【刷题】计算机组成原理:存储器

时间秒杀一切 提交于 2019-11-30 03:24:41

重要考大题

一、存储器的分类

存储器是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据,从不同的角度对存储器可以做不同的分类。

1、按存储介质分

  • 半导体存储器(又称易失性存储器):体积小,功耗低,存取时间短,电源消失的时候,所存的信息也随之消失。
  • 磁表面存储器(非易失性存储器):如磁盘
  • 光盘存储器(非易失性存储器):耐用,可靠,如光盘

2、按存取方式分

  • 随机存储器(RAM):任何一个存储单元内容都可以随机存取,像数组的下标,可以直接访问元素。访问速度较快,常用于制作主存和Cache
  • 顺序存取存储器(SAM):只能按某种顺序来存取,即与存取时间和存取单元的物理位置有关。(比如磁带)
  • 直接存取存储器(DAM):如磁盘
  • 相联存储器(CAM):按内容检索

3、按计算机中作用分

 

 二、计算机的层次结构

 

 存储器有三个性能指标,速度,容量,每位价格(位价)。
就一般而言,速度较高,位价越越高,容量越小。反之,速度越低,位价也越低,容量也就越大。
存储系统的层次结构主要体现在缓存——主存和主存——缓存两个存储层次上。如图:

 

 

  • 缓存——主存层次:这一层面主要解决CPU与主存速度不匹配的问题,主存用来存放将要参与运行的程序和数据。但是其速度与CPU相差很大,为了使得他们之间的速度更好匹配,于是在主存与CPU之间插入了一种比主存更快,容量更小的高速存储器(Cache),因此只要把近期要使用的信息调入缓存,CPU便可以直接从缓存中获取信息。注意,主存与缓存中的数据调动是由硬件自动完成,对程序员是透明的。
  • 主存——辅存层次:这一层面主要解决存储系统的容量问题,辅存的速度较低,但是容量大,用于存放暂时未用到的信息,当CPU要用到这些信息的时候,将辅存的内容调到主存中,供CPU直接访问,主存与辅存之间的数据调动是由硬件和操作系统共同完成的。

三、半导体随机存储芯片

半导体随机存储器芯片内集成有记忆功能的存储矩阵,译码驱动电路和读/写电路等等。

 

 读写电路:包括读出放大器和写入电路,用来完成读/写操作。
地址线:单向输入,其位数与芯片的容量有关
片选线:确定哪个芯片被选中(用来选择芯片)
数据线:双向输入,其位数与芯片可读出或者写入的位数有关,也与芯片容量有关。

存储容量

通常我们将存储容量表示为:
字数 X 位数,比如 64K X8位,其含义为,以8位构成一个字,一共有64个字。这个概念要相当熟悉,后面理解题目很有用。
下面我们来看一道例题:

一个64K x 8位的存储器,可以由()个16k x1位的存储芯片构成?

分析:64K x 8位,说明该存储器是以8位构成一个字,因此,每读出一个字,需要选中8片16k x1位的存储芯片,而一片能表示16k,因此一共需要64/16 = 4片,根据组合的原理,一共需要4x8 = 32片。

 

 

从图中我们可以看出,相当于把32个芯片分成了4组,每组8片(表示8位)。
于是我们得出这样的结论:
在这里插入图片描述

 

半导体随机存取器,习惯上多称为RAM,按其存储信息原理不同,可以分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)

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