多结构存储器系统
三级存储器体系的原理
三级存储器体系的原理三级存储器体系是计算机存储层次结构中的一部分，它由三个层次的存储设备组成，分别是一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache）和主存储器（Main Memory）。
三级存储器体系的原理是通过层次化存储结构来提高存储系统的访问效率和数据传输速度。
每个层次的存储设备根据存取速度和容量来划分，越靠近处理器的存储设备速度越快但容量较小，离处理器越远的存储设备速度越慢但容量较大。
一级缓存（L1 Cache）是与处理器核心直接相连的存储设备，一般位于CPU内部或核心附近。
L1缓存的容量较小，通常在几十KB到几百KB之间，但其速度非常快，可以与处理器核心进行数据交换。
L1缓存主要用于存放处理器频繁访问的指令和数据，以减少处理器访问主存储器的时间和次数。
二级缓存（L2 Cache）相对于一级缓存容量更大，一般为几个MB到几十个MB之间。
L2缓存的访问速度较L1缓存慢，但比主存储器快，常采用较低速度的SRAM（静态随机存取存储器）作为存储介质。
L2缓存负责存放一级缓存访问不频繁的数据，以减少对主存储器的访问。
当一级缓存不能满足处理器的访问需求时，处理器将从二级缓存中获取数据。
主存储器（Main Memory）是计算机中最大容量的存储设备，数据存储在其中需要经过地址请求和数据传输的过程。
主存储器的容量通常在几十GB到几TB之间，但其访问速度相对较慢。
主存储器通常采用较便宜的DRAM（动态随机存取存储器）作为存储介质。
当一级缓存和二级缓存都无法命中时，处理器将从主存储器中获取数据。
主存储器与处理器之间的传输速度相对较慢，需要通过总线进行数据传输。
三级存储器体系的原理在于利用了不同层次存储设备的特性，将数据存放在最接近处理器的缓存中，以减少对主存储器的访问。
处理器在执行指令时，首先会查找一级缓存，如果数据在一级缓存中命中，则直接取出，无需访问主存储器；如果没有命中，则查找二级缓存；如果还是没有命中，则从主存储器中获取数据。
存储器层次结构
存储器层次结构计算机存储器层次结构是指在计算机系统中用于存储和访问数据的不同层级的存储设备。
它按照速度、容量和成本的不同划分为多个层级，以达到高效地存取数据的目的。
存储器层次结构的设计影响着计算机系统的性能和运行速度。
本文将介绍计算机存储器层次结构的基本概念以及各个层级的特点。
1. 导言计算机存储器层次结构是指计算机系统中用于存储和访问数据的多个层级，其目的是提高计算机系统的性能和运行速度。
存储器层次结构由速度、容量和成本不同的存储设备组成，按照速度从快到慢排列，形成存储器层次结构。
2. 寄存器寄存器是存储器层次结构中最快的存储设备，位于CPU内部。
它可以快速存取数据，但容量有限。
寄存器是计算机处理数据时的临时存储空间，用于存储指令、操作数和中间结果等。
由于寄存器的高速度和小容量，它常用于存储最频繁使用的数据，以加快数据的存取速度。
3. 高速缓存高速缓存是存储器层次结构中位于寄存器和主存之间的一层存储设备。
它采用了高速存取的方式，能够快速响应CPU的读写请求。
高速缓存分为多个级别，通常分为一级缓存（L1 Cache）和二级缓存（L2Cache）。
一级缓存一般与CPU集成在同一芯片上，速度更快但容量较小；而二级缓存则位于CPU和主存之间，速度较慢但容量更大。
4. 主存主存是存储器层次结构中容量最大的一层，用于存储程序和数据。
它是CPU直接与外部存储设备之间的桥梁，具有较高的读写速度。
主存通常由动态随机存取存储器（DRAM）构成，容量较大，但速度相对较慢。
主存以字节为单位进行寻址和存取，通过地址总线与CPU进行数据的传输。
5. 辅助存储器辅助存储器是存储器层次结构中速度最慢、容量最大、且相对便宜的存储设备。
它通常包括硬盘、光盘、闪存等。
辅助存储器主要用于长期存储大量的程序和数据。
相比于主存，辅助存储器的读写速度较慢，但容量大且价格低廉。
计算机在运行过程中，需要将辅助存储器中的数据加载到主存中进行处理，以提高运行效率。
