主存储器与存储系统课件

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微型计算机原理与组成-第5章 储存系统

微型计算机原理与组成-第5章 储存系统


· 读取CMOS-SRAM中的设备配置,确 定硬件运行环境。
· 系统引导、启动。


· 基本的输入输出控制程序。 · 存储一些重要的数据参数。 · 部分机器还含有硬化的部分操作系统。


ROM-BIOS一般为几十KB的容量,并 有逐渐加大的趋势,常为掩膜式ROM。 目前高档PC机已采用快速擦写存储器, 使ROM BIOS 的功能由软盘软件支撑升级。


5.4.5 页式虚拟存储器 页式虚拟存储器中的基本信息传送单 位为定长的页。


5.4.6 段页式虚拟存储器简介
段式虚拟存储器和页式虚拟存储器各有 其优缺点,段页式管理综合了两者的优点, 将存储空间仍按程序的逻辑模块分成段, 以保证每个模块的独立性及便于用户公用; 每段又分成若干个页。 页面大小与实存页相同,虚存和实存之 间的信息调度以页为基本传送单位。


2.CMOS-RAM 用于记录设备配置参数,如内存容量, 显示器类型,软硬磁盘类型及时钟信息等。 CMOS-RAM采用CMOS工艺制成,功耗很 少。


3.ROM-BIOS

ROM-BIOS用于存放基本的输入输出 系统程序,是操作系统驻留在内存中的最 基本部分,其主要用于以下几个方面。

· 开机后的自检。检测对象涉及计算机 系统的各主要功能部件包括CPU、ROM、 RAM、系统接口电路和键盘、软、硬磁 盘等外设。

5.1.1存储器的分类
1. 按存储介质分 按存储介质可以将存储器分为三种:半 导体存储器、磁表面存储器和光存储器。



2. 按存取方式分

按照存储器的存取可方式分为随机存取 (读写)存储器、只读存储器、顺序存取存 储器和直接存取存储器等。

计算机组成原理:第三章 主存储器和存储系统1

计算机组成原理:第三章 主存储器和存储系统1
低位地址分配给芯片,高位地址形成片选逻辑。
芯片
芯片地址
片选信号
片选逻辑
1K
A9…A0
CS0
A11 A10
1KA9…A0Fra bibliotekCS1
A11 A10
1K
A9…A0
CS2
A11 A10
1K
A9…A0
CS3
A11A10
(6)连接方式:扩展位数,扩展单元数,连接控制线
A11
A10
A9
A8
片选
译码
CS0
CS1
CS2
RAM; 8K×8位RAM; 2K×8位ROM; 4K×8位ROM; 8K×8位ROM及74LS138译码器和
各种门电路,画出CPU与存储器的连接图,要求最小4K为系统程序区,相邻8K为用户程序
区。
(1)写出对应的二进制地址码
(2)确定芯片的数量及类型
(3)分配地址线
(4)确定片选信号
2. P86 — 4.6
A14
A15
MREQ
A0


A13
A12
A11
A10
A9
G1
G2A
G2B
C
B
A
&
Y4

PD/Progr
2K ×8位
ROM



D7
D4
D3
D0
Y5
WE
CPU与存储芯片的连接图

1K ×4位
RAM


1K ×4位
RAM
例2: 设CPU有16根地址线,8根数据线,并用MREQ作访存控制信号(低电平有效),用WE

计算机的存储系统

计算机的存储系统

第6章计算机的存储系统现代计算机采用程序控制方式工作,因此,用来存放程序的存储系统是计算机的重要组成部分。

存储器包括内存储器和外存储器。

内存储器包括主存储器和高速缓冲存储器,外存储器即辅助存储器。

主存储器简称主存,它位于主机内部。

本章介绍计算机的存储系统,包括主存储器的基本组成、层次结构和工作原理,高速缓冲存储器的工作原理,以及各类外存储器。

6.1 存储器与存储系统概述6.1.1 存储器的作用现代计算机都是以存储器为中心的计算机,存储器处于全机的中心地位。

存储器的作用可归纳为:⑴存放程序和数据。

计算机执行的程序、程序运行所需要的数据都是存放在存储器中的。

⑵现代计算机可以配置的输入输出设备越来越多,数据传送速度不断加快,并且多数采用直接存储器存取(DMA)方式和输入输出通道技术,与存储器直接交换数据而不通过CPU。

