第3章-存储系统

1、第7章 存储系统,第7章 存储系统,7.1 存储系统组成 7.1.1 层次结构 7.1.2 高速缓存 7.1.3 技术指标 7.2 半导体存储器 7.2.1 读写存储器 7.2.2 只读存储器 7.3 存储器地址译码 7.4 个人微机主存空间分配,7.1 存储系统组成,7.1.1 层次结构7.1.2 高速缓存7.1.3 技术指标,微型计算机的存储器,存储器,e盘（基于USB接口的电子盘等）,用于存放当前正在运行的程序和正待处理数据。 (CPU内部cache、主板上的内存。造价高，速度快，存储容量小),内存：半导体存储器（RAM+ROM）,磁盘 软盘硬盘,光盘：CD、DVD,磁光盘MO： 高密度、大容量、快速、 “无限。

2、第三章 存储系统,3.1 存储系统概述 3.2 主存储器 3.3 高速缓冲存储器（cache） 3.4 辅助存储器 3.5 虚拟存储器 3.6 相联存储器 3.7 存储保护,3.1 存储系统概述,目前我们使用的微型计算机都是以存储器为中心，这与传统的冯诺依曼计算机以运算器为中心不同。但是现在的计算机系统还是采用冯诺依曼的存储程序的工作方式。,3.1.1 存储器分类,存储器的作用是用来存储程序和数据。从存储器的作用、存储介质、存取方式、读写方式、保存信息时间的长短、访问类型六个方面来对存储器进行分类。按存储器在计算机系统中的作用分类（1）高速缓冲存储器。

3、1,3.3 DRAM存储器,3、存储器模块条 存储器通常以插槽用模块条形式供应市场。这种模块条常称为内存条，它们是在一个条状形的小印制电路板上，用一定数量的存储器芯片，组成一个存储容量固定的存储模块。如图所示。 内存条有30脚、72脚、100脚、144脚、168脚等多种形式。 30脚内存条设计成8位数据线，存储容量从256KB32MB。 72脚内存条设计成32位数据总线 100脚以上内存条既用于32位数据总线又用于64位数据总线，存储容量从4MB512MB。,2,3.3 DRAM存储器,六、高级的DRAM结构 FPM DRAM：快速页模式动态存储器，它是根据程序的局部性原理来实现。

4、第6章 存储系统及半导体存储器,6.1 存储系统与半导体存储器的分类 6.2 存储器层次结构及译码电路 6.3 随机存储器（RAM） 6.4 只读存储器(ROM) 6.5 CPU与存储器的连接 6.6 高速缓存Cache及其工作原理 习题与思考题,6.1.1 存储系统计算机的存储器分为内存储器和外存储器。内存储器用来存放当前系统运行的程序和数据，是计算机主机的一部分，一般把具有一定容量且速度较高的存储器作为内存储器，CPU可直接用指令对内存储器进行读写。在微机中通常用半导体存储器作为内存储器。外存储器是存储容量大、速度较低、位于主机之外的存储器。外存储。

5、1,第7章 存储系统,1. Cache存储器 2. 虚拟存储器,返回,2,Cache-CPU-主存之间的关系,关系,CPU,Cache,主存,字传送,块传送,.,.,主存,块,Cache,标记,结构,3,Cache-主存之间的关系,假设主存储器的大小为2n个字节，共分成2m个块，每个块的大小为2b个字节，则： n=m+b 假设Cache中有2c个块，每个块的大小为2b个字节，则Cache的大小为2c+b个字节。,4,2b个字节,2b,2b,2b,2m块,主存地址结构：,主存块号,块内地址,m位,b位,主存地址结构分析,n位,5,2b个字节,2b,2b,2c块,Cache地址结构：,主存块号,块内地址,c位,b位,Cache地址结构分析,6,平均存取时间,。

6、第6章 主存储器与存储 系统,本章主要内容：,本章讲述存储器的分类、主存储器的构成和并行主存储器的思想及设计方法；存储系统的概念及存储系统的构成。重点掌握并行主存储器的构成，Cache的组成原理与地址映射方式、替换算法；掌握段式、页式和段页式虚拟存储器的构成原理、地址映射方式等。,6.1 存储器分类 6.2 主存储器的主要技术指标 6.3 读写存储器 6.4 非易失性半导体存储器 6.5 主存储器组成 6.6 相联存储器 6.7 存储系统与并行存储器 6.8 高速缓冲器Cache 6.9 虚拟存储器原理,6.1 存储器分类,（1）随机存储器（Random Access Memor。

7、第三章：存储系统,一、存储器分类 1、概念:存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。 构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，均可以存储一位二进制代码。这个二进制代码位是存储器中最小的存储单位，称为一个存储位或存储元。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。 2、存储器的分类：（1）。

