移至目标磁道上。

磁盘查找时间是指磁头从原先位置移动到目的磁道所需要的时间,又称为定位时间或寻道时间。对于硬盘来说,磁头移动到目的磁道的时间就是移动到目的柱面的时间。在一个盘组中,各记录面上相同编号(位置)的诸磁道构成一个圆柱面,所以硬盘的圆柱面数就等于一个记录面上的磁道数,圆柱面号即对应的磁道号。

12、在单机系统中提高存储器系统性能的主要措施有:①采用高速器件②采用Cache(高速缓冲存储器)③采用多体交叉存储器④采用双端口存储器⑤加长存储器的字长⑥采用并行存储器⑦采用虚拟存储器等。

13、磁表面存储器具备的特点是存储密度高,可脱机保存,容量大。磁表面存储器一般用作外存,外存的速度与内存相比较慢。磁表面存储器记录信息是利用磁性材料的磁滞回归线特性。

磁盘存储器的记录方式采用调频制(FM)。

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