多级结构存储器系统课件
02
多级结构存储器系统的组成
主存
01
02
03
04
主存储器（主存）是计算机系 统中最重要的存储器，用于存
储程序和数据。
主存通常由动态随机存取存储 器（DRAM）组成，具有较 高的容量和较快的读写速度。
主存与中央处理器（CPU） 直接相连，是CPU访问速度
最快的存储器。
主存的主要功能是作为CPU 和辅助存储器之间的桥梁，实
辅助存储器是计算机系 统中的低速、大容量存 储器。
02
常见的辅助存储器包括 硬盘、固态硬盘（SSD ）、光盘、磁带等。
03
辅助存储器的容量大， 价格低，但访问速度较 慢。
04
辅助存储器用于存储大 量数据和程序，供主存 和高速缓存使用。
寄存器文件
寄存器文件是CPU中的一种特殊类型的存储器。
寄存器的读写速度非常快，几乎与CPU的运算速度相同 。
VS
技术挑战
分布式存储系统面临一些技术挑战，如数 据一致性、节点故障和网络延迟等问题。 需要进一步研究和解决这些挑战，以实现 更高效和可靠的分布式存储系统。
THANKS。
多级结构存储器系统课件
目 录
• 多级结构存储器系统概述 • 多级结构存储器系统的组成 • 多级结构存储器系统的性能优化 • 多级结构存储器系统的设计原则 • 多级结构存储器系统的未来发展
01
多级结构存储器系统概述
定义与特点
定义
多级结构存储器系统是一种采用 多级存储器结构来提高存储器整 体性能的存储器系统。
虚拟内存技术通过地址映射机制将虚拟地址转换为物理地 址，实现了程序在多级结构存储器系统中的正确运行。同 时，虚拟内存技术还提供了内存保护和内存扩充等功能， 提高了系统的安全性和可靠性。
层次化存储器基本结构
层次化存储器基本结构层次化存储器是计算机系统中重要的存储器层次结构之一，它由多层次的存储器组成，每一层次的存储器都有自己的特点和功能。
在层次化存储器中，不同层次的存储器之间通过数据传输和管理机制进行协调，以提高系统的存储器性能和效率。
一、层次化存储器的概念层次化存储器是指计算机系统中采用多层次存储器结构的存储器系统。
它由多个层次的存储器组成，每一层次的存储器都有自己的特点和功能。
一般来说，层次化存储器由高速缓存、主存储器和辅助存储器三个层次组成。
其中，高速缓存是位于CPU内部的一级缓存，速度最快，容量最小；主存储器是位于CPU外部的二级缓存，速度较快，容量较大；辅助存储器是位于CPU外部的三级缓存，速度较慢，容量最大。
二、层次化存储器的特点1. 高速缓存：高速缓存是位于CPU内部的一级缓存，具有很快的访问速度和较小的容量。
它能够缓存CPU频繁访问的数据和指令，以提高系统的执行效率。
2. 主存储器：主存储器是位于CPU外部的二级缓存，具有较快的访问速度和较大的容量。
它是CPU和辅助存储器之间的桥梁，负责数据的传输和临时存储。
3. 辅助存储器：辅助存储器是位于CPU外部的三级缓存，具有较慢的访问速度和最大的容量。
它主要用于长期存储和备份数据，以及作为主存储器的扩展。
三、层次化存储器的工作原理在层次化存储器中，不同层次的存储器之间通过数据传输和管理机制进行协调工作。
当CPU需要访问数据或指令时，首先会在高速缓存中查找，如果找到了，则直接进行访问；如果没有找到，则会在主存储器中查找，如果找到了，则将数据或指令传输到高速缓存中，并进行访问；如果还没有找到，则会在辅助存储器中查找，如果找到了，则将数据或指令传输到主存储器中，并再次进行查找和访问。
四、层次化存储器的优势层次化存储器的设计思想是利用不同层次的存储器的特点和优势，以提高系统的存储器性能和效率。
具体优势如下：1. 提高存储器访问速度：高速缓存和主存储器具有较快的访问速度，可以满足CPU对数据和指令的快速访问需求，提高系统的执行效率。
现代计算机系统多级存储体系结构
现代计算机系统多级存储体系结构示例文章篇一：哎呀，你们知道吗？现代计算机系统居然有个多级存储体系结构，这可太神奇啦！就像我们的书包一样，有大口袋、小口袋，不同的东西放在不同的地方。
