计组--存储系统

灰太狼 2024-04-23 20:09 92阅读 0赞

## 存储系统 ##

思维导图：

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### 存储器概述 ###

#### 存储器的分类 ####

*  按在计算机中的作用(层次)分类
    
     *  主存储器，简称主存(内存)
        
        存放计算机运行期间所需的程序和数据，CPU可以直接对其进行访问。
     *  辅助存储器，简称辅存(外存)
        
        辅存的内容需要调入主存后才能被CPU访问。
     *  高速缓冲存储器，简称Cache(位于主存和CPU之间)
        
        用来存放当前CPU经常使用的指令和数据，以便CPU能够高速地访问他们。
 *  按存储介质分类
    
     *  磁表面存储器(磁盘、磁带)
     *  磁芯存储器、半导体存储器(MOS型存储器、双极型存储器)
     *  光存储器(光盘)
 *  按存储方式分类
    
     *  随机存储器（RAM）Random Access Memory，也就是内存
        
        存储器的任何一个存储单元都可以随机存取，而且存取时间与存储单元的物理位置无关。  
        它与 ROM 的最大区别是数据的易失性，即一旦断电所存储的数据将随之丢失。  
        RAM又分为静态RAM和动态RAM。
     *  只读存储器（ROM）Read-Only Memory
        
        存储器的内容只能随机读出而不能写入。  
        断电不会丢失
     *  串行访问存储器
 *  按信息的可保存性分类
    
     *  断电易失，如RAM
     *  断电不丢失，ROM，磁盘，光盘
     *  破环性读，如DRAM
     *  非破坏性读，如SRAM，磁盘等

#### 存储器的性能指标 ####

*  存储容量
    
     *  存储容量＝存储字长＊字长(如1M\*8位)
        
        存储字数表示存储器的地址空间大小；  
        字长表示一次存取操作的数据量。
 *  单位成本
    
     *  每位价格=总成本/存储周期
 *  存储速度
    
     *  数据传输率=数据的宽度/存储周期
        
        存取时间（Ta）：存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间，分为读出时间和读入时间。  
        存取周期（Tm）：存取周期又称读写周期或访问周期。它是指存储器进行一次完整的读写操作所需要的全部时间，即连续两次独立访问存储器操作（读或写操作）之间所需的最小时间间隔。  
        主存带宽（Bm）：主存带宽又称数据传输率，表示每秒从主存进出信息的最大数量，单位为字/秒、字节/秒(B/s) 或 位/秒(b/s)。

#### 多级层次的存储系统 ####

*  寄存器
 *  Cache
    
     *  L1 Cache
     *  L2 Cache
     *  L3 Cache
 *  主存/内存
 *  SSD/HDD硬盘
 *  磁带、磁盘

### 主存储器 ###

#### SRAM(Cache)和DRAM(主存) ####

*  SRAM芯片的工作原理
    
    通常把存放一个二进制位的物理器件称为存储元，它是存储器的最基本的构建。地址码相同的多个存储元构成一个存储单元。若干存储单元的集合构成存储体。  
    特点：SRAM的存取速度快，但集成度低，功耗较大，价格昂贵，一般用于高速缓冲器。
 *  DRAM的工作原理
    
    动态随机存储器（DRAM）是利用存储元电路中栅极电容上的电荷来存储信息的，DRAM的基本存储单元通常只使用一个晶体管，所以它的密度要比SRAM的密度要高很多。
    
     *  常用的刷新方式(3种)
        
         *  集中刷新
         *  分散刷新
         *  异步刷新

#### 只读存储器 ####

*  只读存储器(ROM)特点
    
    ROM和RAM 都是支持随机存取的存储器，其中 SRAM 和 DRAM 均为易失性半导体存储器。而 ROM 中一旦有了信息，即使断电也不丢失。  
    ROM 器件有两个显著的优点：  
    1）结构简单，所以位密度比可读写存储器的高  
    2）具有非易失性，所以可靠性高。
 *  ROM类型
    
     *  掩模式只读存储器(MROM)
     *  一次可编程只读存储器(PROM)
     *  可擦除可编程只读存储器(EPROM)
     *  Flash存储器
     *  固态硬盘(SSD)

### 主存储器与CPU的连接 ###

#### 连接原理 ####

#### 主存容量的扩展 ####

*  位扩展法
 *  字扩展法
 *  字位同时扩展法

#### 存储芯片的地址分配和片选 ####

#### 存储器与CPU的连接 ####

### 外部存储器 ###

#### 磁盘存储器 ####

*  磁盘存储器
 *  磁盘阵列

#### 固态硬盘 ####

### 高速缓冲存储器 ###

#### 程序访问的局部性原理 ####