【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和計(jì)算機(jī)其他部件訪問的地址空間。　　②地址寄存器、譯碼電路與驅(qū)動(dòng)器:即尋址系統(tǒng)，將CPU確定的地址先送至地址寄存器中，然后根據(jù)譯碼電路找到應(yīng)訪問的存儲(chǔ)單元。在存儲(chǔ)與譯碼器之間的驅(qū)動(dòng)器的功能是減輕譯碼線驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力。由于一條譯碼線需要與它控制的所有存儲(chǔ)單元相聯(lián)，其負(fù)載很大。需要增加驅(qū)動(dòng)器，以譯碼線連接驅(qū)動(dòng)器的輸入端，由驅(qū)動(dòng)器的輸出端控制連接在譯碼線上的所有存儲(chǔ)單元?！　、圩x寫電路與數(shù)據(jù)寄存器:根據(jù)CPU的命令，將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)寄存器中寫入存儲(chǔ)體中特定的存儲(chǔ)單元或?qū)⒋鎯?chǔ)體中指定單元的內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)寄存器中?！　、芸刂齐娐?接收CPU傳來的控制命令，經(jīng)過控制電路一系列的處理，產(chǎn)生一組時(shí)序信號(hào)控制存儲(chǔ)器的操作?！　≡诖鎯?chǔ)器的組成中，存儲(chǔ)體是核心，其余部分是存儲(chǔ)的外圍線路。不同的存儲(chǔ)器都是由這幾部分組成，只是在選用不同的存儲(chǔ)介質(zhì)和不同的存取方式時(shí)，各部分的結(jié)構(gòu)與工作方式略有變化?！　?2)存儲(chǔ)體陣列　　計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的是“0”和“1”的信息，每一個(gè)能存取一位二進(jìn)制并能保持兩種狀態(tài)的元件稱為記憶元件。若干記憶元件組成存儲(chǔ)單元，一個(gè)存儲(chǔ)單元能夠存取一個(gè)或幾個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制信息。每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)地址編號(hào)，用以唯一標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)單元的位置。信息按地址存入指定的存儲(chǔ)單元中，按地址從指定的存儲(chǔ)單元中取出。存儲(chǔ)單元的集合稱為存儲(chǔ)體。由于存儲(chǔ)體中存儲(chǔ)單元的每個(gè)二進(jìn)制位必須并行工作，因此將存儲(chǔ)單元按其地址的順序組成存儲(chǔ)陣列?！　?3)存儲(chǔ)器的地址譯碼系統(tǒng)　　CPU要訪問存儲(chǔ)單元的地址由地址總線輸入到地址寄存器中。地址譯碼器將地址轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)地址線(字線)上的控制信號(hào)，以表示選中某一單元，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的讀寫電路，完成對(duì)存儲(chǔ)單元的讀寫操作。　　地址譯碼為兩種方式:一種是單譯碼方式，僅有一個(gè)譯碼器。譯碼器輸出的每條譯碼線對(duì)應(yīng)一個(gè)存儲(chǔ)單元。如地址位數(shù)N=10，即譯碼器可以有2 10 =1024種狀態(tài)，對(duì)應(yīng)有1024條譯碼線(字線)即1024個(gè)存儲(chǔ)單元。另外一種是雙譯碼方式，將譯碼器分成X向和Y向兩個(gè)譯碼器，通過雙譯碼器的相互作用確定存儲(chǔ)單元的地址?！　≡O(shè)地址長(zhǎng)度n仍為10，將其中的前5位輸入到X地址譯碼器中，譯出X0 到X31 譯碼線，分別選擇0～31行。將后5位輸入到Y(jié)地址譯碼器中譯出Y0 到Y(jié)31 譯碼線，分別選擇0～31列。X向譯碼器和Y向譯碼器引出的地址線都是2 5 =32條。若采用X向和Y向交叉選擇，可以選擇從存儲(chǔ)單元(0，0)至(31，31)共2 5 2 5 =1024個(gè)存儲(chǔ)單元地址。即同樣可以提供1024種狀態(tài)，而地址線只需要64條，%的地址線?！　?4)存儲(chǔ)器的讀寫操作　　在CPU向存儲(chǔ)體發(fā)生讀操作命令時(shí)，首先由CPU將相應(yīng)存儲(chǔ)單元的地址碼送至地址寄存器中。