【计算机组成与结构】主存储器

存储系统定义:两个或两个以上的容量,速度,价格各不相同的存储器,用软件或硬件或软件硬件相结合的方法连接起来成为存储系统。


存储系统的层次结构:

cache-主存-辅存

cache(高速缓冲存储器):存放正在执行的程序段和数据,便于CPU高速使用

主存储器(主存或内存)存放计算机运行期间所需要的的程序和数据,CPU可随机读写访问。

辅助存储器:存放暂不需要运行的程序和数据以及需要永久性保存的信息。


主存储器:

主存储器的分类:

随机存储器(RAM):又名为读写存储器,通过指令可以随机、个别地对存储单元进访问。

只读存储器(ROM):只读不能写,制造芯片的时候写入。

可编程的只读存储器(PROM):一次性写入后只能读不能修改。

可擦除可编程的只读存储器(EP ROM ):用紫外线擦除内容的PROM,擦除后可再写入内容。

可电擦除的可编程只读存储器(E2 PROM):用电擦除。

按信息的保存性是否长久来分

易失性存储器:断电后,存储信息即消失的存储器。

非易失性存储器:断电后信息仍然保存的存储器。 RAM属于易失性存储器 ROM、PROM、EP ROM、 E2 PROM 属于非易失性存储器

性能指标:

存储容量:指主存所能容纳的二进制信息总量。

存取速度:

存取时间 Ta:指的是从启动一次存储器操作到完成该操作所需要的时间。

存取周期 Tm:是指连续启动两次独立的存储器操作所需要的最小时间间隔。

 位价比:存储器总价格/容量

主存与CPU的硬连接有三组连线: 地址总线(AB)、数据总线(DB)和 控制总线(CB)

CPU通过使用AR(地址寄存器)和 DR(数据寄存器)和主存之间进行数据传送。

读:CPU从主存读数据

写:CPU写数据到主存 

 CPU与主存之间采用异步工作方式, 即一方工作时,另一方必须处于等待状态。


半导体读/写存储器

半导体读/写存储器分类:

静态存储器(SRAM):

  • 利用双稳态触发器来保存信息,而且只要不断电,信息不会丢失
  • 存储单元:双稳态触发器,六管静态MOS记忆单元电路中的T1~T4组成两个反相器,交叉耦合连接成一个触发器;T1~T6管构成一个记忆单元的主体,能存放一位二进制信息。

  •             0—T1导通,T2截止,位线1产生负脉冲

                       1—T1截止,T2导通,位线2产生负脉冲

                    0—位线1送低电位,位线2送高电位

                       1—位线1送高电位,位线2送低电位

 

 

  •  开关特性:读周期参数/写周期参数

 

动态存储器(DRAM):

  • 使用MOS电容来保存信息,使用时需要不断给电容充电。
  • 三管存储单元:

 

 

 DRAM和SRAM的比较

 


 非易失性半导体存储器

 停电时信息不丢失的存储器称为非易失性存储器。 可分为ROM、 PROM、EPROM、 E2 PROM和 flash memory。

ROM:

  • 存储原理:是根据元件的有无来表示该存储单元的信息(1或0)。
  • 存储元件:二极管或晶体管。

 PROM:根据自己的需要来确定 ROM里的内容,常见的是熔丝式PROM,是以熔丝的接通来表示1、断开表示0。

EPROM:……

E2 PROM:……

闪速存储器(flash memory):……


带宽

定义:是指波长、频率或能量带的范围,特指以每秒周数表示频带的上、下边界频率之差。

B表示带宽,F表示存储器时钟频率,D表示存储器数据总线位数,则带宽为: B=F×D/8


半导体存储器的组成与控制

主存储器容量的扩展:存储器容量=字数*位长

位扩展:只在位数方向扩展,芯片的字数和存储器的字数是一致的。

字扩展:仅在容量方向扩展,而位数不变。

字位同时扩展:当构成一个容量较大的存储器时, 往往需要在字方向和位方向上同时扩展

 存储控制:

刷新:为了维持MOS型动态记忆单元的存储信息,每隔一定时间必须对存储体中的所有记忆单元的栅极电容补充电荷

刷新周期:从上一次对整个存储器刷新结束到下一次对整个存储器全部刷新一遍为止, 这一时间间隔

集中刷新:指在一个刷新周期内,利用一段固定的时间,依次对存储器的所有行逐一再生一遍。

……


练习扩展

 

 

 

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