【正文】 展技術(shù) 1. 存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展 —— 字?jǐn)U展 例如： 用 8K 8bit的 SRAM組成 64K 8bit的存儲(chǔ)器，所需芯片數(shù)為 (64K 8bit)/(8K 8bit)=8(片 ) 芯片 A15 ～ A13 A12～ A0 地 址 范 圍（空間） 1 000 000…0~111…1 0000H~1FFFH 2 001 000…0~111…1 2022H~3FFFH 3 010 000…0~111…1 4000H~5FFFH 4 011 000…0~111…1 6000H~7FFFH 5 100 000…0~111…1 8000H~9FFFH 6 101 000…0~111…1 A000H~BFFFH 7 110 000…0~111…1 C000H~DFFFH 8 111 000…0~111…1 E000H~FFFFH 32 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? 存儲(chǔ) 器的擴(kuò)展技術(shù) 1. 存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展 —— 字和位同時(shí)擴(kuò)展 例如： 用 16K 4bit的 SRAM組成 64K 8bit的存儲(chǔ)器，所需芯片數(shù) 為 (64K 8bit)/(16K 4bit) =4 2(片 ) 0CS1CS2CS3CSWE3Y2Y1Y0Y D7～ D4 D3～ D0 16K 4bit 16K 4bit 16K 4bit 16K 4bit 16K 4bit 16K 4bit 16K 4bit 16K 4bit 譯 碼 器 A14 A15 A13～ A0 33 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? 存儲(chǔ) 器的擴(kuò)展技術(shù) 2. 存儲(chǔ)器芯片的地址分配和 片選 CPU要實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)單元的訪問(wèn)，首先要選中存儲(chǔ)芯片，即進(jìn)行 片選 ；然后再?gòu)倪x中的芯片中依據(jù)地址碼選擇出相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，以進(jìn)行數(shù)據(jù)存取，這稱為 字選 。通常 M/IO信號(hào)也參與片選譯碼 。 ?線 性 選 擇 法 CPU的某條片選地址線直接接存儲(chǔ)器芯片的片選端 ?部分譯碼法 CPU的部分片選地址線參加譯碼輸出控制片選端 ?全譯碼法 CPU的全部片選地址線參加譯碼輸出控制片選端 地址信號(hào)不完全確定，所以存在地址重疊問(wèn)題，浪費(fèi)尋址空間，并可能導(dǎo)致誤操作 36 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展技術(shù) 2. 存儲(chǔ)器芯片的地址分配和片選 —— 線選法 當(dāng)存儲(chǔ)器容量不大，所使用的存儲(chǔ)芯片數(shù)量不多，而 CPU尋址空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于存儲(chǔ)器容量時(shí)，可用高位地址線直接作為存儲(chǔ)芯片的片選信號(hào)，每一根地址線選通一塊芯片，這種方法稱為線 性 選 擇 法 (線選法 )。 ? 芯片存儲(chǔ)量與片內(nèi)地址、數(shù)據(jù)線 ? ROM、 RAM —— 存儲(chǔ)量 1KB， 地址線 A0 ~ A數(shù)據(jù)線 D0 ~ D7 ? 內(nèi)存儲(chǔ)器容量與 CPU 地址線 ? 存儲(chǔ)量 2KB —— 需要 11條 CPU 地址線 ? 地址線 A0 ~ A9 為存儲(chǔ)芯片的片內(nèi)地址線 ? 地址線 A10為部分片選地址線 48 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展技術(shù) 2. 存儲(chǔ)器芯片的地址分配和片選 —— 部分譯碼法 例 :由 Z80CPU與 1KB ROM、 1KB RAM構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方框圖如下，用部分譯碼法，求出 ROM、 RAM在內(nèi)存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的地址范圍 。 8KB (2) CS 8KB (1) CS 8KB (4) CS 譯碼器 A0~A12 A13~A19 Y0 Y1 Y3 ... 53 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展技術(shù) 2. 存儲(chǔ)器芯片的地址分配和片選 —— 全譯碼法 全譯碼法構(gòu)成的 8K 8bit存儲(chǔ)器的連接圖 54 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展技術(shù) 2. 