地址譯碼器將地址寄存器中的地址編碼譯成相應(yīng)地址線(字線)的高電位，標(biāo)志指定的存儲(chǔ)單元。然后在CPU的統(tǒng)一控制下，由控制電路將讀命令轉(zhuǎn)換成讀寫電路的操作，執(zhí)行將指定存儲(chǔ)單元的內(nèi)容傳送到數(shù)據(jù)寄存器的操作，完成了整個(gè)存儲(chǔ)器讀的操作。存儲(chǔ)器寫的操作與讀的操作相類似?！　〔煌愋偷拇鎯?chǔ)器根據(jù)其特點(diǎn)有不同的讀寫操作控制電路、控制機(jī)構(gòu)、讀寫電路及地址譯碼器，但它們的基本操作原理大同小異?！　?、組織及其應(yīng)用　　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器有體積小、存取速度快、生產(chǎn)制造易于自動(dòng)化等特點(diǎn)，其性能價(jià)格比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磁芯存儲(chǔ)器，因而得到廣泛的應(yīng)用?！　“雽?dǎo)體存儲(chǔ)器的種類很多，就其制造工藝可以分成雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和金屬氧化物半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱MOS型存儲(chǔ)器)。MOS型存儲(chǔ)器按其工作狀態(tài)又可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器必須增設(shè)恢復(fù)信息的電路，外部線路復(fù)雜。但其內(nèi)部線路簡(jiǎn)單，集成度高，價(jià)格較靜態(tài)存儲(chǔ)器便宜。因此經(jīng)常用做大容量的RAM。　　靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的主要差別在于:靜態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的信息不會(huì)自動(dòng)消失，而動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的信息需要在再生過程的幫助下才能保持。但無論雙極型或MOS型存儲(chǔ)器，其保持的信息將隨電源的撤消而消失?！　?1)RAM的組織　　半導(dǎo)體RAM芯片是在半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路工藝支持下的產(chǎn)物。一般計(jì)算機(jī)中使用的RAM芯片均是有自己的存儲(chǔ)體陣列、譯碼電路、讀寫控制電路和I/O電路?！　、賀AM的并聯(lián)　　為擴(kuò)展存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)，可以采用并聯(lián)存儲(chǔ)器芯片的方式實(shí)現(xiàn)?！　、赗AM的串聯(lián)　　為擴(kuò)展存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元數(shù)量，可以采用多個(gè)芯片地址串聯(lián)的方式解決?！　、鄣刂窂?fù)用的RAM組織　　隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得一塊存儲(chǔ)器芯片能夠容納更多的內(nèi)容。其所需地址線隨之增加，為了保持芯片的外部封裝不變，一般采用地址復(fù)用的技術(shù)，采用地址分批送入的結(jié)構(gòu)保證不增加芯片的地址引腳?！　?2)RAM的實(shí)際應(yīng)用　　由于一個(gè)存儲(chǔ)器的芯片一般不能滿足使用的要求，所以通常將若干個(gè)存儲(chǔ)器芯片按串聯(lián)和并聯(lián)的兩種方式相結(jié)合連接，組成一定容量和位數(shù)的存儲(chǔ)器?！　∪绻O(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器容量有x字，字長(zhǎng)為y，而采用的芯片為NM位。要組成滿足字長(zhǎng)要求的存儲(chǔ)器所需芯片數(shù)為:y/M。根據(jù)容量要求，組成要求容量的RAM所需芯片數(shù)為:(x/N)(y/M)?！　　　∈褂脮r(shí)只讀出不寫入的存儲(chǔ)器稱為只讀存儲(chǔ)器(ROM)。ROM中的信息一旦寫入就不能進(jìn)行修改，其信息斷電之后也仍然保留。