前言本篇笔记参考教材计算机组成原理期末备考专用。第三章核心内容为存储器系统本章分值很高题型包含选择、填空、简答、计算题。重点掌握存储器层次结构、各类存储芯片特点、地址线数据线引脚含义。3.1 存储器概述3.1.1 存储器功能存储器是计算机用来存放程序和数据的部件。运算器、控制器工作时从存储器读取指令与数据运算产生的结果也会写回存储器保存。3.1.2 存储器分类选择题高频考点按存储介质划分半导体存储器速度快体积小用来做内存、高速缓存。断电后部分类型数据丢失。磁表面存储器磁盘、磁带容量大速度慢长期保存数据。光存储器光盘现在使用较少。按存取方式划分随机存取存储器任意地址的存储单元访问时间相同和位置无关。内存属于这类。顺序存取存储器只能按顺序读取磁带。直接存取存储器先定位区域再顺序查找磁盘。按信息可保存性易失性存储器断电之后信息消失主存内存。非易失性存储器断电信息不丢失固态硬盘、磁盘、只读存储器。按在计算机中的作用高速缓存在CPU与主存之间速度最快容量很小。主存储器主存/内存存放当前运行的程序和数据CPU可以直接访问。辅助存储器外存硬盘、U盘大容量CPU不能直接访问。3.1.3 存储器主要性能指标存储容量存储器能够存放二进制信息总量。存储容量 存储单元个数 × 每个单元的位数单位位、字节。1字节 8位存取时间从发起读/写请求到数据读出或者写入完成的时间。存储周期连续两次访问存储器最小间隔时间。存储周期 ≥ 存取时间。存储器带宽单位时间内存储器可以读出/写入的数据量。3.1.4 存储器层次结构简答必考计算机存储系统分为三层高速缓存、主存、外存。越靠近CPU速度越快、容量越小、价格越高。离CPU越远速度越慢、容量越大、单位价格更低。层次结构的目的用较低的成本获得接近高速缓存的访问速度同时拥有外存的大容量。程序的局部性原理是存储层次能够生效的理论基础。局部性分为时间局部性、空间局部性。时间局部性刚被访问过的数据短时间内很可能再次访问。空间局部性访问某个数据相邻地址的数据大概率也会被访问。3.2 半导体存储芯片基础3.2.1 存储芯片基本组成存储芯片包含存储矩阵、地址译码器、读写控制电路。存储矩阵大量存储单元排列而成用来保存二进制0、1。地址译码器接收地址信号选中对应的存储单元。读写控制电路控制读操作或者写操作。3.2.2 芯片引脚信号地址线单向输入。地址线根数为n则芯片一共有2的n次方个存储单元。数据线双向。数据线根数等于一个存储单元的位数。考点地址线决定单元数量数据线决定单元字长。片选线用来判断这个芯片是否被选中。只有片选有效芯片才工作。读写控制线控制读操作或者写操作。3.3 随机存取存储器随机存取存储器分为静态随机存储器、动态随机存储器两类。3.3.1 静态随机存储器存储单元触发器保存0和1。特点速度快不需要刷新电路复杂集成度低功耗大。用途高速缓存。特性断电丢失信息属于易失存储器。3.3.2 动态随机存储器存储单元依靠电容上的电荷保存信息。有电荷代表1无电荷代表0。特点集成度高、功耗低、容量大速度比静态的慢。电容会漏电需要定期刷新。用途计算机主存内存条。刷新方式集中刷新、分散刷新、异步刷新简答常考集中刷新一段时间集中完成全部刷新刷新期间不能访问存储器存在死区。分散刷新每读写一次附带一小段刷新没有死区但是降低存取速度。异步刷新结合上面两种兼顾速度死区很短最常用。本章小节3.1~3.3本节重点存储器三层层次结构、局部性原理、静态和动态存储器对比刷新方式。计算题常考根据芯片地址线、数据线计算存储容量。自测题存储层次结构依靠什么原理实现答案程序局部性原理动态随机存储器为什么需要刷新答案电容漏电电荷会慢慢丢失静态随机存储器主要用来做什么答案高速缓存
