計算機組成原理存儲器

1、計算機組成原理，講座：嚴俊華存儲子系統(tǒng)，存儲子系統(tǒng)，主要知識點：掌握存儲的分類，存儲系統(tǒng)的層次結構，掌握存儲單元之間的關系，存儲容量，地址線和數據線3。掌握使用半導體存儲器芯片組作為主存儲器的方法，了解輔助存儲器的工作原理。掌握ache和虛擬存儲器的工作原理，重點是半導體存儲器。存儲系統(tǒng)的層次結構，各種存儲器的特點，主存的組織方式(與中央處理器的連接方式)，緩存，虛擬內存，難點：主存的組織方式，主存和虛擬內存的工作原理，存儲系統(tǒng)的層次結構，三級存儲系統(tǒng)：大容量，快速度，低成本，中央處理器，緩存，主存，外部存儲器，速度快，成本不能低；因此，在一個存儲系統(tǒng)中經常使用幾個不同的存儲器來形成多級存儲系

2、統(tǒng)，以滿足系統(tǒng)要求。主存儲器(存儲器)、輔助存儲器(外部存儲器)、高速緩存，它存儲系統(tǒng)層次結構并主要存儲當前由中央處理器使用的程序和數據。速度快，容量有限，存儲大量備份程序和數據。速度慢，容量大，可在短時間內多次存儲中央處理器使用的程序和數據。速度快，容量小，物理內存和虛擬內存主內存-外部內存級別：增加容量中央處理器主內存外部內存：為虛擬內存提供條件虛擬內存：使主內存空間和部分外部內存空間成為邏輯地址空間。用戶使用邏輯地址空間來編程，操作系統(tǒng)執(zhí)行與程序調度、內存空間分配、地址轉換等相關的工作。存儲系統(tǒng)的層次結構，按存儲機制分類的半導體存儲器靜態(tài)存儲器：使用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲信息的動態(tài)存儲器；磁表

3、面存儲器利用電容存儲電荷來存儲信息：利用磁層上不同方向的磁化區(qū)域來表達信息，具有容量大、無損讀出、信息長期存儲和速度慢等優(yōu)點。光盤存儲器利用光點的有無來指示信息、存儲器分類和隨機存取存儲器的存取方式：存儲器中的任何單元都可以根據地址進行存取，存取時間與地址單元無關，內存：MROM、可讀可寫、只讀但不可寫、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、用戶不能編程、用戶可以編程一次、可編程只讀存儲器、用戶可以編程多次、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀

4、存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器存取時間與數據位置、等待操作、平均等待時間、讀/寫操作、兩步操作、速度指數、(毫秒)、數據傳輸率、(字節(jié)/)、存儲器分類有關，當直接存取存儲器(DM)被存取時，讀/寫單元首先直接指向一個小區(qū)域，然后依次在該區(qū)域中搜索。存取時間與數據位置、三步操作、定位(尋道)操作、等待(旋轉)操作、讀/寫操作、速度指數、平均定位(尋道)時間、平均等待(旋轉)時間、數據傳輸速率(位/秒)、存儲器分類、關聯存儲器有關：它是一種基于數據的特殊存儲器。當寫入數據時，CAM可以自動選擇一個

5、未使用的空單元進行存儲。當讀取數據時，CAM同時將所有存儲單元中的數據與給定的數據進行比較，并標記合格的數據。比較是同時進行的，因此讀取速度比基于地址的讀寫速度快。主存儲器分類，隨機存取存儲器隨機存取存儲器：可讀和可寫，只讀存儲器只讀存儲器：通常是只讀的，不會在電源故障時丟失，隨機存取存儲器隨機存取存儲器要求組件具有以下存儲器特征：有兩種穩(wěn)定狀態(tài)；在外部信號的激勵下，這兩種穩(wěn)定狀態(tài)可以無限期地相互轉換；在外部信號的激勵下，可以讀出兩種穩(wěn)定狀態(tài)；儲存可靠。半導體隨機存取存儲器元件可分為兩類：靜態(tài)隨機存取存儲器，只要電源通電，它就能保持兩種穩(wěn)定狀態(tài)之一。動態(tài)隨機存取存儲器：除了電源，它必須定期動態(tài)

6、刷新，否則信息會丟失。只讀存儲器，屏蔽模型只讀存儲器MROM可編程只讀存儲器PROM電可擦除可編程只讀存儲器EEPROM閃存，1，存儲器，1。掩碼模型只讀存儲器MROM表示0和1，有或沒有組件。當MROM芯片離開工廠時，它已經寫入了信息，在需求很大且不需要重寫的情況下無法重寫。只讀存儲器，2。當可編程只讀存儲器PROM離開工廠時，其內容全部為1。用戶可以用一個特殊的可編程只讀存儲器寫入器來寫入信息。一旦被寫入，它就不能被重寫(也就是說，它只能被寫入一次)，所以它也被稱為一次性可編程只讀存儲器。熔絲型可編程只讀存儲器，3。eprom:可擦除可編程ROM紫外EPROM(紫外可擦除可編程rom)紫外