⑶共享存储器的多处理器计算机的出现,使得可利用存储器来存放共享数据,并实现各处理器之间的通信,更加强了存储器作为整个计算机系统中心的作用。

6.1.2 存储器分类⒈按存取方式分类⑴随机存取存储器RAM(Random Access Memory)特点:存储器中任何一个存储单元都能由CPU或I/O设备随机存取,且存取时间与存取单元的物理位置无关。

用途:常用作主存或高速缓存。

⑵只读存储器ROM(Read-Only Memory)特点:存储器的内容只能读出而不能写入。

用途:常用来存放固定不变的系统程序。

作为固定存储,故又叫“固存”。

随着用户要求的提高,只读存储器产品从ROM→可编程只读存储器PROM→光可擦除可编程只读存储器EPROM→电可擦除可编程的只读存储器EEPROM,为用户方便地存入和改写内容提供了物质条件。

⑶顺序存取存储器SRAM特点:存储器中存储的信息(字或者记录块),完全按顺序进行存放或读出,在信息载体上没有惟一对应的地址号,访问指定信息所花费的时间和信息所在存储单元的物理位置密切相关。

西安电子科技大学_计算机组成与体系结构_第4章存储系统_课件PPT

西安电子科技大学_计算机组成与体系结构_第4章存储系统_课件PPT
的时间一样。
存取方式 读写功能
随机读写:RAM 顺序(串行)访问:
顺序存取存储器 SAM 直接存取存储器 DAM
12
4.1 存储系统概述 4.1.2 存储器分类:不同的分类标准
存储信息的介质
在计算机中的用途
存放信息的易失(挥发)性
存取方式 读写功能
读写存储器 只读存储器
13
存储信息的介质
在计算机中的用途 存放信息的易失(挥发)性 存取方式 读写功能
易失:RAM 非易失:
ROM 磁盘
……
11
4.1 存储系统概述 4.1.2 存储器分类:不同的分类标准
存储信息的介质 在计算机中的用途 存放信息的易失(挥发)性
存储器的存取时间 与存储单元的物理 地址无关,随机读 写其任一单元所用

36
8086系统总线
D0~D7
A1~A13 MEMR MEMW
A0
D8~D15 A1~A13 MEMR MEMW
BHE
&
A19
A18
A17
&
A16 A15 A14
6264与8086系统总线的连接
6264
D0~D7
A0~A12
CS1
OE
WE
CS2
6264
D0~D7
A0~A12
CS1
OE
WE
CS2
74LS138
每次读出/写入的字节数 存取周期
价格
体积、重量、封装方式、工作电压、环境条件
14
4.1 存储系统概述 4.1.2 存储器的性能指标
容量 速度 可靠性
可维修部件的可靠性: 平均故障间隔时间(MTBF)

计算机存储系统(课件)

计算机存储系统(课件)
一种可通过电子信号擦除和编程的ROM。
Flash Memory(闪存)
一种非易失性存储器,可用于USB闪存盘、固态硬盘等。
存储设备介绍
硬盘驱动器(HDD) 使用磁存储技术的存储设备,存储容 量大,价格相对较低。
固态硬盘(SSD)
使用半导体存储技术的存储设备,存 取速度快,价格相对较高。
USB闪存盘
分布式存储系统介绍
分布式存储系统的概念
分布式存储系统是一种将数据分散存储在多个独立节点上的存储 系统,通过网络互联实现数据的访问和管理。
分布式存储系统的优点
分布式存储系统具有可扩展性、可靠性、高性能等优点,能够满足 大规模数据存储和处理的需求。
分布式存储系统的关键技术
分布式存储系统涉及的关键技术包括数据分布、数据复制、数据一 致性维护、容错处理、负载均衡等。
定期维护与更新
对存储系统进行定期维护和更新,以确保系统的稳定性和安全性。
THANKS
感谢观看
存储系统的分类
按存储介质分类
按访问方式分类
包括磁存储(如硬盘、磁带)、光存储(如 CD、DVD)、半导体存储(如RAM、ROM、 SSD)等。
包括直接访问存储(如硬盘)、顺序访问存 储(如磁带)、随机访问存储(如RAM)等。
按存储层次分类
按存储技术分类
包括主存储器(如RAM)、辅助存储器(如 硬盘、SSD)、三级存储器(如磁带库、光 盘库)等。
存储系统性能优化
1 2 3
提高存储设备的I/O性能
通过采用高性能的存储设备、优化存储设备配置、 提高存储设备的I/O带宽等方法,提高存储系统 的整体性能。
优化存储网络性能
通过采用高速网络技术、优化网络拓扑结构、减 少网络传输延迟等方法,提高存储网络的传输效 率。

