【计算机组成原理笔记未完..】第四章 存储器

4.1 概述

主要解决两个问题:
1.存储器可分为哪些类型?
2.现代存储器的层次结构,为什么要分层?

4.1.1.存储器的分类

1.按存储介质分类

  1. 半导体存储器      易失
     TTL(集成低,工耗高,速度块)、MDS (工耗低,集成高)
  2. 磁表面存储器      非易失
     磁头、载磁体
  3. 磁芯存储器        非易失
     硬磁材料、磁光材料
  4. 光盘存储器        非易失
     激光、激光材料

2.按存储方式分类

  1. 存取时间与物理地址无关(随机访问)
      *随机存储器  [在程序的执行过程中可读可写]
      *只读存储器  [在程序执行过程中只读]
  2. 存取时间与物理地址有关(串行访问)
      *顺序存取存储器     磁带
      *直接存取存储器     磁盘

3.按在计算机中的作用分类分类

在这里插入图片描述

4.1.2.存储器的层次结构

1.存储器三个主要特性的关系

在这里插入图片描述

2.缓存 — 主存层次 和 主存 — 辅存层次

在这里插入图片描述

  • 缓存 —主存:这个层次主要解决速度问题
  • 主存 — 辅存:这个层次主要解决容量问题

4.2 主存储器

4.2.1概述

1.主存储器的组成

在这里插入图片描述
存储体:保存我们的指令和数据
MAR:保存了我们要访问的那个存储单元的地址
(这个地址必须经过译码器译码之后,我们才能选定指定的存储单元)
MDR:保存了我们要读出或写入的数据
(这个数据是读出或写入,要通过读写电路和控制电路来进行控制。如果是写入的话,就把MDR的数据送入到MAR指定的存储单元中,如果是读出,那么指定的存储单元的数据就会送到MDR中)
读写电路:用来控制执行读或写时,数据传输的方向。

2.主存和CPU的联系

在这里插入图片描述
CPU和主存之间的连接信号(3类):

  • 数据总线:完成CPU和主存之间的信息传输(所以数据总线直接连接在MDR上,数据总线是双向的,可以读入也可以写出)。
  • 控制总线:(这张图只给了两个:读出和写入)由CPU送给主存储器,单项
  • 地址总线:连接在MAR寄存器和主存的地址总线之间,给出了要访问的内存单元的地址,所以他是单向的。

3.主存中存储单元地址的分配

假设现在主存的结构 他的存储字长是32位,也就是说我们对这个存储器某个单元进行读或者写,一次最多可以读出或写入32位0,1。另外我们主存的编址单位是字节,每个字节都有一个地址,在这种情况下,一个存储字为32位,一个字节是8位,都有一个地址,那么:

在这里插入图片描述
有两种方式:

  • 把高位字节的地址作为存储器的地址(四个字节对应四个地址)
    在这里插入图片描述
  • 把低位字节的地址作为存储器的地址
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    w:word(十六位)

4.主存的技术指标

  1. 存储容量         主存 存放二进制代码的总位数
  2. 存储速度
        *存取时间     从存储器给出地址一直到稳定的数据输出(写出时间),或者是数据输入写入到给定存储单元中(写入时间)
        *存取周期     连续两次独立的存储器操作(读或写)所需的 最小间隔时间
  3. 存储器的带宽     位/秒

4.2.2半导体芯片简介

两个问题:
1.半导体存储芯片的基本结构
2.半导体存储芯片的译码驱动方式
(线选法,重合法)

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1.半导体存储芯片的基本结构

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
存储芯片片选线的作用

在这里插入图片描述

2.半导体存储芯片的译码驱动方式

(1)线选法

[相当于线性]
在这里插入图片描述

A0~A3 四个地址,就是有16个存储单元。由于数据线是从D0~D7,共8位,所以这个存储器是16*8的。

缺点:对容量稍大一点的芯片来说,是非常不合适的。

(2)重合法

[相当于二维阵列]
在这里插入图片描述
两者之间的差异:
如果线选法有20条地址线,这20根地址线有一个译码器来译码,输出是1兆条线
如果用重合法,我们就把20个地址给他分为两部分,假如每一部分都是10位,X方向(行)译码,译出来的线是1K条,列译码也是1K条,总计2K条。比线选法的1赵条小很多。

4.2.3随机存取存储器

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