概述

存储器的性能指标

容量：存储器能存放的二进制位数或字节数
速度：主要用访问时间、存储周期或频宽来描述
价格：可用总价格或每位价格来描述

存储器的分类

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存储器的结构

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高速缓存：存放最活跃的程序和数据的高速小容量存储器。
主存储器：存放计算机运行期间的大量程序和数据的半导体存储器。
辅助存储器：存放当前暂不参与运行的程序和数据，内容需要调用主存后才能被CPU访问。特点：速度慢、容量大。
“高速缓存—主存”层次：解决存储器的速度问题
“主存—辅存”层次：解决存储器的容量问题

半导体读/写存储器（RAM）

基本存储单元：存储器最基本的存储单元，用来存储一位二进制信息。
半导体RAM芯片（静态）

芯片组成

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单译码方式：n个地址输入线，产生2ⁿ个字选线，对应2ⁿ个地址。共n条线。
双译码方式：n个地址输入线（n/2个X输入线，n/2个Y输入线），产生2^n/2个字选线，2^n/2个位选线，对应2ⁿ个地址。共2^n/2+1条线。

存储容量的扩展

位扩展

字数一定，增加存储器字长。各芯片数据线单独引出，具有相同的地址。
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用8K×1b的芯片构成8K×8b的存储器：（ 8K/8K）×（ 8b /1b）= 8（片）

字扩展

字长一定，增加存储器字数。数据线相同，用片选信号选择不同的芯片。
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用256K×8芯片构成2M×8的存储器：（ 2M/256K）×（8 / 8 ）= 8 （片）

字位扩展

既增加字数又增加字长，先并联后串联。
用256K×8芯片构成字长为32, 2M×32的存储器：（ 2M/256K）×（ 32/8 ）= 8×4 = 32 （片）

例题

例一、设有一个具有24位地址和8位字长的存储器，问：
（1）该存储器能存储多少个字节的信息？
存储单元数为2²⁴=16M，故能存储16777216个字节的信息。
（2）如果存储器由4M ×1位SRAM芯片组成，需要多少片？
（16/4） ×（ 8/1）=32片。
（3）需要多少位地址作芯片选择？
16/4 =4=22,需2位地址作芯片选择。

例二、用8K✖8位的EPROM芯片组成32K✖16位的只读存储器，试问：
（1）数据寄存器多少位？16位
（2）地址寄存器多少位？32K=2¹⁵ 15位
（3）共需多少个EPROM芯片？（32K/8K）*（16/8）=8
（4）画出该只读存储器的逻辑框图。
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刷新方式

集中式刷新、分散式刷新、异步刷新、透明刷新

半导体只读存储器（ROM）

掩模只读存储器（Masked ROM）、可编程ROM（PROM）、可编程和可擦除的ROM（EPROM）、电擦除电改写只读存储器（EEPROM）

高速缓存（Cache）

映射方式

直接映像法

直接映象函数: i=j mod 2c
其中, i是Cache页号，j是主存页号。
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（1）主存每一页的大小为8MB/4096=2KB。Cache的页数为:64KB/2KB=32（页）
（2）因为Cache的一页大小为2KB，所以Cache的页内地址为11位。
（3）Cache共32页，所以需要页面地址5位。
（4）因为主存共有8MB，所以主存地址共有23位。格式为：
标记（7位）、页号（5位）、页内地址（11位）
当CPU送出的地址为6807FFH时，转化为二进制：1101000 00000 11111111111
以中间5位页号查表，得到标记位1101000，与地址中的标记进行比较，相同，所以命中页面0。
2D07FFH，转化为二进制：0101101 00000 1111111111 不相同，失靶
7F1057H，转化为二进制：1111111 00010 00001010111 相同，命中页面2
000000H，转化为二进制：0000000 00000 00000000000 不相同，失靶

全相联映像法

组相联映像法

替换算法

“先进先出”算法：FIFO、“近期使用算法”算法：LRU

写策略

写回法、写直达法

虚拟存储器

为了解决主存空间不够用的问题，将一部分（或全部）辅存和主存结合，把两者的地址空间统一编址，形成比实际主存空间大得多的逻辑地址空间。

页式虚拟存储器

虚拟空间分成页（逻辑页），主存空间分为同样大小的页（物理页）。虚存地址分两个字段：逻辑页号、页内地址。实存地址分为两个字段：物理页号、页内地址。两者页内地址相等。
虚存地址到主存地址的变换是由存放在主存中的页表来实现的。页表包括：虚页号、虚页号对应的实页号、装入位等。装入位为1，表示该逻辑页已从外存调入内存；装入位为0，表示对应的逻辑页未调入内存。
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例、某辅存共8个页面，每页1024字，实际主存为4096字，采用页表法进行地址映像，映像表内容如下表所示：

（1）列出会发生页面失效的全部虚页号。
（2）列出命中页面的全部虚页号。
（3）计算以下地址的主存实地址：0，3728，1023，1024，2055，7800，4096，6800。
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