交叉存储器设计
存储器管理的课程设计
存储器管理的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解存储器管理的基本概念，包括内存分配、回收、碎片处理等。
2. 学生掌握存储器管理的主要技术，如分页管理、分段管理、虚拟内存等。
3. 学生了解不同操作系统中的存储器管理策略及其优缺点。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的内存分配算法，解决实际问题。
2. 学生能够分析并优化存储器管理策略，提高内存利用率和系统性能。
3. 学生通过案例分析和实践操作，培养解决问题的能力和团队协作精神。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对计算机操作系统和存储器管理技术的兴趣，提高学习积极性。
2. 学生认识到存储器管理在计算机系统中的重要性，增强对操作系统整体架构的认识。
3. 学生在课程学习过程中，培养严谨、客观、合作、创新的精神风貌。
课程性质分析：本课程属于计算机科学领域，涉及操作系统原理及其应用。
针对高年级学生，课程内容具有一定的理论深度和实用性。
学生特点分析：学生具备一定的编程基础和操作系统知识，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
在学习过程中，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力。
教学要求：1. 结合教材内容，注重知识点的深入讲解和实际应用。
2. 采用案例教学，引导学生主动参与，培养解决问题的能力。
3. 强化实践环节，让学生在实际操作中掌握存储器管理的核心技术和方法。
4. 注重课堂互动，激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效果。
二、教学内容1. 存储器管理概述：介绍存储器管理的基本概念、作用和重要性。
- 内存分配与回收- 内存碎片处理- 存储器保护机制2. 分页管理技术：讲解分页管理的原理、实现方法及其优缺点。
- 分页机制- 页表- 分页置换算法3. 分段管理技术：分析分段管理的原理、实现方法及其优缺点。
- 分段机制- 段表- 段页式管理4. 虚拟内存技术：探讨虚拟内存的基本概念、实现方法及其在操作系统中的应用。
- 虚拟内存原理- 请求分页/分段- 页面置换策略5. 存储器管理案例分析：分析典型操作系统中的存储器管理策略。
8086对存储器和io端口的编址方式
8086是intel公司推出的一款16位微处理器，它采用了20位位置区域总线，能够寻址1MB的内存空间。
在8086中，存储器和I/O端口的编址方式对于系统的设计和应用具有重要意义。
本文将围绕8086对存储器和I/O端口的编址方式展开深入探讨。
一、存储器的编址方式1. 实位置区域模式8086微处理器最初工作在实位置区域模式下，通过物理位置区域直接对存储器进行寻址。
在实位置区域模式下，8086可以访问的存储器空间为1MB，位置区域空间范围为0xxxx~0xFFFFF。
2. 分段位置区域模式为了克服实位置区域模式下1MB内存的局限性，8086引入了分段位置区域模式。
在分段位置区域模式下，8086通过段基址寄存器和偏移位置区域的组合来访问存储器，可以实现对更大容量的存储器进行访问。
3. 段基址寄存器在分段位置区域模式下，8086中的段基址寄存器包括CS（代码段寄存器）、DS（数据段寄存器）、ES（额外段寄存器）和SS（堆栈段寄存器），它们分别用来存放代码段、数据段、额外段和堆栈段的基址。
4. 偏移位置区域8086微处理器中，偏移位置区域用来表示段内的相对位置区域，它的范围为0~xxx。
5. 分段位置区域的形式在8086中，物理位置区域的计算方式为：物理位置区域=段基址×16+偏移位置区域。
通过这样的方式，8086可以实现对1MB范围内的存储器进行寻址。
二、 I/O端口的编址方式1. 端口编址方式8086微处理器通过端口编址方式来对I/O设备进行访问，I/O端口的位置区域空间范围为0~xxx。
2. IN指令和OUT指令8086微处理器提供了IN指令和OUT指令用于进行I/O端口的读写操作。
IN指令用于从指定端口读取数据，OUT指令用于向指定端口写入数据。
