6 三级存储体系
计算机三级存储体系
三级缓存是为读取二级缓存后未命中旳数据设 计旳—种缓存，在拥有三级缓存旳CPU中，只有约5% 旳数据需要从内存中调用，这进一步提升了CPU旳效 率。其运作原理在于使用较迅速旳储存装置保存一 份从慢速储存装置中所读取数据且进行拷贝，当有 需要再从较慢旳储存体中读写数据时，缓存(cache) 能够使得读写旳动作先在迅速旳装置上完毕，如此 会使系统旳响应较为迅速。
四小组第二次讨论报告
计算机三级存储体系
first
Introduction:
一级缓存都内置在CPU内部并与CPU同 速运营，能够有效旳提升CPU旳运营效率。 一级缓存越大，CPU旳运营效率越高，但 受到CPU内部构造旳限制，2 CACHE)出现是为了协调一级
缓存与内存之间旳速度。二级缓存比一级缓存 速度更慢，容量更大，主要就是做一级缓存和 内存之间数据临时互换旳地方用。实际上，目 前Intel和AMD处理器在一级缓存旳逻辑构造设 计上有所不同，所以二级缓存对CPU性能旳影 响也不尽相同。
丢失”旳特征。
QUESTION:
计算机为何要使用三级存储体 系?
second
计算机旳三级存储系统处理 存储器速度、容量、价格三者之 间旳矛盾，而且提升了CPU访存速 度，改善了系统旳总体性能。
谢谢观看！
• 高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处 理器旳速度匹配问题；辅助存储器用来扩大 存储空间。
CPU、处理器、内存、外 存、寄存器、缓存旳区别
1、CPU：Central Process Unit中央处理器单元，即CPU属于处理器。 2、CPU中有寄存器，所以寄存器“外旳存速”度。最快！内存、外存统称为CPU旳 3、高速们缓之存间是速存度储不在匹C配P旳U中矛旳盾，，它使是得介内于存C访P问U与CP内U存旳知时己候旳较，快以。缓解它 4、缓存是指在以内缓存解中C划P分U与出外一设块处区理域速用度于不存匹储配常旳使问用题旳。输入输出数据， （ 内5存内、具存CP有、U“外与掉存（电）内信是存息指、全对外部存存消储）失器是”旳不旳划同特分旳征，概，内念而存，外旳C存速PU则度是具较一有外种“存独掉旳立电速旳信度概息快念也，，不而而会且
存储体系的概念
材料工艺 ECL
ECL SRAM
分配管理 编译器分配 硬件调度 硬件调度
带宽 400-8000 400-1200 200-800
（待续）
各级存储器的主要性能特性（续）
存储器层次 主存储器 磁盘存储器 脱机存储器
存储周期 60-300ns 10 - 30ms 2 - 20 min
存储容量 32M-1GB 1G-1TB 5G-10TB
映像机构：映像方式的实现。如何识别和查找 高层存储器的信息块。
替换策略：访问失效后，如何淘汰信息块，而 换新块。
写策略：写操作时采用何种策略以保持相邻两 级存储器中数据的一致性，发生写操作失效时 是否将被写的块从低层存储器取入高层存储器。
访问效率
设：r TA2 / TA1
则：e TA1
TA1
1
TA HTA1 (1 H )TA2 H (1 H )r
访问效率说明
R-1 越好
R取决于个层次的各级器件 和设备特性，命中率，容量 及替换算法有关。
访问效率 1.0 0.8
E-1 H在r较大时，H要高。0.6
i
H与地址预知算法及M1的容量有关 H----1 好
存储层次的等效访问时间
TA HTA1 (1 H )TA2 设：TB为块交换时间。 TA2 TB TA1 , 则：TA TA1 (1 H )TB
1.TA TA1 2.TA2 TA1 ,TA2 TB
从应用程序员看，它是一个存储器。