8、1,第5章 存储系统和结构,2,5.1 存储系统的组成,一、存储器分类,按在计算机系统中作用分： Cache：位于主存与CPU之间，用于存放正在执行的程序段和数据； 主存储器； 辅助存储器； 按存取方式分： 随机存取存储器 顺序存取存储器 直接存取存储器,3,按存储介质分： 半导体存储器； 磁表面存储器； 光介质存储器； 按存储器的读写功能分： ROM RAM 按信息的可保存性分： 易失性存储器 非易失性存储器,4,二、存储系统层次结构,存储器层次结构图,M1到Mn，存储容量越来越大，速度越来越慢，价格越来越低,5,两种常见的存储层次 Cache主存存储系统。

9、1,第2章 存储系统,2,2.1存储器与存储系统,2.1.1 存储系统的概念 2.1.2 存储器的分类,3,容量、速度、价格是存储器重要的三个指标，但这三个指标是相互矛盾、相互制约的。 为了较好地解决存储器容量、速度与价格之间的矛盾，在现代计算机系统中，通常通过辅助软硬件，将不同容量、速度、价格的多种类型的存储器组织成统一的整体。这于这个整体而言,其速度接近于系统中最快的那个存储器、容量接近于或等于最大的存储器、位价格接近于最便宜的那个存储器，这样的系统称这为存储系统。,2.1.1 存储系统的概念,4,多级存储层次,图3-1 多级存储层次。

10、*第 5章 存储系统和结构蒋本珊 编著中国计算机学会“21 世纪大学本科计算机专业系列教材”计算机组成原理计算机组成原理对友诞旅忠发隘沸家字磁铜绳益涵巩洗甘湖铅紊橱曝愈揖忧罐婚戌迎诲达第5章存储系统和结第5章存储系统和结1*第 5章 存储系统和结构第第 5章章存储系统和结构存储系统和结构互鬼真箍狰砚豁钎傣银癸袁运妊刺悉脊尚睛艾持镁胸隆讹懊冶鞘但油村柑第5章存储系统和结第5章存储系统和结2*第 5章 存储系统和结构 存储系统是由几个容量、速度和价格各不相同的存储器构成的系统，设计一个容量大、速度快、成本低的存储系统是计算。

11、第 6 章 存储系统习题 6.1简答题解答 因为各种存储器件在容量、速度和价格方面存在矛盾。速度快，则单位价格高；容量大，单位价格低，但存取速度慢。故存储系统不能采用一种存储器件。 Cache 中复制着主存的部分内容。当处理器试图读取主存的某个字时，Cache 控制器首先检查 Cache 中是否已包含有这个字。若有，则处理器直接读取 Cache，这种情况称为高速命中；若无，则称为高速缺失。 标签存储器保存着该数据所在主存的地址信息。 主存块与 Cache 行之间的对应关系称“地址映射” ， Cache 通过地址映射确定一个主存块应放到哪个 Cache 。

12、存 储 系 统,第 6 章,6.1 存储系统层次结构 6.2 主存储器6.2.1 主存储器概述6.2.2 主存储器的组成与控制 6.3 高速缓冲存储器6.3.1 Cache概述6.3.2 Cache的工作原理,6.3.3 Cache的组织方式6.3.4 替换算法和更新策略 6.4 虚拟存储器6.4.1 虚拟存储器概述6.4.2 段式虚拟存储器6.4.3 页式虚拟存储器6.4.4 段页式虚拟存储器6.4.5 快表与慢表,掌握cache的基本原理、地址映射、替换策略； 掌握虚拟存储器的基本概念以及段式、页式、段页式虚拟存储器的原理； 了解只读存储器、闪速存储器的原理及存储保护的原理。 了解外存储设备的发展动态。,教 。

13、2019/7/26,1,第9章 虚拟存储系统,2019/7/26,2,定义：将主存空间与辅存空间统一编址，组成逻辑地址空间，即虚拟存储器，目的是扩大主存容量。 基本原理（局部性原理） 用户使用逻辑地址（虚地址）空间编程； 操作系统进行程序调度、存储空间分配、地址转换等相关工作； 系统以物理地址（实地址）访问主存。,虚拟存储器,。

14、第 6 章 存储系统,本章主要介绍三级存储体系的含义，及存储器的逻辑设计方法。 存储系统是现代计算机系统的重要组成部分，通常由高速缓冲存储器、主存储器和外存储器三个层次构成的，主存和高速缓存又是由若干半导体存储器芯片。,学习目标,掌握三级存储体系的功能、所用存储器、存取方式、性能，熟练掌握主存储器逻辑设计。 理解SRAM和DRAM的存储原理、特点、选用原则，动态刷新，主存与CPU之间的连接。 了解。