一般用于存放微程序、固定子程序、字母符號(hào)陣列等信息。ROM和RAM相比，使用時(shí)不需寫入、再生和刷新等操作，所以其電路比較簡(jiǎn)單，但同樣有地址譯碼器、數(shù)據(jù)讀出電路等。制作ROM的半導(dǎo)體材料有二極管、MOS電路和雙極型晶體管等。因制造工藝和功能不同，一般分為普通ROM、可編程ROM(PROM)、可擦寫可編程ROM(EPROM)和電可擦寫可編程ROM(EEPROM)等?！　?1)ROM的工作原理　　一般的ROM使用掩模式ROM。這類ROM由生產(chǎn)廠家做成，用戶不能加以修改?！　⊙谀OM的特點(diǎn)是其存儲(chǔ)內(nèi)容出廠時(shí)由生產(chǎn)廠家一次制成，用戶不能對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行修改，而依賴于生產(chǎn)廠家，這種RAM適用于定型批量制作。在實(shí)際使用過程中，部分用戶希望自己根據(jù)需要填寫ROM的內(nèi)容，因此產(chǎn)生可編程ROM(PROM)。PROM與掩模ROM的主要區(qū)別是PROM在出廠時(shí)其內(nèi)容均為“0”或“1”，用戶在使用前按照自己的需要利用工具將編碼寫入PROM中，一次寫入不可修改。PROM的使用相當(dāng)于由用戶RAM生產(chǎn)中的最后一道工序———向RAM中寫入編碼，其余同掩模RAM的使用完全相同?！　?2)EPROM和EEPROM的工作原理　　為了適應(yīng)程序調(diào)試的要求，針對(duì)一般PROM的不可修改特性，設(shè)計(jì)出可以多次擦寫的可編程ROM(EPROM)。其特點(diǎn)是可以根據(jù)用戶的要求用工具擦去RAM中原有的存儲(chǔ)內(nèi)容，重新寫入新的編碼。擦除和寫入可以根據(jù)用戶的要求用工具擦去RAM中原有的存儲(chǔ)內(nèi)容，重新寫入新的編碼。擦除和寫入可以多次進(jìn)行，其信息的內(nèi)容同樣不會(huì)因斷電而丟失。最常見的EˉPROM是UVEPROM，其存儲(chǔ)元件常用浮置柵型MOS管組成。出廠時(shí)全部置“0”或“1”，由用戶通過高壓脈沖寫入信息。擦寫時(shí)通過其外部的一個(gè)石英玻璃窗，利用紫外線的照射，使浮柵上的電荷獲得高能而泄漏，恢復(fù)原有的全“0”或“1”狀態(tài)，允許用戶重新寫入信息。平時(shí)窗口上必須貼有不透明膠紙，以防光線進(jìn)入而造成信息流失?！　×碛幸环NEPROM是通過電氣方法擦除其中的已有內(nèi)容，也稱為電可擦寫編程ROM(EEPROM)?！　　　⊥獯鎯?chǔ)器是指那些不能被CPU直接訪問的，讀取速度較內(nèi)存慢，容量比內(nèi)存大，通常用來存放不常用的程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。磁帶、磁盤存儲(chǔ)器是現(xiàn)今最常用的外存，因其利用磁表面介質(zhì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通常也稱為磁表面存儲(chǔ)器。而光盤是外存發(fā)展的方向，有必要了解它們的原理和應(yīng)用?！　?1)磁盤存儲(chǔ)器　　磁盤存儲(chǔ)器具有容量大，存取速度高(相對(duì)其他種類外存儲(chǔ)器)的特點(diǎn)，因而在各種類型的計(jì)算機(jī)中普遍被用做主要的外存儲(chǔ)器。磁盤存儲(chǔ)器避免了磁帶存儲(chǔ)的缺點(diǎn)。磁盤存儲(chǔ)器將磁性材料涂粘在以某種材料為主的盤形圓片上，用若干封閉的圓形磁道代替了磁帶的長(zhǎng)形磁道。使用時(shí)，通過磁盤面的高速旋轉(zhuǎn)代替磁帶的直線運(yùn)動(dòng)，減少尋找特定位置的時(shí)間?！　〈疟P存儲(chǔ)器由磁盤、磁頭、定位系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)等部分組成，一般也將這些部件統(tǒng)稱為磁盤驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)盤片的基本組成材料將磁盤分為硬盤和軟盤兩種。所謂硬盤是指由金屬材料制成一定厚度的盤片基體，這些盤片一般組合成盤片組構(gòu)成硬盤驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)主體?！　≤洷P和硬盤盤片記錄信息的方式相同，都是將每個(gè)盤面由外向內(nèi)分成若干個(gè)磁道，每個(gè)磁道也劃分為多個(gè)扇區(qū)，信息以扇區(qū)為單位存儲(chǔ)?！　∩葏^(qū)是磁盤存放信息的最小物理單位。