存儲(chǔ)器芯片的地址分配和片選 —— 全譯碼法 芯片 A19～ A13 A12～ A11 A10～ A0 地 址 范 圍（空間） 1 0000000 00 0000…0 00000H～ 007FFH 1111…1 2 0000000 01 0000…0 00800H～ 00FFFH 1111…1 3 0000000 10 0000…0 01000H～ 017FFH 1111…1 4 0000000 11 0000…0 01800H～ 01FFFH 1111…1 55 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展技術(shù) 2. 存儲(chǔ)器芯片的地址分配和片選 —— 全譯碼法 全譯碼方式下，系統(tǒng)的每一條地址線都應(yīng)該參與譯碼。 M//IO A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 2－ 4 譯碼器 CS R/W D0 ~ D7 A0 ~ A12 ④ 8K*8 D0~7 ③ 8K*8 D0~7 ② 8K*8 D0~7 CS1 ① 8K*8 D0~7 58 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? 存儲(chǔ) 器的擴(kuò)展技術(shù) 2. 存儲(chǔ)器芯片的地址分配和片選 —— 全譯碼法 全 譯碼法中的譯碼芯片 定義：有 N條輸入線，則有 2N條輸出線，且輸出線中僅 1線為 H(L)其余為 L(H)。 ?CPU的時(shí)序和存儲(chǔ)器的存取速度之間的配合問(wèn)題。對(duì)于 8位（或準(zhǔn) 16位）微處理器，典型的時(shí)序安排是占用 4個(gè) CPU時(shí)鐘周期，稱為 T1～ T4，構(gòu)成一個(gè)總線周期，一個(gè)總線周期中讀 /寫一個(gè) 8位數(shù)據(jù)。 64 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? PC系列微機(jī)的主存儲(chǔ)器組織 2. 16位存儲(chǔ)器接口 8086的存儲(chǔ)器組織 A0 特 征 0 0 規(guī)則字傳送 1 0 在數(shù)據(jù)總線的低 8位進(jìn)行字節(jié)傳送 0 1 在數(shù)據(jù)總線的高 8位進(jìn)行字節(jié)傳送 1 1 不用 BHE65 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? PC系列微機(jī)的主存儲(chǔ)器組織 2. 16位存儲(chǔ)器接口 （ c）規(guī)則字傳送 A19～ A1 D7～ D0 D15～ D8 BHE =0 A0=0 X X+1 X+1 A19～ A1 D7～ D0 D15～ D8 BHE =1 A0=0 （ a）偶地址字節(jié)傳送 X X A0=1 A19～ A1 BHE =0 （ b）奇地址字節(jié)傳送 D15～ D8 D7～ D0 X+1 66 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? PC系列微機(jī)的主存儲(chǔ)器組織 2. 16位存儲(chǔ)器接口 X+3 X+2 （ d）奇地址字（低字節(jié)）傳送 A0=1 A19～ A1 BHED15～ D8 D7～ D0 =0 X X+1 X+3 X+2 （ e）奇地址字（高字節(jié)）傳送 A0=0 A19～ A1 BHED15～ D8 D7～ D0 =1 X X+1 67 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? PC系列微機(jī)的主存儲(chǔ)器組織 3. 32位存儲(chǔ)器接口 32位微處理器的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由 4個(gè)存儲(chǔ)體 組成，存儲(chǔ)體選擇通過(guò)選擇信號(hào)實(shí)現(xiàn)。 69 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? DRAM內(nèi)存條簡(jiǎn)介 在 PC中通常是把若干個(gè) DRAM芯片焊接在一定規(guī)格的印制電 路板（ PCB）上，組成一個(gè)插件模塊， PC主板上有相應(yīng)的插座， 便于擴(kuò)充存儲(chǔ)容量和更換模塊，這種插件模塊稱為內(nèi)存條 。 70 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)中的主存儲(chǔ)器組織 ? DRAM內(nèi)存條簡(jiǎn)介 根據(jù)內(nèi)存條上使用的存儲(chǔ)芯片的不同，內(nèi)存條可分為： ? EDO（ Extened Data Output） RAM—— 擴(kuò)充數(shù)據(jù)輸出隨機(jī)存儲(chǔ)器。 ? DDR3（ Double Data Rate 3） SDRAM。 影響命中率的因素： ? Cache的容量 ? Cache塊的劃分 ? Cache塊與主存塊之間的映射關(guān)系 一般 Cache與內(nèi)存的空間比為 4： 1000 命中率＝ mccNNN?76 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 高速緩沖存儲(chǔ)器 ? 