计算机组成原理·存储系统

存储器概述

存储器的分类

• 按在计算机中的作用（层次）分类
  • 主存储器
  • 辅助存储器
  • 高速缓冲存储器
• 按存储介质分类
  • 磁表面存储器
    • 磁盘
    • 磁带
  • 磁芯存储器
  • 半导体存储器
    • MOS型存储器
    • 双极型存储器
  • 光存储器
    • 光盘
• 按存取方式分类
  • RAM
  • ROM
  • 串行访问存储器
• 按信息的可保存性分类
  • 易失性存储器
  • 非易失性存储器

存储器的性能指标

• 存储容量
• 单位成本
  • 每位价格
• 存储速度
  • 数据传输率
  • 存取时间
  • 存取周期
  • 主存带宽

多级层次的存储系统

主存储器

SRAM芯片和DRAM芯片

• SRAM的工作原理
  • 双稳态触发器
  • 不需要再生
  • 速度快
  • 集成度低
  • 功耗大
  • 价格昂贵
• DRAM的工作原理
  • 刷新方式
    • 集中刷新
    • 分散刷新
    • 异步刷新
• DRAM芯片的读写周期
  • $\overline{RAS}$
  • $\overline{CAS}$
  • $\overline{WE}$
• SRAM和DRAM的比较
• 存储器芯片的内部结构
  • 存储体
    • 存储单元的集合
  • 地址译码器
  • I/O控制电路
  • 片选控制信号
  • 读/写控制信号

只读存储器

• 特点
  • 结构简单
  • 非易失性
• ⭐类型
  • MROM
  • PROM
  • EPROM
  • Flash ROM
  • SSD
  • UVEPROM
  • E$^2$PROM

主存储器的基本组成

多模块存储器

• 单体多字存储器
• 多体并行存储器
  • 高位交叉（顺序方式）
  • 地位交叉（交叉方式）
    • 交叉存取度

主存储器与CPU的连接

连接原理

主存容量的扩展

• 位扩展法
• 字扩展法
• 字位同时扩展法

存储芯片的地址分配和片选

• 线选法
• 译码器片选法

存储器与CPU的连接

外部存储器

磁盘存储器

• 优点
• 缺点
• 组成
  • 磁盘驱动器
    • 磁头
    • 盘片
  • 磁盘控制器
• 存储区域
  • 磁头数
  • 柱面数
  • 扇区数
    • ❗️❗️❗️每条磁道上的扇区数
• 磁记录原理
• 性能指标
  • 记录密度
  • 容量
  • 平均存取时间
  • 数据传输率
• 磁盘地址
  • 驱动器号
  • 柱面号
  • 盘面号
  • 扇区号
• 磁盘阵列
  • RAID0
  • RAID1
  • RAID2
  • RAID3
  • RAID4
  • RAID5

固态硬盘

• 块
• 页

相联存储器（Content Addressable Memory, CAM）

常用于页表管理方式中快表的实现。输入逻辑地址得到物理地址（如果命中）。