扇區(qū)包括頭空、序標(biāo)、數(shù)據(jù)區(qū)、檢驗(yàn)字段和尾空等幾個(gè)部分。通常對(duì)磁盤進(jìn)行的所謂格式化操作就是在磁盤上劃分磁道、扇區(qū)及扇區(qū)內(nèi)各特定區(qū)域，剛出廠的磁盤上沒有這些劃分，所以必須在格式化后才能使用。磁盤區(qū)域的劃分隨計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而不同，其存儲(chǔ)容量也有較大的差別。但可以通過查閱計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相應(yīng)的說明掌握磁盤容量的數(shù)據(jù)。計(jì)算一個(gè)磁盤容量的公式是:　　磁盤存儲(chǔ)容量=盤面數(shù)每盤面磁道數(shù)每磁道扇區(qū)數(shù)每扇區(qū)存儲(chǔ)容量　　(2)光盤存儲(chǔ)器　　所謂光盤(CD)是利用光學(xué)原理讀寫信息的存儲(chǔ)器。由于光盤的容量大、速度較快、不易受干擾等特點(diǎn)，光盤的應(yīng)用愈來愈廣泛?！　」獗P系統(tǒng)一般是由光學(xué)、電氣和機(jī)械部件組成?！　慕Y(jié)構(gòu)上看光盤存儲(chǔ)器同磁盤存儲(chǔ)基本相同，兩者均有存儲(chǔ)信息的盤片、機(jī)械驅(qū)動(dòng)部件、定位部件和讀寫機(jī)構(gòu)。不同的是后者利用磁性原理存儲(chǔ)信息，利用磁頭存取信息。而前者是利用光學(xué)原理存儲(chǔ)信息并用光學(xué)讀寫頭來存取這些信息?！　」獗P本身是靠盤面上一些能夠影響光線反射的表面特征存儲(chǔ)信息，例如現(xiàn)在常用的只讀光盤(CDROM)上利用光盤表面的凹凸不平表示“0”和“1”。以CDROM為例，讀取數(shù)據(jù)時(shí)，由機(jī)械驅(qū)動(dòng)部件和定位部件負(fù)責(zé)確定讀取的位置。激光器發(fā)出激光經(jīng)光學(xué)線路至聚焦透鏡射向光盤表面，表面的凹凸不平造成反射光的變化，利用數(shù)據(jù)光檢測(cè)器將這些變化轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)“0”和“1”的電信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)輸出端，整個(gè)讀取工作完成。其他類型光盤的寫入過程大體與此相同，唯一的差別是數(shù)據(jù)自數(shù)據(jù)輸入端傳來?！　∫话銓⒐獗P存儲(chǔ)器分為只讀式(readonly)、一次寫入式(writeonce)和可擦式(erasable)或可逆式(reversible)三種。只讀式光盤利用材料表面的凹凸不平的特征記錄信息，在出廠前由生產(chǎn)廠家將有關(guān)信息存放到光盤上。對(duì)于一次寫入式光盤，用戶可以利用會(huì)聚的激光束在光盤表面照射使材料發(fā)生永久性變化而記錄信息。這種光盤現(xiàn)已普遍用于多媒體系統(tǒng)。可擦式光盤利用激光在磁性材料上或相變材料上實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)和擦除。　　光盤存儲(chǔ)器的記錄密度高，存儲(chǔ)容量大，其容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外形同樣大小的軟磁盤。光盤信息的保存時(shí)間也比磁盤的長(zhǎng)。目前影響光盤普遍應(yīng)用的主要原因是光盤存儲(chǔ)器的讀寫速度慢和光盤驅(qū)動(dòng)器的成本高。隨著技術(shù)的進(jìn)步，以上問題是可以解決的。因此光盤存儲(chǔ)器有廣泛的應(yīng)用前景?！　?、作用和工作過程　　(1)虛擬存儲(chǔ)的概念、作用　　一般將由主存和部分輔存組成的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)稱為虛擬存儲(chǔ)器，其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址稱為虛擬地址(邏輯地址)，其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)容量稱為虛擬容量。將實(shí)際主存地址稱為物理地址或?qū)嵉刂?，主存的容量稱為實(shí)存容量?！　‘?dāng)用虛擬地址訪問主存時(shí)，系統(tǒng)首先查看所用虛擬地址對(duì)應(yīng)的單元內(nèi)容是否已裝入主存。