计算机组成原理4第四章存储器PPT课件精选全文

计算机组成原理4第四章存储器PPT课件精选全文

4.2
11
4.2
请问: 主机存储容量为4GB,按字节寻址,其地址线 位数应为多少位?数据线位数多少位? 按字寻址(16位为一个字),则地址线和数据线 各是多少根呢?
12
数据在主存中的存放
设存储字长为64位(8个字节),即一个存 取周期最多能够从主存读或写64位数据。
读写的数据有4种不同长度:
字节 半字 单字 双字
34
3. 动态 RAM 和静态 RAM 的比较
主存
DRAM
SRAM
存储原理
电容
触发器
集成度


芯片引脚


功耗


价格


速度


刷新


4.2
缓存
35
内容回顾: 半导体存储芯片的基本结构 4.2
…… ……










线



线



片选线
读/写控制线
地址线(单向) 数据线(双向) 芯片容量
D0
…… D 7
22
(2) 重合法(1K*1位重合法存储器芯片)
0 A4
0,00

0,31
0 A3
X 地
X0
32×32
… …
0址
矩阵
A2

0码
31,0

31,31
A1
器 X 31
0 A0
Y0 Y 地址译码器 Y31 A 9 0A 8 0A 7 0A 6 0A 5 0

《存储器管理》PPT课件


地址转换过程是:
CPU获得的逻辑地址首先与下限寄存器 的值相加,产生物理地址;然后与上限寄存 器的值比较。 1、若大于上限寄存器的值,产生“地址越界” 中断信号,由相应的中断处理程序处理; 2、若不大于上限寄存器的值,则该物理地址 就是合法地址,它对应于内存中的一个存储 单元。
案例分析
【例3-1】在某系统中采用固定分区分配管理 方式,内存分区(单位字节)情况如图3-10a所 示。现有大小为1KB、9KB、33 KB、121KB 的多个作业要求进人内存,试画出它们进入 内存后的空间分配情况,并说明内存浪费有 多大?
内存的在系统中的地位
CPU
内存
I/O 系统
外设
内存在计算机系统中的地位
3.1.1 存储体系
存储器存取 时间减少 存储器存取 速度加快 每位存储器 成本增加 存储器容量 减少 外 存 高速缓存器
程序和数据 可以被CPU 直接存取 内 存
程序和数据必 须先移到内存, 才能被CPU访问
三级存储器结构
存储器管理
单一连续分配仅适用于 单道程序设计环境,处 理机、主存都不能得到 充分的利用。
操作系统
32 KB
作业 分配给用户作 业的空间 未用
64 KB
1 60 KB
浪费
单一连续分配
特点:
( 1 )管理简单。它把主存分为两个区,用户区一 次只能装入一个完整的作业,且占用一个连续的 存储空间。它需要很少的软硬件支持,且便于用 户了解和使用。 ( 2 )在主存中的作业不必考虑移动的问题,并且 主存的回收不需要任何操作。 ( 3 )资源利用率低。不管用户区有多大,它一次 只能装入一个作业,这样造成了存储空间的浪费, 使系统整体资源利用率不高。 (4)这种分配方式不支持虚拟存储器的实现。

第三章存储系统

(2)读出:首先译码选中。
❖原来存放的“0”或“1”以不 同电位值传到I/O线上。读完 成后和写一样进入保持状态。
二、SRAM存储器基本组成
地址线 地址 译码 驱动
存储体 阵列

数 据线 I/O电路及 控制电路
控制信号
1、存储体阵列:见下图,注意其中几个常用概 念——(1)记忆元件(存储元)(2)存储单 元(3)字线(4)位线(5)存储芯片规格。
储单元由一条字线驱动。也叫单译码结构。 例中用此方案共需字线条数为:
❖ 1024条
❖ 二维地址译码方案:从CPU来的地址线分成 两部分,分别进入X(横向)地址译码器和Y (纵向)地址译码器,由二者同时有效的字 线交叉选中一个存储单元。
❖ 例中将1K X 4 RAM 的10条地址线中6条 (A0~A5)用在横向,4条(A6~A9)用在 纵向,则共产生字线条数为:
三、小结—— 多层次存储系统设计得当的话,会使用户
感到拥有了Cache的速度、辅存的容量;而且,无论Cache是虚存对应用程序员 都是透明的;
Cache更是对各级程序员透明。
3.2 随机读写存储器RAM
3.2.1 SRAM存储器
一、SRAM的基本存储单元
❖ 又叫记忆元件、存储元,指存放 一个二进制位(0/1)的电路。对 SRAM而言,电路为触发器结构
❖ 64+16=80条
❖ 1K X 4 位RAM 二维地址译码的图示:
1K X 4 位RAM 二维地址译码示意图
A0 0
A1 X
A2 A3
地 址 译
0/1
A4 码
A5 器 63
0
Y地址译码器
A6
A7
A8
I/O I/O I/O I/O