主存與 Cache的地址映射方式 為了把主存塊放到 Cache中，必須應(yīng)用某種方法把主存地址定位到 Cache中，這一過(guò)程稱為 地址映射 。 Cache的塊 號(hào) j與 主存的塊 號(hào) i的 對(duì)應(yīng)關(guān)系為 ： j = i mod N (N為 Cache的塊數(shù) ) 優(yōu)點(diǎn)： 簡(jiǎn)單、成本低、易實(shí)現(xiàn)、地址變換速度快、不涉及替換算法 缺點(diǎn)：不夠靈活、 Cache的塊沖突概率高、空間利用率低 78 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 高速緩沖存儲(chǔ)器 ? 主存與 Cache的地址映射方式 —— 直接映射 字塊 2m1 字塊 c 字塊 2N+11 字塊 2N +1 字塊 字塊 2N1 字塊 1 字塊 0 … … … 主存儲(chǔ)體 字塊 1 標(biāo)記 字 標(biāo)記 字塊 2N1 標(biāo)記 Cache存儲(chǔ)體 t位 0 1 2c1 … 字塊 字塊地址 主存字 塊標(biāo)記 t 位 N 位 b 位 主存地址 比較器（ t位） = ≠ 不命中 有效位 =1？ * m 位 Cache 內(nèi)地址 否 是 命中 每個(gè)主存塊 i只能和一個(gè)緩存塊對(duì)應(yīng) ； 每個(gè)緩存塊 j可以和若干個(gè)主存塊對(duì)應(yīng) j = i mod N 字塊 2N+1 字塊 2N 字塊 0 字塊 079 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 高速緩沖存儲(chǔ)器 ? 主存與 Cache的地址映射方式 —— 全相聯(lián)映射 Cache和內(nèi)存均分為若干個(gè)字節(jié)數(shù)相同的頁(yè)。 各組為直接映射 ， 組內(nèi)為全相聯(lián)映射 。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)容易，開銷小。 ? 近期最少使用 (LRU)策略 把一組中近期最少使用的字塊替換出去，此策略需隨時(shí)記錄Cache中各字塊的使用情況。 ? 優(yōu)點(diǎn) ：簡(jiǎn)單，能保持主存與 Cache副本的一致性， Cache中任意頁(yè)的內(nèi)容都可被隨時(shí)置換，決不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失的錯(cuò)誤； ? 缺點(diǎn) ： 每次 寫 Cache都要進(jìn)行慢速 的訪主存操作，影響工作速度 。 90 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 高速緩沖存儲(chǔ)器 ? Cache的更新策略 3. 寫 一次法 (Write Once) 是一種 基于寫回法又結(jié)合了寫直達(dá)法的寫策略 ，即 寫命中和寫未命中的處理與寫回法基本相同 ，只是 第一次寫命中時(shí)要同時(shí)寫入主存 。爾后若有對(duì)此塊的再次或多次寫命中，則按寫回法處理，無(wú)需再送出信號(hào)了。 局部磁化單元 載磁體 寫線圈 S N I 局部磁化單元 寫線圈 S N 鐵芯 磁通 磁層 寫入“ 0” 寫入“ 1” I 94 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 輔助存儲(chǔ)器 磁介質(zhì)存儲(chǔ)器原理 讀出 —— 磁頭線圈中不加電流，磁層移動(dòng)。 硬盤驅(qū)動(dòng)器 (HDD)中有盤片、磁頭、主軸電動(dòng)機(jī)、磁頭定位機(jī)構(gòu)、讀寫電路和控制邏輯等。 97 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 輔助存儲(chǔ)器 ? 硬盤存儲(chǔ)器 1. 硬盤的基本結(jié)構(gòu)與分類 —— 硬盤的分類 根據(jù) 磁頭是否可移動(dòng) ，硬盤存儲(chǔ)器可分為： 固定頭硬盤 —— 每個(gè)磁道對(duì)應(yīng)一個(gè)磁頭 。由于增加了尋道時(shí)間，所以其存取時(shí)間比固定頭硬盤機(jī)要長(zhǎng)。 ? DVD光盤 —— 通用數(shù)字化多功能光盤 (Digital Versatile Disc)，簡(jiǎn)稱高容量 CD。 105 第 5章 微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 輔助存儲(chǔ)器 ? 光盤存儲(chǔ)器 2. 光盤存儲(chǔ)器的組成與工作原理 CDRW光盤的讀寫原理： CDRW光盤是利用 激光照射 引起記錄介質(zhì)的 可逆性物理變化 來(lái)進(jìn)行讀寫的，光盤上有一個(gè) 相位變化記錄層 ，所以 CDRW光盤也稱為 相變光盤 。 ? CDR驅(qū)動(dòng)器 —— 可以光盤寫入，因此稱為 光盤刻錄機(jī) 。 ?