如果在主存中，可以通過輔助軟、硬件自動(dòng)把虛擬地址變成主存的物理地址后，對(duì)主存相應(yīng)單元進(jìn)行訪問。如果不在主存中，通過輔助的軟、硬件將虛擬地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容調(diào)入主存中，然后再進(jìn)行訪問。因此，對(duì)虛擬存儲(chǔ)器的每次訪問都必須進(jìn)行虛實(shí)地址的變換?！　√摂M存儲(chǔ)器的作用是擴(kuò)大整個(gè)主存的容量，允許在程序中使用比主存容量大得多的虛擬存儲(chǔ)器。同時(shí)可以減輕人們編程中對(duì)程度進(jìn)行分塊的苦惱，從而提高軟件開發(fā)的效率。虛擬存儲(chǔ)器是實(shí)現(xiàn)利用小容量的主存運(yùn)行大規(guī)模的程序的一種有效的辦法。盡管實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)要增加一些額外的投資和軟件開銷，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)在各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中仍得到了廣泛的應(yīng)用。虛擬存儲(chǔ)器必須建立在主存輔存結(jié)構(gòu)上，但一般的主存輔存系統(tǒng)并不一定是虛擬存儲(chǔ)器，虛擬存儲(chǔ)器與一般的主存輔存系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別是:　?、偬摂M存儲(chǔ)器允許人們使用比主存容量大得多的地址空間來訪問主存，非虛擬存儲(chǔ)器最多只允許人們使用主存的整個(gè)空間，一般只允許使用操作系統(tǒng)分配的主存中的某一部分空間。　?、谔摂M存儲(chǔ)器每次訪問主存時(shí)必須進(jìn)行虛、實(shí)地址的變換，而非虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)則不必變換?！　?2)虛擬存儲(chǔ)的工作原理　　虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)際上是將編寫程序時(shí)所用的虛擬地址(邏輯地址)轉(zhuǎn)換成較小的物理地址。在程序運(yùn)行時(shí)隨時(shí)進(jìn)行這種變換。為了便于主存與輔存之間信息的交換，虛擬存儲(chǔ)器一般采用二維或三維的復(fù)合地址格式。采用二維地址格式時(shí)，將整個(gè)存儲(chǔ)器劃分為若干頁(或段)，每個(gè)頁(或段)又包括若干存儲(chǔ)單元。采用三維地址格式時(shí)將整個(gè)存儲(chǔ)空間分為若干段，每段分為若干頁，每頁又包括若干存儲(chǔ)單元。根據(jù)地址格式不同，虛擬存儲(chǔ)器分為:頁式虛擬存儲(chǔ)器、段式虛擬存儲(chǔ)器和段頁式虛擬存儲(chǔ)器?！　≡谔摂M存儲(chǔ)器中邏輯地址與物理地址之間的對(duì)應(yīng)稱為地址映象。通常有三種地址映象的方式:全相聯(lián)映象、直接映象和組相聯(lián)映象。　?、偃嗦?lián)映象　　任一邏輯頁能映象到實(shí)際主存的任意頁面位置稱為全相聯(lián)映象，通常利用頁表法進(jìn)行地址間的變換?！　、谥苯佑诚蟆　∶總€(gè)邏輯頁只能映象到一個(gè)特定頁面的方式稱為直接映象。如主存實(shí)際有2 P 頁，虛擬存儲(chǔ)器的邏輯空間有2 P 頁，則將邏輯空間按物理空間大小分為2 P P塊，塊內(nèi)各頁只能映象到主存的相應(yīng)頁中。即所有各塊的第0頁對(duì)應(yīng)主存的第0頁，各塊的第n頁對(duì)應(yīng)主存的第n頁。若程序需要輪流使用第i塊和第j塊的第m頁，只能將兩頁交替在主存和輔存之間調(diào)入調(diào)出，形成存儲(chǔ)頁面的“抖動(dòng)”。　　③組相聯(lián)映象 組相聯(lián)映象方法是先按直接映象方法將虛擬存儲(chǔ)空間(邏輯空間)分成若干塊，在主存和邏輯空間中的各塊內(nèi)劃分為若干組，每個(gè)組間按直接映象方法控制?？梢赃@樣理解，如果將組相聯(lián)映象方法中的組按直接映象方法的頁來看待，組相聯(lián)方法與直接映象方法相同，邏輯空間各組內(nèi)的頁只能與對(duì)應(yīng)的物理空間組相聯(lián)。但在組內(nèi)各頁與物理空間的頁面之間采用全相聯(lián)映象方法處理。因此，可以認(rèn)為組相聯(lián)映象是全相聯(lián)映象和直接映象方法的結(jié)合。　　緩沖技術(shù)就是為緩解慢速