这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器 存储容量与容量最大的那个存储器相等 单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。
解决速度
CPU中设置通用寄存器 采用存储器的多体交叉并行存取 采用存储层次 Cache
存储器系统（6116）
存储器系统（6116）第4章存储器系统引⼊：电⼦计算机是20世纪⼈类最伟⼤的发明之⼀。
随着计算机的⼴泛应⽤，⼈类社会⽣活的各个⽅⾯都发⽣了巨⼤的变化。
特别是微型计算机技术和⽹络技术的⾼速发展，计算机逐渐⾛进了⼈们的家庭，正改变着⼈们的⽣活⽅式。
计算机逐渐成为⼈们⽣活和⼯作不可缺少的⼯具，掌握计算机的使⽤也成为⼈们必不可少的技能。
本章知识要点：1）存储器的分类和三层体系结构2）RAM、ROM芯⽚的结构、⼯作原理3）存储器的扩展⽅法4）⾼速缓冲存储器技术5）虚拟存储器技术6）存储保护4.1 存储器概述4.1.1 存储器的分类在计算机的组成结构中，有⼀个很重要的部分，就是存储器。
存储器是⼀种记忆部件，是⽤来存储程序和数据的，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常⼯作。
存储器的种类很多，常⽤的分类⽅法有以下⼏种。
⼀、按其⽤途分（1）内存储器内存储器⼜叫内存，是主存储器。
⽤来存储当前正在使⽤的或经常使⽤的程序和数据。
CPU可以对他直接访问，存取速度较快。
（2）外存储器外存储器⼜叫外存，是辅助存储器。
外存通常是磁性介质或光盘，像硬盘，软盘，磁带，CD等，能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息，但是由机械部件带动，速度与CPU相⽐就显得慢的多。
外存的特点是容量⼤，所存的信息既可以修改也可以保存。
存取速度较慢，要⽤专⽤的设备来管理。
计算机⼯作时，⼀般由内存ROM中的引导程序启动程序，再从外存中读取系统程序和应⽤程序，送到内存的RAM中，程序运⾏的中间结果放在RAM中,（内存不够是也可以放在外存中）程序的最终结果存⼊外部存储器。
⼆、按存储介质分（1）半导体存储器早期的半导体存储器，普遍采⽤典型的晶体管触发器和⼀些选择电路构成的存储单元。
现代半导体存储器多为⽤⼤规模集成电路⼯艺制成的⼀定容量的芯⽚，再由若⼲芯⽚组成⼤容量的存储器。
半导体存储器⼜分为双极型半导体存储器和MOS 型半导体存储器。
（2）磁表⾯存储器再⾦属或⾮⾦属基体的表⾯上，涂敷⼀层磁性材料作为记录介质，这层介质称为磁层。
主数据存储的六个级别
主数据存储的六个级别主存储大致可分为六种不同的级别，你所在的公司的性质和需求将决定哪一级存储才是最佳选择。
第一级：点对点存储（peer to peer）用户：2〜10个成本：零冗余性：没有凡是拥有电脑的人，对于点对点存储概念都应该很熟悉。
实际上，每个用户的工作站中都存储着用户自己的数据。
万一数据需要与人共享，操作系统内置的技术允许别人看到这些数据。
这种存储成本低廉，又异常简单。
对于个人和小公司来说，这常常是最佳方案。
考虑到员工数量不到10人的公司和企业有成千上万个，点对点存储在所有数据存储中占到了很大比例。
但公司规模扩大后，管理多个不可靠的存储孤岛会变得越来越困难。
大多数台式机操作系统在统一安全方面也提供不了多少功能，所以，用户数量稍多后，这种模式就很难安全地支持用户存储。
第二级：文件服务器用户：10〜数百个成本：2000〜5000美元冗余性：很低例子：微软Windows Server和Buffalo TeraStation III这比分散的、基于工作站的主存储要高一个阶段，它把所有共享数据合并到了一台专用服务器上。
这样一来，公司就能针对所有关键任务数据，实现数据保护和安全模式的标准化。