计算机的存储体系也是这样，分成了好几级呢！先来说说速度最快的那一级，就像我们书包里伸手就能拿到的小口袋，这就是高速缓存。
它的速度超级快，就像闪电一样！每当计算机要处理数据的时候，它都会先瞅瞅高速缓存里有没有，要是有，那可太棒啦，一下子就能用上。
这难道不厉害吗？再往下一级，就是内存啦。
内存就像是书包里比较大的隔层，能装不少东西，但是速度比起高速缓存可就慢了一些。
不过也还算不错啦，能让计算机把更多的数据存起来。
还有更慢的呢，比如说硬盘。
硬盘就像一个超级大的仓库，能存好多好多东西，但是找起来可就费劲啦，速度也慢得让人着急。
这多级存储体系结构就像一个团队在合作。
高速缓存是冲锋在前的先锋队，速度快但容量小；内存是中坚力量，容量大一些速度也还可以；硬盘就是大后方，能存储海量的数据。
它们各司其职，共同为计算机的运行努力着。
你想想，如果没有这样分级存储，计算机不就乱套啦？就好像我们书包里所有东西都混在一起，找个铅笔都要翻半天，那多耽误事儿呀！所以说，现代计算机系统的多级存储体系结构真的太重要啦！它让计算机能够高效、快速地处理和存储数据，让我们能愉快地使用电脑玩游戏、看电影、学习新知识。
这难道不是科技的魅力所在吗？我觉得呀，正是有了这样聪明的设计，我们的生活才变得更加便捷和丰富多彩！示例文章篇二：哇塞！同学们，你们知道吗？现代计算机系统有一个超级厉害的多级存储体系结构！这就像我们上学要带不同的书包和文具盒一样，有大有小，各有各的用处。
比如说，我们的主存，就像是我们每天背的大书包，能装好多好多的东西，但是呢，它的速度没有那么快。
而那个高速缓存呀，就像是我们的小文具盒，虽然装的东西没有大书包多，但是拿东西的速度可快啦！我还记得有一次上计算机课，老师给我们讲这个多级存储体系结构，我一开始还懵懵懂懂的。
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。
计算机组成与设计第三版第七章课后答案
13在所用主存储器芯片已确定的情况下，还要进行大幅度提高主存储器系统的读写 速度的办法是什么？
答：在所用主存储器芯片已确定的情况下，还要进行大幅度提高主存储器系统的读 写速度的办法是采用成组传送数据的方式，该方式是指用于提高在数据总线上的数 据输入/输出能力的一种技术。即通过地址总线传送一次地址后，能连续在数据总 线上传送多个（一组）数据，而不像正常总线工作方式那样，每传送一次数据，总 要用两段时间，即先送一次地址（地址时间），后送一次数据传送（数据时间）。 在成组传送方式，为传送N个数据，就可以用N+1个总线时钟周期，而不再是用 2N个总线时钟周期，使总线上的数据入/出尖峰提高一倍。
01
12存储器读写操作时，地址信号、片选信 号、读写命令、读出的数据或写入的数据， 在时间配合上要满足些什么关系？
02
答：存储器读写操作时，地址信号、片选信 号、读写命令、读出的数据或写入的数据， 它们之间在时序配合要满足以下这些条件： 有了稳定的地址与片选信号才可以读；有了 稳定的地址和写入的数据，再有了片选信号 才能再给出写命令，以便保证无误的写操作。 此外，这些信号应有一定的持续时间，以保 证读写操作得以正常完成。
202X
计算机组成原 理第七章习题
单击此处添加文本具体内容，简明扼要地 阐述你的观点
7.1.在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统？它们的应用是建 立在程序的什么特性之上的？
答：在现代的计算机系统中，通常总是采用由三种运行原理不同，性能差异 很大的存储介质分别构建高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器，再将它 们组成三级结构的统一管理、高度的一体化存储器系统。由高速缓冲存储器 缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾；用虚拟存储 器更大的存储空间，解决主存储器容量小，存不下更大程序与更多数据的难 题。
多级存储层次名词解释
多级存储层次名词解释