3. I/O端口位置区域的分配在8086系统中，I/O端口位置区域的分配由外围设备的制造商进行规划，保证不同的外围设备具有不同的端口位置区域，从而避免了位置区域冲突。
微机原理-第6章(2)
四.扩展存储器设计
Note:8086 CPU同8088 CPU一样，也有20条地址总线，其寻 8086 CPU同 CPU一样 也有20条地址总线， 一样， 20条地址总线 址能力达1MB。不同之处是8086 数据总线是16位的， 16位的 址能力达1MB。不同之处是8086 CPU 数据总线是16位的， 与8086 CPU对应的1MB存储空间可分为两个512kB(524 288 CPU对应的1MB存储空间可分为两个512kB(524 对应的 存储空间可分为两个512 B)的存储体。其中一个存储体由奇地址的存储单元(高字节) B)的存储体。其中一个存储体由奇地址的存储单元(高字节) 的存储体 奇地址的存储单元 组成，另一个存储体由偶地址的存储单元(低字节)组成。 组成，另一个存储体由偶地址的存储单元(低字节)组成。 偶地址的存储单元 前者称为奇地址的存储体，后者称为偶地址的存储体。 前者称为奇地址的存储体，后者称为偶地址的存储体。
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0 1…1
作片外寻址的高位不变地址线全部 参加了译码，这种译码方法称为全 参加了译码，这种译码方法称为全 地址译码方法 方法。 地址译码方法。
片外寻址
四.扩展存储器设计
A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9~A0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0…0
4KB 00000H 00FFFH
≈
●
模块1 模块
相联存储器的设计与实现
沈阳航空航天大学课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理课程设计课程设计题目：相联存储器的设计与实现院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：沈阳航空航天大学课程设计报告目录第1章总体设计方案 (2)1.1设计原理 (2)1.2设计思路 (2)1.3设计环境 (3)第2章详细设计方案 (5)2.1总体方案的设计与实现 (5)2.1.1创建顶层图形设计文件 (5)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (5)2.1.3编译、综合、适配 (6)2.2功能模块的设计与实现 (6)2.2.1 输入寄存器的设计与实现 (7)2.2.2 存储体的设计与实现 (8)2.2.3检索寄存器的设计与实现 (9)2.3仿真调试 (11)2.3.1建立仿真波形文件及仿真信号选择 (12)2.3.2功能仿真结果与分析 (12)第3章编程下载与硬件测试 (13)3.1编程下载 (13)3.2硬件测试及结果分析 (13)参考文献 (16)附录 (17)第1章总体设计方案1.1 设计原理相联存储器(C ontent Addressed Memory)即可按地址寻址，又可按内容（通常是某些字段）寻址，为与传统存储器区别，又称为按内容寻址的的存储器。
相联存储器的每个字由若干字段组成，每个字段描述了一个对象的属性，也称为一个内容。
相联存储器的结构框图如图1.1所示。
它主要实现将输入寄存器的信息与存储体的信息作比较，相匹配的置为“1”，不匹配的置为“0”，并输出结果。
图1.1 相联存储器原理框图1.2 设计思路根据相联存储器的原理特点，即按照内容寻址，因此可以将相联存储器分为以下几个部分：输入寄存器，译码选择电路，存储体，检索寄存器。
输入寄存器：用来存放检索字，其位数与相联存储器的字长相等。
译码选择电路：用3－8译码器进行译码电路选择，如当置输入端A2A1A0为“000”，译码器，可以向存储体第一个单元地址输入八位二进制的字信息；同时其他的存储单元的信息被屏蔽掉。
研究性专题一：多体交叉存储器设计
2019-企业团支书发言稿-推荐word版本文部分内容来自网络，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将予以删除！== 本文为word格式，下载后可随意编辑修改！ ==企业团支书发言稿各位老师：大家好：今天能站在这个讲台钱前，我深感荣幸，更非常感谢各位领导能给我们这样一次公平竞争展现自己的机会。