15、第7章 存储系统,本章要点： 7.1 存储系统的层次结构 7.2 高速缓冲存储器（cache） 7.3 虚拟存储器 7.4 相联存储器 7.5 存储保护,串行存储器：,7.1 存储系统的层次结构,目的：解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。 方法：采用多级存储层次，以提高存储系统的整体性能。“Cache-主存-外存” 是最典型的三级物理存储体系,返回,（1）Cache存放少量内存数据的副本，其速度很快，可与 CPU速度匹配。 （2）主存能由CPU直接编程访问。运行的程序及处理数据 要放在主存中。 （3）辅存存放需联机保存但暂不使用的程序与数据。当要运行其中的程。

16、第4章 存储系统,本章介绍了计算机中各种常见存储器芯片的结构和工作原理，以及当存储器芯片不满足系统需求时，如何对存储器进行扩展，采用何种方式对存储器进行管理以提高存储空间的利用率。,本章要点：存储器分类及其工作原理芯片扩展方法存储空间管理方法,4.1 计算机存储系统组织方式,随着计算机和网络技术的发展，人们对计算机的要求逐渐提高，从最开始只需要计算机代替人进行计算，逐渐过渡到要求计算机系统能长时间保存大量信息，并且方便用户进行异地查询。 为了满足人们对各类信息的查询要求，现在的计算机必须要配备容量较大的存。

17、存储系统,第 6 章,6.1 概述 6.1.1 存储器的层次结构6.1.2 存储器的分类6.1.3 存储器的基本组成 6.2 RAM随机存储器 6.2.1 静态RAM 6.2.2 动态RAM6.2.3 动态RAM的刷新 6.3 ROM只读存储器 6.3.1 掩膜只读存储器(MROM)6.3.2 可编程的只读存储器(PROM)6.3.3 可编程、擦除的只读存储器(EPROM)6.3.4 闪速存储器,6.4 存储器的设计与控制6.4.1 常用的译码电路6.4.2 内存容量扩充6.4.3 设计实例 6.5 Cache高速缓冲存储器 6.5.1 高速缓存工作原理6.5.2 替换策略6.5.3 Cache读/写 6.6 虚拟存储器 6.6.1 基本原理6.6.2 虚拟存储的实现 6.7 内存技术的发。

18、存 储 系 统,第 6 章,6.1 存储系统层次结构 6.2 主存储器6.2.1 主存储器概述6.2.2 主存储器的组成与控制 6.3 高速缓冲存储器6.3.1 Cache概述6.3.2 Cache的工作原理,6.3.3 Cache的组织方式6.3.4 替换算法和更新策略 6.4 虚拟存储器6.4.1 虚拟存储器概述6.4.2 段式虚拟存储器6.4.3 页式虚拟存储器6.4.4 段页式虚拟存储器6.4.5 快表与慢表,了解存储器的分类; 掌握主存储器的3种扩展方法; 掌握Cache的3种组织方式及算法; 掌握虚拟存储器的算法; 了解快表与慢表地址变换原理.,教 学 要 求,第 6.1节,存储器概述,6.1 存储器概述,一、存储器分类,。

19、第三章 存储系统 习题课,主讲 赵力 2007年4月,知识概要,一、关于主存储器基本概念 存储介质能表示二进制数1和0的物理器件 存储元存储1位二进制代码信息的器件 存储单元若干个存储元的集合，可以存放一个字或一个字节。 地址存储单元的编号 存储器计算机用来存放程序和数据的部件。 SRAM静态随机存储器 DRAM动态随机存储器 ROM只读存储器,二、有关主存储器的技术指标 存储容量 字节数 单元数位数 存取速度 存取时间 存取周期 存储器总线带宽,三、有关静态随机存储器SRAM 存储元的读写原理 静态MOS存储器 存储体、地址译码、片选和读/写控制。

20、第3章存储系统,计算机组成与汇编语言,3.1 存储器概述,3.2 存储器的设计与控制,3.3 高速缓冲存储系统,第3 章 存储系统,3.4 虚拟存储系统,3.5 存储器技术的发展,本章要点,存储器的基本组成存储器的技术指标存储器分类存储器的设计Cache系统的工作原理Cache系统的地址变换与映像虚拟存储系统,3.1 存储器概述,3.1.1 主存储器的基本组成和技术指标,3.1.3 存储器的层次结构,3.1.2 存储器分类,3.1 存储器概述,3.1.1 主存储器的基本组成和技术指标,1存储器的基本组成,存储体,读写驱动器,数据寄存器,地址译码驱动,地址寄存器,CPU,2. 存储体,3.1 存。