多级存储层次 (Multi-Level Storage Hierarchy)是一种存储层次结构，它包含不同的存储层次，各层级之间交换数据，旨在以最小的存储空间和最短的时间储存、访问数据。
它提供了一种满足不同需求的存储模型，以实现有效的内存管理。
多级存储层次系统由若干层级组成，从高级到低级分别是：主存储器、中央处理器（CPU）存储器、辅助存储器、外部存储器、多媒
体存储器等。
主存储器是最高级的存储器，通常位于CPU中，用于存储未处理的机器指令和数据。
它是一种静态存储器，速度很快，容量很小，由内存模块组成，它的存取时间通常小于1微秒（μs）。
中央处理器（CPU）存储器用于缓存临时性的指令和数据。
它被
称为寄存器（register），位于CPU内部，提供高速内存存储，如果
将要使用的指令和数据存放在寄存器中，可大大提高CPU的运行速度。
辅助存储器装有可使操作系统长期或永久保存的数据，而且可以在主存储器不足时扩充存储空间。
它们通常位于计算机内部，而且速度快于外部存储器，如硬盘驱动器、光盘驱动器。
外部存储器是位于外部的非易失性的存储设备，如USB存储磁盘、模拟磁带和数字磁带，它们的读写速度比主存储器和辅助存储器慢很多，但其容量很大。
多媒体存储器用于存储和处理多媒体文件，如图片、视频和音频，它可以帮助计算机通过提供快速访问和快速存取大量数据来改善操
作性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第5章多级结构的存储器系统概述主存储器，又称内存储器，是传统计算机硬件系统的五大功能部件之一，用于存储处在运行中的程序和相关数据, 其容量与读写速度等指标，对计算机总体性能有重大影响。
因此, 在现代的计算机系统中，通常总是采用由三种运行原理不同，性能差异很大的存储介质分别构建高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器，再将它们组成三级结构的统一管理、调度的一体化存储器系统。
在三级结构的体系中，由高速缓冲存储器缓解主存读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾；用虚拟存储器<快速磁盘上的一片存储区）更大的存储空间，解决主存容量小，存不下更大程序与更多数据的难题。
显而易见，三级结构的存储器系统，是围绕主存储器来组织和运行的, 就是说，设计与运行程序是针对主存储器进行的，充分表明了主存储器在计算机系统中举足轻重的地位。
本章将首先介绍多级存储器系统的基本组成，各级存储器所用介质的特性，多级结构存储器结构应满足的原则，以及它得以高效运行的原理；接下来讲解主存储器设计的基本概念。
在外存设备中，主要介绍磁盘存储器，然后介绍磁盘阵列与容错技术中的主要概念性知识。
在高速缓冲存储器一节，主要介绍高速缓冲存储器的构成、功能，以及运行原理。
此外，还应该了解它的3种基本映像构成方式的基本知识。
学习目标1．要求了解三级结构的存储器系统的基本概念2．掌握主存的组成与设计的基本知识3．要求理解磁盘设备的组成与运行原理4．了解磁盘阵列与容错技术中的主要概念5．掌握高速缓冲存储器CACHE的工作原理6．要求了解TEC-2000教案计算机主存储器的组成学习指导对本章的学习主要了解为什么要使用多级结构来构建存储器系统，并以此为线索，了解主存储器、高速缓冲存储器和虚拟存储器的基本内容。
主存储器要求掌握容量与读写速度等指标的概念，存储器设计中的字、位扩展技术，存储器与CPU的连接关系等内容。
关于磁盘、磁带和光盘等存储设备，则属于概念和一般了解的知识比较多。
在了解高速缓冲存储器的功能和基本运行原理的基础上，重点应该从概念上比较、理解Cache的全相联映像、直接映像和多路组相联映像三种构成方式。
而在了解虚拟存储器的功能和概念的基础上，仅需要了解段式和页式两种管理方案，虚拟存储器的硬件组成和把逻辑地址转换为内存实际地址的办法。
对本节内容应在学习中强调学习掌握基本原理和概念。
2．认真了解本章要求达到的学习目标有哪些。