数据集中存储还降低了冗余方面的投入成本，无论是购买冗余磁盘阵列还是冗余电源。
大多数文件服务器就是一台基于行业标准的服务器，配备了通用服务器操作系统和专门用于共享文件的多个直接连接磁盘。
不过，许多低端NAS设备也属于这一类。
随着这种NAS设备在大大小小的公司中越来越常见，有必要指出的是，它们实际上与文件服务器毫无二致。
但到了某个时候，单一的文件服务器或NAS设备就满足不了企业发展的需要了，这时最常见的办法就是添加更多的文件服务器。
如果以后一直采用这种做法，困扰点对点存储的问题同样又会出现。
那样的话，管理员的任务不是维护单一存储池，而是要做许多管理工作。
同样，设备数量增加后，因硬件故障而导致的数据丢失的风险会成倍增加。
计算机常用的三级存储体系
计算机常用的三级存储体系在我们日常生活中，存储东西真的是一门大学问。
想想看，你的手机里存着多少照片、视频，还有那些有用的文件。
每次看着满满当当的存储空间，心里总会冒出一个疑问：这些数据到底是怎么管理的？说到这里，咱们就不得不提到计算机的三级存储体系。
这个名字听上去高大上，其实说白了就是存储数据的不同层次，简单易懂又能让你对计算机有更深的了解。
让我们聊聊一级存储，也就是咱们常说的“寄存器”和“缓存”。
嘿，你可以把它想象成一个快速的小仓库，里面储存着最常用的数据和指令。
就像你在厨房里常用的调料罐，盐、糖、酱油总是放在手边，想用就能立刻拿到。
寄存器是CPU里的一部分，速度飞快，几乎可以说是计算机里的“超跑”。
缓存则稍微大一些，但也得非常迅速。
哎呀，这俩东西的速度和效率，简直能让你忍不住拍手叫好。
然后就是二级存储，咱们通常称为“主存”或“内存”。
这个就像是你的冰箱，虽然没有那么快，但却能存放大量的数据。
你想想，冰箱里有多少东西能让你一顿饭不愁？同样，内存中储存着程序运行时所需的数据和指令。
这部分存储可以随时读写，非常灵活。
不过，记住了，内存里的数据一旦断电就全没了，和那冰箱里的食物一样，过期了就得扔掉，真是让人心疼。
再往下就是三级存储，咱们称它为“外部存储”或“磁盘存储”。
这一层就像是你家里的仓库，可以放下超多的东西。
外部存储包括硬盘、固态硬盘、U盘等等。
这些家伙的容量大得惊人，能够装下你一辈子的视频、音乐和文件。
说到这里，你肯定会想，哎，为什么不把所有东西都放在外部存储里呢？哈哈，问题就在于速度。
外部存储的读写速度相比内存和缓存慢得多，这就像你去仓库找东西，总得花点时间才能翻到那个你想要的文件。
你看，这三级存储就像一座金字塔。
最上面的是寄存器，速度快但容量小；中间是内存，速度和容量中等；最下面是外部存储，容量大但速度慢。
这种分层存储的方式，可以让计算机在运行时既能高效又能节省资源，真是聪明绝顶的设计。
计算机系统层次存储结构
计算机系统层次存储结构当前计算机系统⼀般会采⽤层次结构存储数据，请介绍下典型计算机存储系统⼀般分为哪⼏个层次，为什么采⽤分层存储数据能有效提⾼程序的执⾏效率？答：所谓存储系统的层次结构，就是把各种不同存储容量，存取速度和价格的存储器按照层次结构组成多层存储器，并通过管理软件和辅助硬件有机的组合成为⼀个整体，使所存放的程序和数据按照层次分布在各种存储器中。
⽬前，在计算机系统中通常采⽤三级层次结构来构成存储系统，主要是由⾼速缓冲存储器cache，主存储器，和辅助存储器组成。
存储系统多级层次结构中，由上向下分为三级，其容量逐渐增⼤，速度逐渐降低，成本则逐次减少。
整个结构⼜可以看成两个层次：他们分别是主存---辅存层次和Cache---主存层次。
这个层次系统中的每⼀种存储器都不再是孤⽴的存储器，⽽是⼀个有机的整体。
他们在辅助硬件和计算机操作系统的管理下，可以把主存--辅存层次作为⼀个存储整体，形成的可寻存储空间⽐主存储器空间⼤得多。
由于辅存的容量⼤，价格低，是的存储系统的整体平均价格低。
