第四章 存储器

4.1概述

4.1.1存储器的分类

当今，存储器的种类繁多，从不同的角度对存储器可做不同的分类
1.按存储介质分类
存储介质是指能寄存“0”，“1”代码并能区分两种状态的物质或元器件，存储介质主要有半导体器件，磁性材料和光盘等。
（1）半导体存储器
存储元件由半导体器件组成的存储器称为半导体存储器
特点：体积小，功耗低，存取时间短
缺点：电源断开时，所存信息也消失，它是一种易失性存储器
分类：双极型（TTL）半导体存储器（高速） MOS半导体存储器（高集成度）
（2）磁表面存储器
磁表面存储器实在金属或塑料基体表面涂一层磁性材料作为记录介质，工作时磁层随载磁体高速运转，用磁头在磁层上进行读写操作，故称磁表面存储器。
磁体形状不同可分为：磁盘 磁带 磁鼓
特点：非易失性
（3）磁芯存储器
磁芯是由硬磁材料做成的环状元件，在磁芯中串有驱动线和读出线，这样便可进行读写操作。
优点：不易失的永久记忆存储器
缺点：体积大，工艺复杂，功耗大
（4）光盘存储器
光盘存储器是应用激光在记录介质（磁光材料）上进行读写的存储器
特点：非易失性。
优点：记录密度高，耐用性好，可靠性高，可互用性强。
2.按存取方式分类
（1）随机存储器（Random Access Memory,RAM）
RAM是一种可读写存储器
特点：存储器的任何一个单元的内容都可随机存取，而且存取时间与存储单元的物理位置无关
计算机系统主存都采用RAM
根据存储原理不同分类：
静态RAM（以触发器原理寄存信息）
动态RAM（以电容充放电原理寄存信息）
（2）只读存储器（Read Only Memory,ROM）
ROM是能对其存储的内容读出，而不能对其重新写入的存储器。
通常用它存放固定不变的程序，常数和汉字字库，甚至操作系统的固化
它与随机存储器可共同作为主存的一部分，统一构成主存的地址域
（3）串行访问存储器
如果对存储单元进行读写操作时，需按其物理位置的先后顺序寻找地址，则这种储存器称为串行访问存储器
3.按在计算机中的作用分
按在计算机系统中的作用不同，储存器主要分为主存储器，辅助存储器，缓冲存储器。
主存储器（主存）：它可以和CPU直接交换信息
特点：速度快，容量小，每位价格高
辅助存储器（辅存）：是主存的后援存储器，用来存放当前不用的程序和数据，它不能和CPU直接交换信息
特点：速度慢，容量大，每位价格低
缓冲存储器（缓存）：用在两个速度不同的部件中，例如CPU与主存之间可设置一个快速缓存，起到缓冲作用

4.1.2存储器的层次结构

存储器的三个主要性能指标：速度，容量和每位价格（位价）
一般来说，速度越高，位价越高，容量越大，位价越低，速度越慢

为了使他们的速度更好的匹配，在主存与CPU之间插入一种比主存速度更快，容量更小的高速缓冲存储器Cache
存储系统层次结构主要体现在缓存—主存和主存—辅存这两个存储层次上，如图

缓存——主存层次主要解决CPU和主存速度不匹配的问题，数据调动由硬件自动完成
主存——辅存层次主要解决存储系统的容量问题，数据调动由硬件和操作系统共同完成

4.2 主存储器

4.2.1概述

主存的基本结构实际如图

现代计算机的主存都由半导体集成电路构成，图中的驱动器，译码器和读写电路均制作在存储芯片中，而MAR和MDR制作在CPU芯片中，存储芯片和CPU芯片可通过总线连接。

1.主存中存储单元地址的分配
主存各存储单元的空间位置是由单元地址号来表示的，而地址总线是用来指出存储单元地址号的，根据该地址可读出或写入一个存储字。
2.主存的技术指标
主存的主要技术指标时存储容量和存储速度
（1）存储容量
存储容量是指主存能存放二进制代码的总位数，即
存储容量=存储单位个数x存储字长
它的容量也可用字节总数来表示，即
存储容量=存储单元个数x存储字长/8
（2）存储速度
存储速度是由存取时间和存取周期来表示的
存取时间又称为存储器的访问时间，是指启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需要的全部时间。
存取周期是指存储器进行连续两次独立的存储器操作所需的最小间隔时间，通常存取周期大于存取是时间
（3）存取器带宽
与存取周期密切相关的指标为存储器带宽，他表示单位时间内存储器存取的信息量，单位可以字/秒，字节/秒或位/秒表示
存储器的带宽决定了以存储器为中心的机器获得信息的速度
为提高存储器带宽，可采用以下措施：

• 缩短存取周期
• 增加存储字长
• 增加存储体

最后

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