我是靠谱客的博主 如意星星,最近开发中收集的这篇文章主要介绍计算机组成原理(主存储器),觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

主存储器的结构如上图
MAR中存储了要访问的单元的地址
MDR中存了要进行读写的值,读入还是读出由读写电路决定。

这个图反映了CPU和主存的联系

主存如何分地址
这里按字和字长寻址是难点:以下专门介绍

基本概念

位(bit)
位是电子计算机中最小的数据单位。每一位的状态只有两种:0或1,在硬件上利用高电压和低电压两种信号实现;

字节(Byte, B)
字节由8个位组成,它是存储空间的基本计量单位;


字由若干个字节组成。因此,字一定为字节的整数倍。字的位数称为字长(注意:字不等于字长乘以字节!字=字长×位)。比如一个8位的CPU,这里的8位指其字长为8为,即单位时间内可以处理8位二进制数,即一个字节数。现在的CPU大部分为64位,即单位时间内可以处理64位二进制数,即4个字节数;

地址线
用于传输地址信息的数据线,一根地址线可以通过高电平或低电平来区分1或0,因此一根地址线有两个状态:1或0,那么N根地址线可以表示2n个不同的状态。

寻址与寻址方式

什么是寻址?
寻址指当CPU请求数据时获得该数据在内存上的位置的过程。磁盘上存储的所有数据都会有一个可以区分的地址,这与其存放的位置相对应,当CPU请求数据时,硬盘的磁头需要根据其地址值移动到其放数据的地方读取或写入数据。

那么硬盘是如何编码数据保存的位置的?这里涉及到上文所述的字节的概念。磁盘每一个存储位置的最小单元都可以储存0或1,即一个位的内容,而磁盘将8个位设定为一个存储空间的基本单位。而在地址线上每一个地址的编号便对应的是一个存储空间的基本单位。

如何在地址线上用信号表示这个地址,这个问题引出了两个不同的寻址方式:按字节寻址和按字寻址。

按字节寻址
按字节寻址指一个地址线表示的数(即状态)与一个字节地址相对应。比如一台机器有30根地址线,如果按字节寻址,其寻址范围是2^30=1GB。注意这里用的单位是B,原因如上文所述,30根地址线对应的是磁盘中的存储空间的基本单位,即1B,8个字节。

按字寻址
计算机以此方式寻址时,每一个地址值指向了一个字,这里指向的便不是按字节寻址中的字节了。如前文所述对字的定义,一个字里面有任意个字节,那么计算机如何直到其地址指向的到底是字中的第几个字节呢?这便需要地址线中分出一部分标出其所指的到底是字中的第一个字节,还是第二个,亦或是其他。比如一个计算机有30根地址线,如果按字寻址,其字的字长为64位的话,那么每个字有4个字节,4个字节用二进制编码需要两位来区分(比如第1、2、3、4个字节分别为00,01,10,11)因此真正用来表示字的位置的地址线有30-2=28根,其寻址的范围是2^28=256MW。注意这里单位为W表示一个字。

最后

以上就是如意星星为你收集整理的计算机组成原理(主存储器)的全部内容,希望文章能够帮你解决计算机组成原理(主存储器)所遇到的程序开发问题。

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