由于Cache的存取速度可以喝cpu的⼯作速度相媲美，所以cache--主存层次可以缩⼩主存和cpu 之间的速度差距，从整体上提⾼存储器系统的存取速度。
尽管cache成本⾼，但是由于容量⼩，故不会使存储系统的整体价格增加。
综上所述，⼀个较⼤的存储系统是由各种不同类型的存储设备构成的，是⼀个具有多级层次结构的存储系统。
该系统既有与cpu相近的速度，⼜有极⼤的容量，⽽且成本较低。
其中⾼速缓存解决了存储系统的速度问题，辅助存储器则解决了系统的容量问题。
采⽤多级层次结构的存储器可以有效的解决存储器的速度，容量，价格之间的⽭盾。
计算机组成原理简答题
第一章概论1.试说明冯诺依曼计算机的基本特征，请画出其框图并简要说明每个部分的主要功能。
答：1、采用二进制代码形式表示信息。
2、采用存储程序工作方式。
3、计算机硬件系统由五大部件（存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备）组成运算器：完成算术和逻辑运算；存储器：存储指令和数据；控制器：负责全机操作；输入输出部件：信息的输入和输出。
2.存储程序控制方式：即事先编写程序，再由计算机把这些信息存储起来，然后连续地、快速地执行程序，从而完成各种运算过程。
3.计算机内部有哪两种信息流，它们之间有什么关系答：计算机内部有控制信息流和数据信息流。
控制信息流包括指令信息、状态信息、时序信息，这些信息的组合产生各类控制信号，对数据信息进行加工处理，并控制数据信息的流向，实现计算机的各项功能。
4.试举例说明计算机硬件和软件功能在逻辑上的等价性答：在计算机中，实际上有许多功能既可以直接由硬件实现，也可以在硬件支持下依靠软件实现，对用户而言，在功能上是等价的。
这种情况称为硬、软件在功能上的逻辑等价。
例如：硬件可以直接做乘法运算，也可以通过软件用相加和移位的方式实现乘法运算。
第二章计算机中的信息表示1.》2.试述浮点数规格化的目的和方法答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。
当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化数，否则便是非规格化数。
通过规格化，可以保证运算数据的精度。
通常，采用向左规格化，即尾数每左移一位，阶码减1，直至规格化完成。
3.请简要说明什么是计算机系统硬件与软件之间的界面，其主要功能是什么答：从程序的编制与执行角度看，指令规定了计算机的操作类型及操作数地址，它们是产生各种控制信号的基础。
另外，从硬件设计角度看，在设计计算机的时候先要确定硬件能够直接执行哪些操作，表现为一组指令集合，称之为计算机的指令系统。
因此，指令系统体现了一台计算机的软、硬件界面。
4. 如果堆栈采用自底向上生成方式，对于下述两种情况，分别讨论压入和弹出时，应先后做哪些操作（1） 栈顶单元是已存数据的实单元（2） 栈顶单元是待存元素的空单元答：如果是实单元：压栈时先SP SP →-1,后存入数据；弹出时先取出数据，后SP SP →+1。
存储分级
分级存储是根据数据的重要性、访问频率、保留时间、容量、性能等指标，将数据采取不同的存储方式分别存储在不同性能的存储设备上，通过分级存储管理实现数据客体在存储设备之间的自动迁移。
数据分级存储的工作原理是基于数据访问的局部性。
通过将不经常访问的数据自动移到存储层次中较低的层次，释放出较高成本的存储空间给更频繁访问的数据，可以获得更好的性价比。
这样，一方面可大大减少非重要性数据在一级本地磁盘所占用的空间，还可加快整个系统的存储性能。
传统的数据存储一般分为在线(On-line)存储和离线(Off-line)存储两级存储方式。
