计算机组成原理(三)—— 存储系统

系列文章目录

        第一章 计算机系统概述

        第二章 数据的表示与运算

        第三章 存储系统

        第四章 指令系统

        第五章 中央处理器

        第六章 总线

        第七章 输入/输出系统


第三章 存储系统

系列文章目录

一、存储器概述

1.1 存储器的分类

1.2 存储器的性能指标

1.3 存储器的层次化结构

二、主存简单模型及寻址方式

三、半导体随机存储器

3.1 SRAM和DRAM

3.2 只读存储器ROM

四、主存与CPU的连接

4.1 主存容量扩展—位扩展

4.2 主存容量扩展—字扩展 

4.3 例题

五、双口RAM和多模块存储器

5.1 双口端RAM

5.2 多模块存储器

六、高速缓冲存储器

6.1 程序访问的局部性原理

6.2 Cache的基本工作原理

6.2.1 Cache-主存的地址映射

6.2.2 Cache中主存块的替换算法

6.2.3 Cache写回策略

6.3 例题

七、虚拟存储器 


一、存储器概述

1.1 存储器的分类

除了按照作用层次来分,存储器按照存取方式还可分类为:

  • 随机存储器(RAM),存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取,而且存取时间与存取单元的物理位置无关,主要用作主存或高速缓冲存储器,断电后内容会丢失。

  • 只读存储器(ROM),存储器的内容只能随机读出而不能写入,即使断电内容也不会丢失。

  • 串行访问存储器,对存储单元进行读/写操作时,需按其物理位置的先后顺序寻址,包括顺序存取存储器(如磁带)与直接存取存储器(如磁盘)。

1.2 存储器的性能指标

1.3 存储器的层次化结构

小结(梳理一下本小节的知识点叭!!!):


二、主存简单模型及寻址方式

存储器芯片结构中各部件的作用:

  • 存储矩阵,由大量相同的位存储单元阵列构成。
  • 译码驱动,将来自地址总线的地址信号翻译成对应存储单元的选通信号,该信号在读写电路的配合下完成对被选中单元的读/写操作。
  • 读写电路,包括读出放大器和写入电路,用来完成读/写操作。
  • 读/写控制线,决定芯片进行读/写操作。
  • 片选线,确定哪个存储芯片被选中,可用于容量扩充。
  • 地址线,是单向输入的,其位数与存储字的个数有关。
  • 数据线,是双向的,其位数与读出或写入的数据位数有关。


三、半导体随机存储器

3.1 SRAM和DRAM

3.2 只读存储器ROM

小结(梳理一下本小节的知识点叭!!!):


四、主存与CPU的连接

4.1 主存容量扩展—位扩展

4.2 主存容量扩展—字扩展 

小结(梳理一下本小节的知识点叭!!!):

4.3 例题


五、双口RAM和多模块存储器

根据摩尔定律,集成电路的性能每18位翻一番,对于CPU来说速度呈指数增长,对于主存来说其存储容量呈指数增长,但其存储速度接近线性增长,这样就会导致CPU与主存的速度差距越来越大,所以如何提高主存的工作速度成了计算机领域优化的一大主题。

本节将要介绍的双口RAM和多模块存储器,就是通过使用特殊存储器的管理结构,从而实现提高存储器的工作速度的目的

5.1 双口端RAM

5.2 多模块存储器

交叉存储器实际上是一种模块式的存储器,它能并行执行多个独立的读/写操作。 

小结(梳理一下本小节的知识点叭!!!):


六、高速缓冲存储器

6.1 程序访问的局部性原理

6.2 Cache的基本工作原理

6.2.1 Cache-主存的地址映射

6.2.2 Cache中主存块的替换算法

6.2.3 Cache写回策略

6.3 例题


七、虚拟存储器 

有关虚拟存储的内容在操作系统的第三章有详细的介绍,链接:操作系统知识点汇总 

以下只是简单地介绍

五、双口RAM和多模块存储器   -------     提高存储器的工作速度
六、Cache高速缓冲存储器        -------     提高存储系统的工作速度
七、虚拟存储器                          -------     提高存储系统的容量 

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