第四章存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)(已修改)
2024-10-27 11:32 本頁(yè)面
【正文】 第四章 存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)系統(tǒng) 分層的存儲(chǔ)系統(tǒng) ? 基本概念 ? 存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息量 ? 存儲(chǔ)器包含的存儲(chǔ)單元的總數(shù) 存儲(chǔ)容量 = 存儲(chǔ)單元（字節(jié)） ? 存儲(chǔ)器所能記憶的全部二進(jìn)制信息量 例如：某存儲(chǔ)器有 4096字節(jié)的存儲(chǔ)單元 則存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量為 4KB = 32KBit ? 存儲(chǔ)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu) 寄存器組 高速緩沖存儲(chǔ)器 主 存 儲(chǔ) 器 輔 助 存 儲(chǔ) 器 CPU內(nèi)部 主機(jī)內(nèi)部 外部設(shè)備 價(jià)格 高 低 容量 小 大 Cache CPU RAM ROM 外存 主存 帶 Cache 的結(jié)構(gòu)層次 ? 存儲(chǔ)系統(tǒng)中的主存 ? 按存儲(chǔ)介質(zhì)分類 ? 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 體積小、功耗低、存取時(shí)間短、信息容易丟失 ? 磁表面存儲(chǔ)器 信息不易丟失 ? 磁芯存儲(chǔ)器 體積龐大、工藝復(fù)雜、功耗大 ? 光盤存儲(chǔ)器 記錄密度高、耐用性好、可靠性高、可互換性強(qiáng) ? 按存取方式分類 ? 只讀存儲(chǔ)器（ ROM） 掩膜 ROM、 PROM、 EPROM、 EEPROM、 FLASH memory ? 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM） SRAM、 DRAM ? 串行訪問(wèn)存儲(chǔ)器 磁帶存儲(chǔ)器 譯碼器與驅(qū)動(dòng) 地址寄存器 讀寫電路 控制電路 存 儲(chǔ) 體 讀 寫 地址總線 數(shù)據(jù)總線 控制總線 圖 主存的基本組成 ? 主存的工作過(guò)程 ? 主存的技術(shù)指標(biāo) ? 存儲(chǔ)容量 主存中能存放二進(jìn)制代碼的總數(shù) 存儲(chǔ)容量 = 存儲(chǔ)單元數(shù) * 字長(zhǎng) ? 存儲(chǔ)速度 ? 存取時(shí)間：又叫存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間，是指啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作（讀或?qū)懀┑酵瓿稍摬僮魉枰娜繒r(shí)間 ? 存取周期：存儲(chǔ)器進(jìn)行連續(xù)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作所需要的最小時(shí)間間隔 MOS的存取周期 100ns， TTL的存取周期 10ns ? 存儲(chǔ)器的帶寬 ? 每秒從存儲(chǔ)器中進(jìn)出信息的最大數(shù)量。單位為 字節(jié) /秒 或 字 /秒 例如：存取周期為 500ns，則 1秒周內(nèi)能進(jìn)行 1/（ 500 * 109 ） = 200萬(wàn)次操作，假設(shè)每個(gè)存儲(chǔ)周期能夠 訪問(wèn) 16位的二進(jìn)制數(shù)，則它的帶寬為 200萬(wàn) * 2 * 8 = 200萬(wàn) * 2 字節(jié) /秒 = 4M字節(jié) /秒 提高存儲(chǔ)器的帶寬： 縮短存取周期、增加存儲(chǔ)字長(zhǎng)、增加存儲(chǔ)體 ? 幾種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 存 儲(chǔ) 體 地 址 譯 碼 讀 寫 電 路 地址總線 A0…… An 數(shù)據(jù)總線 D0…… Dm 片選線 讀控制線 寫控制線 圖 存儲(chǔ)器芯片的基本結(jié)構(gòu) ? 地址線 ? 編號(hào)方式： A0， A1， …… ， An ? 存儲(chǔ)器芯片引腳的數(shù)目決定的存儲(chǔ)器的容量。 一個(gè)存儲(chǔ)器芯片引腳的數(shù)目為 10 則地址范圍為 00 0000 0000 – 11 1111 1111 存儲(chǔ)容量為 210 = 1024 個(gè)存儲(chǔ)單元，即 1KB。 假設(shè) CPU有 16位的地址總線，那么它可以訪問(wèn)的存儲(chǔ)空 間范圍為 0000H – FFFFH，即 216 = 64KB 8086， 8088地址總線為 20位，可以訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間的范 圍為： 00000H – FFFFFH，即 220 = 1MB 80286地址總線為 24位，可訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間為 16M 80386， 80486和 Pentium地址總線為 32位，可訪 問(wèn)的存儲(chǔ)空間為 4G Pentium Pro 和 Pentium II 的地址總線為 36位， 可訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間為 64G 16位二進(jìn)制數(shù)表示的地址： 0000, 0001, 0002, …………………… 000E, 000F 0000, 0001, 0002, …………………… 000E, 000F ………………………………………………………… FFE0, FFE1, FFE2, …………………… FFEE, FFEF FFF0, FFF1, FFF2, ………………… .… FFFE, FFFF ? 數(shù)據(jù)線 ? 表示方式： D0， D1， ………… ， Dm ? 存儲(chǔ)器的容量通常為字節(jié) *也可以用字（ 16位）、 4位或 1位來(lái)進(jìn)行表示 1K*8 表示有 1K的存儲(chǔ)容量，每個(gè)存儲(chǔ)單元輸出 8位數(shù)據(jù) 16K * 1 表示有 16K的存儲(chǔ)容量，每個(gè)存儲(chǔ)單元輸出 1位 的數(shù)據(jù) ? 芯片選擇線（片選線） ?存儲(chǔ)器芯片上有一個(gè)或一個(gè)以上允許存儲(chǔ)器芯片工作的控制線 ? 表示方式：片選（ CS），片允許（ CE）， 或簡(jiǎn)寫為 S ? 讀寫控制線 ? 存儲(chǔ)器芯片上傳輸讀、寫控制信號(hào)， ROM只有讀信號(hào)， RAM上有一到兩個(gè)讀寫控制信號(hào) ? 表示方式 ? ROM 允許輸出信號(hào) OE 或簡(jiǎn)稱 G ? RAM 讀信號(hào) WE 或簡(jiǎn)稱 W 寫信號(hào) OE 或簡(jiǎn)稱 G ? 只讀存儲(chǔ)器 ? 掩膜 ROM …… …… …… …… …… Y 列地址譯碼 0 1 2 31 A5 A6 A7 A8 A9 選通 輸出 0 1 31 X 行 地 址 譯 碼 A0 A1 A2 A3 A4 ? PROM 行線 列線 VCC 熔絲 存 0，則燒斷熔絲；存 1，熔絲不斷。 只能實(shí)現(xiàn)一次編程 ? EPROM ? 改寫方式 ? 紫外線照射 ? 電氣的方法（ EEPROM） ? FLASH memory P 基片 N+ N+ S D G SiO2 ? 靜態(tài) RAM（ SRAM） VCC T1 T3 T2 T4 T5 T6 A’ A 位線 B’ 位線 B 地址選擇 ? 動(dòng)態(tài) RAM 字線 數(shù)據(jù)線 T CS 利用存儲(chǔ)器芯片構(gòu)造存儲(chǔ)系統(tǒng) ? 利用與非門實(shí)現(xiàn)譯碼 例：假設(shè)某微處理器有 20根地址線 A0， A1， A2， ………… ， A19 8根數(shù)據(jù)線 D0， D1， D2， ………… ， D7
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