而在分级存储系统中，一般分为在线(On-line)存储、近线（Near-line）存储和离线(Off-line)存储三级存储方式。
在线存储是指将数据存放在高速的磁盘系统（如闪存存储介质、FC磁盘或SCSI磁盘阵列）等存储设备上，适合存储那些需要经常和快速访问的程序和文件，其存取速度快，性能好，存储价格相对昂贵。
在线存储是工作级的存储，其最大特征是存储设备和所存储的数据时刻保持“在线”状态，可以随时读取和修改，以满足前端应用服务器或数据库对数据访问的速度要求。
近线存储是指将数据存放在低速的磁盘系统上，一般是一些存取速度和价格介于高速磁盘与磁带之间的低端磁盘设备。
近线存储外延相对比较广泛，主要定位于客户在线存储和离线存储之间的应用。
就是指将那些并不是经常用到（例如一些长期保存的不常用的文件归档），或者说访问量并不大的数据存放在性能较低的存储设备上。
但对这些设备的要求是寻址迅速、传输率高。
因此，近线存储对性能要求相对来说并不高，但又要求相对较好的访问性能。
同时多数情况下由于不常用的数据要占总数据量的较大比重，这也就要求近线存储设备在需要容量上相对较大。
近线存储设备主要有SATA磁盘阵列、DVD-RAM光盘塔和光盘库等设备。
离线存储则指将数据备份到磁带或磁带库上。
大多数情况下主要用于对在线存储或近线存储的数据进行备份，以防范可能发生的数据灾难，因此又称备份级存储。
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6.2.2 磁表面存储器的存储原理
1.记录介质与磁头 1.记录介质与磁头 介质： 磁层（矩磁薄膜）， ），依附在基体上 介质： 磁层（矩磁薄膜），依附在基体上 磁头： 磁头： 读写部件 2.读写原理 2.读写原理 （1）写入
磁头线圈中加入磁化电流（写电流），并使磁层移 磁头线圈中加入磁化电流（写电流），并使磁层移 ）， 在磁层上形成连续的小段磁化区域（位单元） 动，在磁层上形成连续的小段磁化区域（位单元）
连续0或 需要外加同步电流才能识别是第几个 需要外加同步电流 连续 或1需要外加同步电流才能识别是第几个
PM——每位单元都存在极性转变，有自同步能力， 每位单元都存在极性转变，有自同步能力，
并根据极性变化方向不同区分0 并根据极性变化方向不同区分0、1 1 0 1 1 1 0 0 0 1
NRZ1 PM
T5 T1 T2
T6
T5 T6 门控管
字线Z 字线 (地址线） 地址线） 地址线
SRAM：利用双稳态触发器保存信息 ：
15
6.2 存储原理 2、DRAM 存储单元：利用电容 、 存储单元：
字线Z 字线 位 线 W 控制MOS管 T 和电容 管 和电容C 控制 C上有电荷“1”；反之“0” 上有电荷“ ；反之“ 上有电荷 写入：字线 加高电平 加高电平， 写入：字线Z加高电平， 位线加高，写入 位线加高，写入1
18
刷新方法： 各芯片同时， 刷新方法： 各芯片同时，片内按行 刷新周期： 刷新周期： 刷新一行所用时间 提供行、 读/写/保持：由CPU提供行、列地 保持： CPU提供行 址，随机访问 动态刷新： 动态刷新： 由刷新地址计数器提 供行地址， 供行地址，定时刷新 （1）集中刷新 2ms内集中安排所有刷新周期 2ms内集中安排所有刷新周期 对主存 的访问
6
按读出方式分
6.1
概述
Cache：容量小，速度快 ：容量小， 按在机内作用分 主存：一定容量， 主存：一定容量，速度较快 辅存：海量，速度慢， 辅存：海量，速度慢， CPU不直接访问 不直接访问 三级存储体系
7
存储系统的层次结构 问题提出：容量、速度、价格 解决办法：存储体系Memory Hierarchy 解决办法：存储体系
10
6.1
概述