我是来自机加工工厂的xx，我竞选的职位是机加工工厂团支部书记。
俗话讲，文如其人，我的这份演讲也代表了我直率的性格。
所以我想用开门见山的方式来代替华丽的铺张。
首先谈的是个人竞选动机。
一个好的动机是工作成功的一半。
共青团是共产党领导的先进青年的群众集体，是广大青年在实践中学习共产主义的学校，是共产党的得力助手和后备军，可见共青团的重要性。
身为党员的我在团需要的时候，有必要有责任有义务站出来，给大家服务，服好务。
同时，我一直在一线工作，常被青年工作中表现出来的热情专注以及他们对未来美好生活的向往所感动，我想有一个平台、有一个机会再努力工作奉献自己的同事，对得起广大青年这份工作的态度。
另外重要的一点是，广大青年员工尤其是青年团员是一笔宝贵的财富，充分教育引导将会产生巨大的凝聚力，发挥1+1>2的效果，进而为公司创造更大的生产价值。
谈完动机，再讲我个人优势。
第一，良好的思想政治素质，经受了党组织的考验，于201X年投入党组织温暖的怀抱;第二，具备良好的组织协调能力，大学期间所在班集体曾获得哈工大五四标兵团支部称号。
在入职山推时，我还担任小组组长一职，积极协调领导与广大实习学生之间的关系。
得到了领导和同事的认可;第三，对工作持久的热情。
在传动一摞摞的学习笔记鉴证了我知识的积累和对知识的渴望与热情。
相信这份对工作的持续热情定会出尽团支部工作高效开展。
存储器模块FIFO结构和设计实现
存储器模块FIFO结构和设计实现前言：在现代系统中，为了提高系统的性能，设计者对数据的传输率、数据的传输量，对系统各部分之间的接口部分不同数据输入和接收传输率的匹配有越来越高的要求，FIFO存储器以其合理的价格、使用的方便灵活性以及对速度匹配的应用而成为解决这类问题的理想途径，尤其利用FIFO可以实现快速处理，提高控制的速度，比如我们SPI,IIC或者UART将采集的一组数据送出去,但是这些数据传送都是需要一定时间的,有时为了不耽误数据采集的时间,就可以采集的数据直接先连续的存放在缓冲区内.数据的发送交给另外一个任务去处理.这样就不会耽误数据采集任务的时间来等待每个字节的发送完毕了.因此FIFO存储器在计算机、多媒体和数据通信领域都有着广泛的应用，它的实现具有理论上和实际应用上的双重意义。
正文：存储器模块FIFO的定义及简介：FIFO是英文First In First Out 的缩写，是一种先进先出的数据缓存器，他与普通存储器的区别是没有外部读写地址线，这样使用起来非常简单，但缺点就是只能顺序写入数据，顺序的读出数据，其数据地址由内部读写指针自动加1完成，不能像普通存储器那样可以由地址线决定读取或写入某个指定的地址。
FIFO一般用于不同时钟域之间的数据传输，比如FIFO的一端时AD数据采集，另一端时计算机的PCI总线，假设其AD采集的速率为16位 100K SPS，那么每秒的数据量为100K×16bit=1.6Mbps,而PCI总线的速度为33MHz，总线宽度32bit,其最大传输速率为1056Mbps,在两个不同的时钟域间就可以采用FIFO来作为数据缓冲。
另外对于不同宽度的数据接口也可以用FIFO，例如单片机位8位数据输出，而DSP可能是16位数据输入，在单片机与DSP连接时就可以使用FIFO来达到数据匹配的目的。
FIFO的现状：在大规模集成电路设计中，一个系统包含了很多不相关的时钟信号，当其目标域时钟与源域时钟不同时，因而在这些不同域之间传递数据成为了一个重要问题。
0计算机组成与结构课后习题及答案
计算机组成与结构课后习题及部分答案第1章计算机系统概述1.概述计算机发展经过了哪几代？2.计算机由那些部分组成？3.计算机有哪些分类方法4.计算机硬件系统的性能指标有哪些？5.冯诺依曼计算机的主要设计思想是什么？6.什么是机器字长？它对计算机性能有何影响？7.计算机的工作过程是怎样的？8.计算机的应用领域有哪些？9.从第三代计算机开始，C技术出现并得到发展A.电子管B.晶体管C.集成电路D. CPU10.冯诺依曼计算机中指令和数据都采用D表示。
A.十进制B.八进制C.十六进制D.二进制11.冯·诺依曼计算机工作的基本方式的特点是B。