本章在“视频课堂”中安排了2讲视频教案内容，包括：主存储器概述、高速缓存工作原理。
同学们可以根据需要观看。
本章在“自我测试”中还安排了一些测试内容，同学们学完后应该进行相关的自我测试，以便了解自己对知识点掌握的程度。
利用网络课程学习，不同于我们一般的课堂教案。
因为网络课程的学习内容是按各章知识点安排的，所以在学习中，我们特别强调要掌握本章的知识结构——知识树，如图所示。
而且要学会利用“课程索引”寻找相关的内容。
单元1 三级结构的存储器系统学习目标1．了解三级结构存储器系统的基本组成2．了解三级结构的存储器系统的工作原理知识点1采用多级结构的存储器系统的基本思想随着计算机技术的发展，人们对计算机系统整体性能的要求越来越高。
要求存储容量大，存取速度快。
而且成本价格要低。
但这些要求往往互相矛盾，彼此制约，很难在同一个存储器中同时满足它们。
因此，在计算机系统中，常采用几种不同类型的存储器，构成多级存储体系，利用各级存储器的特点来适应不同层次的需要。
实现方法：采用多级存储器<三级）把要用的程序和数据，按其使用的急迫程度分段调入存储容量不同、运行速度不同的存储器中，并由硬软件系统统一调度管理。
即采用高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器组成统一管理与调度的三级结构的存储器系统，如图5－1所示。
图5－1在这种三级结构的存储器系统，主存储器读写速度尚可、存储容量适中，高速缓冲存储器读写速度快、存储容量小，它介于CPU与主存储器之间，缓解主存读写速度慢、不能满足CPU运行速度需要的矛盾。
虚拟存储器存储空间大，读写速度慢，用它解决主存容量小、存不下规模更大的程序与更多数据的矛盾。
从而使整个存储器系统形成有更高的读写速度、尽可能大的存储容量、相对较低的制造与运行成本。
高速缓冲存储器使用静态存储器芯片实现，主存储器通常使用动态存储器芯片实现，而虚拟存储器则使用快速磁盘设备上的一片存储区。
前两者是半导体电路器件，以数字逻辑电路方式进行读写，后者则是在磁性介质层中通过电磁转换过程完成信息读写。
知识点2程序运行的局部性原理三级结构存储器的运行原理是建立在程序运行的局部性原理之上的。
程序运行时的局部性原理主要表现在：1．在一小段时间内：最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问；2．这些被访问的程序和数据往往集中在一小片存储区；3．指令执行顺序上：指令顺序执行比转移执行的可能性大 (大约5:1 >。
这样就有可能把要使用的程序和数据，按其使用的急迫和频繁程度，分时间段、分批量、合理地调入存储容量不同、读写速度不同的存储器部件中，并由计算机硬件、软件自动地统一管理与调度。
即是，把CPU最近一小段时间要频繁、高速使用的信息存储在高速缓冲存储器中，可以快速完成读写操作，不至于拖慢CPU的运行速度。
把那些暂时可以先不使用的信息保存在容量非常大的虚拟存储器中，用到时再从那里以更大的批量读入主存储器。
单元2 主存储器部件的组成学习目标1．掌握主存储器组成的基本概念2．了解TEC-2000教案计算机主存储器的组成知识点1 主存储器概述1．主存储器组成主存储器是计算机硬件系统中的五大功能部件之一，用于存放正在运行中的程序和相关数据。
主存储器通过地址总线、数据总线、控制总线与计算机的CPU 和外围设备连接在一起。
如图5－2所示。
图5－2地址总线用于选择主存储器的一个存储单元<字或字节），其位数决定了可以访问的存储单元的最大数目，称为最大可寻址空间。
数据总线用于在计算机各功能部件之间传送数据，数据总线的位数<总线的宽度），与总线时钟频率的乘积，正比于该总线所支持的最高数据吞吐<输入/输出）能力。
控制总线用于指明总线的工作周期类型和本次入/出完成的时刻。
总线的工作周期可以包括主存储器读周期，主存储器写周期，I/O设备读周期，I/O设备写周期，即区分要用哪个部件<主存或I/O设备）和操作的性质<读或写）；还有直接存储器访问<DMA）总线周期等。