3. 可靠性：用MTBF衡量 可靠性： 衡量 Mean Time Between Failures 4. 功耗：越小越好 功耗： 工作功耗、 工作功耗、维持功耗 5.存取宽度 存取宽度 一次可以存取的数据位数或字节数 性能指标：容量、速度、可靠、 性能指标：容量、速度、可靠、功耗
11
0——正向；1——负向
24
磁记录原理和记录方式 FM——每位单元都存在极性转变，有自同步能力， 每位单元都存在极性转变，有自同步能力，
并根据变化频率不同区分0 并根据变化频率不同区分0、1 MFM——写1时位中间改变写入电流方向；写0不变 写 时位中间改变写入电流方向； 写入连续两个0 ，写入连续两个0时，交界处改变电流方向 1 0 1 1 1 0 0 0 1
6.2 存储原理 破坏性读出：读操作后， 破坏性读出：读操作后，被读单元的内容一定被 清为零，必须把刚读出的内容立即写回去。 清为零，必须把刚读出的内容立即写回去。 影响存储器的工作频率， 影响存储器的工作频率，在重写结束前不能开始 下一次读。 下一次读。 3、动态 的刷新： 读出放大器来完成 、动态RAM的刷新：由读出放大器来完成 的刷新 刷新间隔：根据电容上电荷泄放速度来决定。 刷新间隔：根据电容上电荷泄放速度来决定。 标准： 标准：2ms 注意： 重写(再生) 注意：刷新 与 重写(再生)有区别 重写：在某单元内容读出后进行（对某单元） 重写：在某单元内容读出后进行（对某单元） 刷新：定时，整体进行 刷新：定时，
15.6微秒 15.6微秒
每隔15.6微秒提一次刷新 每隔15.6微秒提一次刷新 15.6 请求，刷新一行； 请求，刷新一行；2毫秒 内刷新完所有行 R/W 刷新 R/W
15.6 微秒
刷新 R/W
15.6 微秒
刷新请求 DMA请求 请求） （DMA请求）
用在大多数计算机中
刷新请求 （DMA请求） DMA请求） 请求
依靠电容存储电荷的原理存储信息。 依靠电容存储电荷的原理存储信息。 功耗较小,容量大,速度较快, 功耗较小,容量大,速度较快,作主存 14
6.2 存储原理 1、SRAM（静态）——存储单元（存一位信息） 、 （静态） 存储单元 存一位信息） Vcc
位 线 W’
T3 T4
位 线 W
T1 T2 工作管 T3 T4 负载管
（2）读出
磁头线圈中不加电流，磁层移动。当位单元的转 磁头线圈中不加电流，磁层移动。当位单元的转 变区经过磁头下方时 在线圈两端产生感应电势 经过磁头下方时， 变区经过磁头下方时，在线圈两端产生感应电势 21
3.磁记录编码方式 3.磁记录编码方式 P284 写电流波形的组成方式 提高可靠性 减少转变区数目 提高记录密度
R/W R/W
50ns
刷新 刷新 2ms 死区
用在实时 要求不高 19 的场合
各刷新周期分散安排在存取周期中。 （2）分散刷新 各刷新周期分散安排在存取周期中。 R/W 刷新 R/W 刷新
100ns 用在低速 系统中
各刷新周期分散安排在2ms内 2ms （3）异步刷新 各刷新周期分散安排在2ms内 例. 2ms ≈15.6 微秒 128行 128行 R/W R/W
不归0 和由1 不归0，由0到1和由1到0极性变化 连续0 需要外加同步电流 外加同步电流才能识别是第几个 连续0或1需要外加同步电流才能识别是第几个 1 0 1 1RZ 1 现已不用RZ和 0 现已不用RZ和NRZ 0 0 1
RZ NRZ P284 图6-4
23
磁记录原理和记录方式 NRZ1——用变与不变区分0和1
计算机原理与汇编
上海海事大学信息工程学院
1
第3篇 存储系统与 输入/ 输入/输出系统