A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C.堆栈操作D.存储器按内容选择地址12.对于一个给定的程序，I N表示执行程序中的指令总数，t CPU表示执行该程序所需CPU时间，T为时钟周期，f为时钟频率(T的倒数)，Nc为CPU时钟周期数。
设CPI表示每条指令的平均时钟周期数，MIPS表示CPU每秒钟执行的百万条指令数，请写出如下四种参数的表达式：(1) t CPU(2) CPI (3) MIPS (4) Nc答：(1) t CPU=Nc×T(2) CPI=Nc/I N(3) MIPS=I N/ (t CPU×106) = I N/ (Nc×T×106)第2章数据的表示和运算1.在定点二进制运算器中，减法运算一般是通过D来实现。
A.原码运算的二进制减法器B.补码运算的二进制减法器C.原码运算的十进制加法器D.补码运算的二进制加法器2.假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是DA .11001011B .11010110 C.11000001 D.110010013.已知X为整数，且[X]补=10011011，则X的十进制数值是B。
A. +155B.-101C.-155D. +1014.在机器数 B C 中，零的表示是唯一的。
计算机系统结构(第2版)郑伟明汤志忠课后习题答案以及例题收录
计算机系统结构(第2版)郑伟明汤志忠课后习题答案以及例题收录片上地址模块内部体号模式5: 4高阶交叉4低阶交叉16存储器模块每4个形成一个大模块:片上地址模块内部体号模式6: 4并行访问4低阶交叉31 0模块片上地址模块号输出选择(1)所有这些存储器可以并行工作，因此带宽可以增加一般来说，并行内存访问的优点是简单且易于实现，缺点是访问冲突大。
高阶交错存储器具有扩展方便、存取效率低的优点。
低阶交叉存取存储器可以分时方式提高速度46，但扩展不方便。
(2)各种存储器的带宽与其工作频率有关。
不考虑冲突，如果有足够多的独立控制电路和寄存器，那么它们的带宽是相同的。
(3)存储器原理图注意，并行存取存储器非常类似于低阶交叉存取存储器，除了并行存取存储器使用存储器模块号(存储体号)来选择输出结果，而低阶交叉存取存储器用于为存储器模块(存储体)生成芯片选择信号，这通过流水线操作提高了存取速度。
3.14在页面虚拟内存中，一个程序由从P1到P5的5个虚拟页面组成程序执行过程中依次访问的页面如下:P2、P3、P2、P1、P5、P2、P4、P5、P3、P2、P5、P2假设系统为该程序的主存储器分配三个页面，主存储器的三个页面分别由先进先出、先进先出和优化调度(1)绘制主内存页面条目、替换和命中的表(2)计算三种页面替换算法的页面命中率3.15(1)当分配的主内存页的数量大于或等于5时，可以达到最高的页命中率，除了第一次调入未命中，所有访问都在47: 7实际命中之后，因此可以达到的最高页命中率是H？7？0.5833 12(2)由于当页面数大于或等于5时肯定可以达到最高的命中率，让我们看看当页面数小于5时是否可以达到命中率:当由分配的主存储器页面数等于4时，调度过程如下:489 LFU算法4调用中4 5 4 5 3 4 5* 3 2调用中4 5 3 2命中1 5 3* 2调用中1 5 3 2*命中1 5 3* 2命中1 5* 3 2命中1 5 3 2命中1 5 3* 2命中1 5 3 * 2命中1 5 3 2命中1 5 3 2命中1 5 3 2命中7调用中此时也能达到最高命中率。
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（2）注意片选信号的产生电路设计、地址锁存电路设计、数据信号线的电路设计、控制信号 线的设计、交叉存储的实现；
（3）要了解交叉存储器并行工作原理、各个存储器提的启动信号和地址、数据、片选信号的 关系、如何实现 1/8 存储器周期就能够读取一次数据。
四、设计方案
（1）总线和控制信号ຫໍສະໝຸດ 定设 CPU 共有 16 根地址线，8 根数据线，并用 M/IO 作为访问存储器或 I/O 的控制信号（高电平
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 000000010 … 1 1 1 1 1 1 111111010
第 3 片：0003、000B、0013、…、FFFBH，即：