存储器的工作原理PPT课件


数据输出
OE
允许输出和片
...
CE
选逻辑
输出缓冲
·
A0~A12
·
·
Y译码 X译码

Y门
8K8位
· 存储矩阵 · ·
2-764结构框图
37
封装及引脚
VPP
A0~A12 地址输入,213=8192=8K A12 A7
D0~D7 双向数据线
A6 A5
A4
CE 片选信号
A3
A2
OE 输出允许信号
A1 A0
多路开关,先由行选通信号RAS选通8位行地址并锁存。 随后由列选通信号CAS选通8位列地址并锁存,16位地址 可选中64K存储单元中的任何一个单元。
-
22
NC Din WE
RAS A0 A1 A2
GND
2164
1 16
8
9
VCC
CAS Dout A6 A3 A4 A5
A7
A0~A7:地址输入 CAS:列地址选通
Image (2) 内部管子较多,功耗大,集成度低。
-
16
典型的静态RAM芯片
No 不同的静态RAM的内部结构基本相同,只是在不同容量
时其存储体的矩阵排列结构不同。典型的静态RAM芯片如 Intel 6116(2K×8位),6264(8K×8位),62128(16K×8 位)和62256(32K×8位)等。
掩膜ROM
一次性编程 PROM
紫外光擦除 UREPROM
可编程ROM
可擦除
EPROM
电擦除
EEPROM
图5.2 半导体存储器分类
-
10
二、半导体存储器芯片的主要技术指标

计算机组成原理(第三版)第 3 章 存储器及存储系统


16
3.2 主存储器
• 主存储器按其功能可分为RAM和 ROM。
一 二 随机存取存储器RAM 只读存储器ROM
INFO DEPT@ZUFE HANGZHOU.CHINA
17
一、随机存取存储器RAM
MM
Y0
Bm-1
Y1
……
B0
An-1…A0
M A R
M A D

Y2n-2
Y2n-1

CS
WE
R/W读写 控制电路
INFO DEPT@ZUFE HANGZHOU.CHINA
9
三、存储器的层次结构
1.分级原理: 根据程序执行的集中性和局部性原理而构建的分层结构。信 息流动分规律为从低速、大容量层次向高速、小容量层次流动 ,解决速度、价格、价格这三者之间的矛盾,层次间信息块的 调度由硬件和软件自动完成,其过程对用户透明。 2.三级存储管理系统: • Cache: • ·采用TTL工艺的SRAM,哈佛结构; • ·采用MOS工艺的SRAM,指令与数据混存,其与内存之间信息块 的调度(几十字节)全由Cache控制器硬件完成。 • 主存: • ·ROM常用FROM,E2PROM等构成; • ·RAM常用DRAM构成,RAM和ROM采用统一编码。 • 虚存: • 采用磁盘存储器,主存+OS中的存储器管理软件联合构成,其 信息块常用页、段表示,其间的信息块调度由管理软件完成。
字线
数 据 线 Cd
T
C
单管MOS动态存储器结构
INFO DEPT@ZUFE HANGZHOU.CHINA
29
(2)DRAM存储器
RAS CAS WE OE 定时和控制
4M×4位的DRAM
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位线
B3
B2
B1
图6-B8 044PPMT学O习交S流ROM
10
6.4.2 可编程只读存储器(PROM)
字线 W Vcc
位线 B
图6-9 熔丝式PROM基本存储电路
PPT学习交流
11
6.4.3 可擦除可编程只读存储器 EPROM)
• 1.EPROM的存储电路
字线W
Vcc
浮栅
SiO2
S
D
P+源 +++ P+源


择 数 据 I/O 线
图6-6 单管动态RAM 的基本存储电路
PPT学习交流
8
• 2.动态RAM的特点及举例 • 3.动态RAM的刷新
PPT学习交流
9
6.4 非易失性半导体存储器
6.4.1 只读存储器(ROM)
00
A1