硬件组成角度： 硬件组成角度： 了解存储器及各种I/O I/O设备 了解存储器及各种I/O设备 的组成原理， 的组成原理，以及连接整机的方法 控制I/O传送的角度： 种控制方式， 控制I/O传送的角度： 3种控制方式，以 I/O传送的角度 及控制方式对接口和I/O I/O程序的影响 及控制方式对接口和I/O程序的影响 软件组成角度： 3个层次：用户程序对 软件组成角度： 个层次： I/O设备的调用 OS中的驱动程序 设备的调用， 中的驱动程序， I/O设备的调用，OS中的驱动程序， I/O设备控制器中的控制程序 I/O设备控制器中的控制程序
6.1
概述
三、主存储器的主要性能指标 1. 存储容量：存储单元数×每单元位数 存储容量：存储单元数× 256 M ×64 2. 存储速度： 存储速度： 存取时间Ta：启动一次存储器读（ 存取时间 ：启动一次存储器读（写）操 作到完成该次读（ 操作所经历的时间。 作到完成该次读（写）操作所经历的时间。 存取周期Tm：连续启动独立的存储器操作 ： 存取周期 所需的最小间隔。略大于存取时间。 所需的最小间隔。略大于存取时间。
2
Chapter 6
存储系统
存储器的基本概念 主存储器的组织 高速缓冲存储器Cache 高速缓冲存储器 外部存储器 虚拟存储器
3
6.1 6.1.1 存储器分类 按 存 取 ccess Memory ：
随机读写； 随机读写；断电信息即失
ROM: Read-Only Memory
CPU 高速缓存Cache 高速缓存 主存
辅助硬件 Cache解 解 决速度 辅助软、 辅助软、硬件 辅存解决 容量
8
辅存
6.1 6.1.2 主存的主要技术指标
概述
1. 主存储器处于全机中心地位 CPU直接从存储器取指令和数据 CPU直接从存储器取指令和数据 DMA技术等建立存储器与输入输出系统的通 DMA技术等建立存储器与输入输出系统的通 路 共享存储器的多处理机强化了中心地位 2.主存储器分类：使用半导体存储器 主存储器分类： 主存储器分类 RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM… 9
具有自同步能力
一种编码方式。指的是按照某种规律将一连串 数字信号转变为存储介质磁层的相应磁化翻转 形式，并经读写控制电路实现这种转换规律。 有RZ、NRZ、NRZ1、PM、FM、MFM等方式
22
磁记录原理和记录方式 RZ——“1”正向磁化，“0”反相，每次写一位后归
0
NRZ——写1通正向，写0反相，但每次写一位后 通正向， 反相，
正常工作时，只读不写；断电不丢失 正常工作时，只读不写；
SAM：Sequential Access Memory ：
访问时间与数据位置有关
访问时， 写部件按顺序查找目标地址， 磁带机 访问时，读/写部件按顺序查找目标地址，
DAM：Direct Access Memory ：
DAM访问时, DAM访问时,读/写部件先直接指向一个小区域，再在 访问时 写部件先直接指向一个小区域， 该区域内顺序查找。 该区域内顺序查找。访问时间与数据位置有关 4
6.1 按 存 储 介 质 分
概述
磁芯存储器： 磁芯存储器：早期 利用不同的剩磁状态存储信息， 利用不同的剩磁状态存储信息， 半导体存储器： 半导体存储器： 容量小、速度慢、体积大、 容量小、速度慢、体积大、可靠性低 双极型:集成度高、功耗低， 双极型 集成度高、功耗低，作主存 集成度高 MOS型:集成度低,功耗大,速度快,作Cache 集成度低, 型 集成度低 功耗大,速度快, 磁表面存储器： 磁表面存储器：磁盘 利用磁层上不同方向的磁化区域表示信息, 利用磁层上不同方向的磁化区域表示信息, 容量大, 速度慢,长期保存信息, 容量大, 速度慢,长期保存信息,作外存 光存储器： － 光存储器：CD－ROM、MO、WORM 、 、 激光控制，利用光斑的有无表示信息 容量 激光控制，利用光斑的有无表示信息,容量 5 大速度慢,长期保存信息 长期保存信息,作外存 大速度慢 长期保存信息 作外存