从实现的读写操作功能区分，主存储器可以由只读存储区<ROM）和读写存储区<RAM）两部分组成，是分别采用ROM和RAM存储器芯片实现的。
ROM存储区用来储存内容固定不变的程序和数据，例如操作系统的内核部分，系统刚加电时运行的硬件诊断程序等。
从所用的半导体生产工艺区分，存储器芯片又可以分为静态存储器SRAM和动态存储器DRAM两种类型。
由于动态存储器集成度高，生产成本低，被广泛地用于实现要求更大容量的主存储器。
静态存储器读写速度快，生产成本高，通常多用其实现容量可以较小的高速缓冲存储器。
2．主存储器性能指标主存储器涉及的主要性能指标是：读写速度和存储容量。
读写速度，通常用读、写一个存储单元必需的时间度量，例如60nS。
连续两次读写必须的时间间隔被称为存储周期，考虑到线路恢复的延迟问题，它应略大于一次主存读、写所用的时间。
存储容量，通常用构成存储器的字节<8 bits）数或字数表述，一个存储字通常由2、4、8个字节组成。
多数计算机都能在逻辑上同时支持按字或字节读写主存储器。
3．主存储器的工作过程主存储器的工作过程可以分成读出与写入两种操作。
简要工作过程如图5－3所示。
图5－3知识点2 教案计算机的主存储器组成教案计算机的内存储器用静态存储器芯片实现, 由8K字的ROM区和2K字的RAM 区组成。
内存字长16位, 按字寻址方式读写。
实现中选用的是每片8192个存储单元, 每个单元8位长度的58C65 (ROM> 芯片，每片2048个存储单元、每个单元8位长度6116 (RAM> 静态存储器芯片。
为组成16位的存储器，必须用两片芯片完成存储器的字长扩展；为达到10K的内存容量，还必须用两片芯片实现存储器的存储单元数量扩展。
也就是说，用两片58C65芯片组成8K字的ROM存储区，地址分配在0-8191范围内，用两片6116芯片组成2K字的RAM存储区, 地址分配在8000-8范围内。
具体设计如图5－4所示。
图5－4教案计算机采用单总线结构，16位的地址总线，16位的数据总线和简化的控制总线。
考虑到扩展内存容量，扩展的输入/输出接口，中断和DMA接口等教案实验的实际需要，电路板上设置了一些接线插孔，出于教案机本身的器件安全需要，通过两片74LS245器件把数据总线隔断为内部总线IB与外部总线DB两部分。
地址总线(记为AB15-AB0> 统一由地址寄存器AR驱动, 而地址寄存器只接收由ALU输出的信息。
地址总线要提供读写内存用的16位的地址，读写输入/输出接口用的8位(地址总线低8位> 的入/出端囗地址。
地址总线的位数决定了可寻址的最大内存空间，I/O端口地址的位数影响可接入系统的外设数目。
控制总线的信号主要是经一片双2-4的译码器器件74LS139给出的。
控制总线的基本功能，是用来指明总线周期的类型和本次入/出操作完成的时刻。
教案机中的基本总线周期类型包括：内存写、内存读、外设(接口>写、外设(接口>读四类。
分别用/MMW、/MMR、/IOW、/IOR四个信号标记，还用/MMREQ和/IOREQ区分是内存工作还是外设工作。
数据总线是在计算机各功能部件之的完成数据传送的线路，它的工作速度(频率>和位数<宽度）决定了总线上最大的数据传送率。
出于保护教案机本身主要部件CPU的需要，把教案机的数据总线通过双向三态门电路分割成内部数据总线IB和外部数据总线DB两部分。
外部总线用于连接安装在教案机主板上的内存芯片和串行接口芯片的数据线引脚，也通过扁平电缆去连接扩展实验板上的存储器芯片和其它入/出接口芯片的数据线引脚。
内部总线除接收教案机主板上16位数据开关的输入之外，重点用于CPU 内部信息传送，包括接收指令寄存器IR的低位字节的内容，状态寄存器的内容，运算器输出的运算结果的内容，中断向量寄存器的内容。
内部总线上的信息可以送往指令寄存器IR，状态寄存器，运算器的数据输入端D，和为了写控制存触器专门设置的四组寄存器LDR。
单元3 外存储器设备与磁盘阵列技术学习目标1．要求理解磁盘设备的组成与运行原理2．了解磁盘阵列与容错技术中的主要概念知识点1外存设备1．外存设备概述外存设备主要用于存放需联机存放但暂不使用的程序和数据。