地 01

A0
译 10

11
VC
C
字线 W0
字线 W1
字线 W2
字线 W3
EPROM)。 • (5)电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM,
E2PROM)。
PPT学习交流
4
6.2 主存储器的主要技术指标
• 主存储器的主要性能指标为主存容量、存储器存取 时间和存储器存储周期。
• 存储器存取时间(Memory Access Time) • 存储周期(Memory Cycle Time) • 主存储器的速度和容量两项技术指标
• 4 . 同 步 链 动 态 随 机 存 储 器 ( Synchnonous Link DRAM,SLDRAM)
PPT学习交流
17
• 5.虚拟通道存储器(Virtual Channel Memory, VCM)
• 6 . 快 速 循 环 动 态 存 储 器 ( Fast Cycle RAM , FCRAM)
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13
6.4.4 电可擦除可编程只读存 储器(E2PROM)
• 1.E2PROM的特点 E2PROM(Electric Erasable PROM)突出
的优点是可以在线擦除和改写。
PPT学习交流
14
• 2.E2PROM芯片介绍
2816(2816A)
A7
1
A6
2
A5
3
A4
4
A3
5
A2
6
• 2.Flash的工作原理
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16
6.4.6 几种新型存储器
• 1.高速缓存动态随机存储器(Cached DRAM, CDRAM)
• 2 . Direct Rambus 接 口 动 态 随 机 存 储 器 ( Direct Rambus DRAM,DRDRAM)
• 3.双数据传输率同步动态随机存储器 (Double Data Rate SDRAM,DDR SDRAM)
FAMOS
N基片
位线B
图6-10 P沟道FAMOS管基本存储电路及P沟道FAMOS管结构
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12
• 2.典型EPROM芯片的介绍 按上述原理及工艺制造的EPROM芯片
常用的有27系列,如2708(1K8)、2716 (2K8)、2764(8K8)、27128(16K8) 和27512(64K8)等
28 VCC 27 WE
26 A13 25 A8
24 A9 23 A11
22 OE 21 A10
20 CE
19 I/O7 18 I/O6 17 I/O5 16 I/O4 15 I/O3
图6-11 E2PROM管脚图
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15
6.4.5 快速擦写存储器(Flash Memory)
• 1.Flash的主要性能特点
• 7.扩展数据输出动态存储器(Extended Data Out DRAM,EDO DRAM)
PPT学习交流
18
6.5 主存储器组成
2
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
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3
6.1 存储器分类
• (1)随机存储器(Random Access Memory,RAM)。 • (2)只读存储器(Read Only Memory,ROM)。 • (3)可编程只读存储器(Programmable ROM,PROM)。 • (4)可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM,
28 VCC
NC 15
27 WE
A12
16
26 NC
A7
17
25 A8
A6
18
24 A9
A5
19
23 NC
A4
20
22 OE
A3
21
21
A10
A2
22
20 CE
A1
23
19 I/O7
A0
24
18 I/O6 I/O0
25
17 16 15
I/O5 I/O4 I/O3源自I/O1 I/O2 GND
26 27 28
A1
7
A0
8
I/O0 9
I/O1 10
I/O2 11
GND 12
24 VCC
23 A8
22 A9
21
VPP
20 OE
19
A10
18 CE
17 I/O7 16 I/O6 15 I/O5 14 I/O4
13 I/O3
2817(2817A)
2864(2864A)
R/B 1 NC 2 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 I/O0 11 I/O1 12 I/O2 13 GND 14
A15 A14 A13 A12 MREQ
A10
A11
模块选择
列选通 0 2000H-23FFH
列选通 1 2400H-27FFH
列选通 2 2800H-2BFFH
列选通 3 2C00H-2FFFH
图6-5 地址译码电路
PPT学习交流
7
6.3.2 动态RAM
• 1.动态RAM基本存储电路
行选择 T
C 刷新 放大器
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。
PPT学习交流
PPT学习交流
5
6.3 读写存储器
6.3.1 静态RAM 1.静态RAM的基本电路
T3
T5
A
+5V
T4 B
行线 X T6
T1
T2
图6-1 静态MOS 6管基本存 储电路
T7 1
T8 列线 Y
写控制
2
数据线
3
读控制
PPT学习交流
6
• 2.静态RAM的结构 • 3.静态RAM芯片实例——Intel 2114 • 4.由2114 SRAM构成规定容量的存储器
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