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 000000011 … 1 1 1 1 1 1 111111011
为访存，低电平为访 I/O）， WR （低电平有效）为写命令， RD （低电平有效）为读命令。
要求：设计一个容量为 64KB 的采用低位交叉编址的 8 体并行结构存储器。画出 CPU 和存储芯
片（芯片容量自定）的连接图，并写出图中每个存储芯片的地址范围（用十六进制数表示）。
所需存储器芯片和 138 译码器如下图所示： Ai A0 … RAM
计算机组成原理课程设计 多体交叉存储器
一、设计目的
（1）深入了解提高计算机系统效率的一种有效方式——并行性； （2）研究交叉存储器的设计 原理和实现方式，采用并行性的设计思想 ，设计一个简易 的采用低位交叉编址的并行结构存储器； （ 3 ）复 习 和 回 顾 译码电路设计、地址、数据和控制电路设计的相关知识；展开研究性教学， 拓展大家知识面，提高分析问题解决问题的能力； （4）培养大家独立思考和创新研究的能力，积极营造自主创新的良好氛围；
（3）设计实现
① 8 片 8K×8RAM 芯片对应的二进制编码
第 0 片：0000、0008、0010、…、FFF8H，即：
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 000000000 … 1 1 1 1 1 1 111111000
0 0 0 0 0 0 000000110 … 1 1 1 1 1 1 111111110 第 7 片：0007、000F、0017、…、FFFFH，即： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 000000111 … 1 1 1 1 1 1 111111111 ② 地址线和片选信号的分配和连接
CPU 和存储器芯片连接图
五、设计总结
交叉存储器是在基本存储器基础上产生的、具有并行运算和实现高速存储的一种广泛应用的
存储器，本次课程设计实验在课本知识的基础上做了相应的延生，使得加深了对存储器部分的知
识掌握，而且对存储器其他相应知识做了必要的复习和强化，从而更好的将课本所学知识和实际
动手能力相结合，达到了学以致用的效果。
G1 /Y7 /G2A /Y6 /G2B /Y5
/Y4 /Y3 C /Y2
CE
…
WE
Dn
D0
RAM 存储器芯片
74LS138 译码器
（2）设计分析
要设计一个容量为 64KB、采用低位交叉编址的 8 体并行结构存储器，则每个存储体容量应为 64KB/8 = 8KB，所以，应选择 8KB（213B）的 RAM 芯片，需要芯片 8 块、地址线 13 根（A12-A0）、 数据线 8 根（D7-D0），其中在片选信号的产生时需要用到 74LS138 译码器。
第 4 片：0004、000C、0014、…、FFFCH，即：
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 000000100 … 1 1 1 1 1 1 111111100
第 5 片：0005、000D、0015、…、FFFDH，即：
第 1 片：0001、0009、0011、…、FFF9H，即：
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 000000001 … 1 1 1 1 1 1 111111001
第 2 片：0002、000A、0012、…、FFFAH，即：
二、设计内容
本次研究性设计要求为：设计一个容量为 64KB 的采用低位交叉编址的 8 体并行结构存储器。 画出 CPU 和存储芯片（芯片容量自定）的连接图，并写出图中每个存储芯片的地址范围（用 十六 进制数表示）。
三、设计要求
（1）参考教材中关于交叉存储器的原理，给出系统设计方案，包括译码芯片的选择、各个芯 片的工作时序设计；
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 000000101 … 1 1 1 1 1 1 111111101
第 6 片：0006、000E、0016、…、FFFEH，即： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1