7、擦除(有一個應時窗，重寫時應置于一定波長的紫外燈下，照射一定時間后全部擦除，EPROM有兩個問題： A。紫外燈擦除時間長。它只能作為一個整體被擦除，但不能重寫單個單元或位，只讀存儲器。4.當電可擦只讀存儲器在線時，它可以被一個特殊的高壓寫入器擦除幾次。支持數據塊擦除5。閃存E2PROM，又稱閃存，是在EEPROM基礎上發(fā)展起來的一種新型電可擦可編程非易失性存儲器。特點：高密度/非易失性/讀取/在線重寫；它具有隨機存儲器和只讀存儲器的特點，可以代替軟盤和硬盤。擦除次數可達10萬次以上。讀取時間小于10納秒。內存性能指數，訪問時間：內存從內存接收讀或寫地址和讀(寫)信息所需的時間。存取周期時間：指

8、連續(xù)開始兩次獨立的內存操作(例如，兩次連續(xù)讀取)所需的最短時間。也稱為訪問總線寬度，即一次可以訪問的數據位或字節(jié)數。內存帶寬：也稱為數據傳輸速率，它每秒鐘從內存中讀取信息，通常以字節(jié)/秒表示。帶寬BM:是指每秒訪問的二進制位數。如果調制解調器=500納秒，功率=16位，調制解調器=16/0.5=32兆位/秒，有必要改進調制解調器：以便調制解調器使功率增加存儲體。內存性能指數，容量：指計算機存儲信息的能力，即二進制信息的最大數量。B或B表示信息的可靠保存、非易失性和可替換的主動存儲器：例如，半導體存儲器只能通過電源來存儲信息。被動存儲器：斷電后，磁盤和磁帶等輔助存儲器中的信息不會丟失。非易失性：

9、斷電時信息不會丟失結論：評估存儲器的三個基本指標：容量、成本、存取速度、主存儲器的組成、半導體存儲結構和存儲芯片的主要部分用于存儲信息。地址解碼電路根據輸入的地址碼選擇芯片中的特定存儲單元，讀寫控制邏輯選擇存儲芯片來控制讀寫操作和存儲體。每個存儲單元都有一個唯一的地址。能夠存儲1位(位芯片結構)或多位(字芯片結構)二進制數據的芯片的存儲容量與地址和數據線的數量有關：芯片的存儲容量為2MN，存儲單元的數量為m，芯片的地址線的數量為n，芯片的數據線的數量為23，存儲體為，單元地址，000 001.存儲單元、存儲容量、存儲體、地址線：決定存儲器存儲容量的數據線：通過一次訪問存儲器獲得的數據位的數量，

10、地址解碼電路，1。解碼器：將每個輸入二進制碼轉換成相應的輸出高電平和低電平信號，地址解碼電路，25。解碼輸出在高電平有效，而解碼輸出在低電平有效。地址解碼電路，2-4個解碼器，y0y1y2y3、a1a0en、引腳功能圖，1。解碼器：地址解碼結構，單解碼結構，雙解碼結構，雙解碼可以簡化解碼結構，主要用于芯片設計，芯片選擇和讀寫控制邏輯，芯片選擇終端。當有效時，輸出芯片中的數據，控制端對應系統(tǒng)的讀控制線寫WE*控制寫操作。當有效時，數據進入芯片中控制端對應的系統(tǒng)的寫控制線、主存組織和主存組織，主要包括：M的邏輯設計、M的刷新、主存與中央處理器的連接、主存的驗證、主存組織、主存設計的一般原則：主存與

11、中央處理器的連接：數據線、地址線和控制線；駕駛能力；存儲器芯片類型選擇；內存芯片和中央處理器之間的時序；存儲器的地址分配以及用于芯片選擇和解碼的行和列選擇信號的產生；主記憶組織；存儲芯片的數據線；存儲芯片的地址線；芯片選擇端存儲芯片的讀寫控制線；位擴展方法用于數據線的連接字擴展方法用于地址線的連接字同時擴展方法，主存儲器組織，1。位擴展法當芯片容量與主存容量相同，但位數不足時，稱為位擴展。位擴展法的要點：“位的并行連接”:每個芯片的數據線與CPU數據線對應的位應拼接在一起，并共享一個芯片選擇信號。例1:八個8K*1芯片構成8K*8存儲器，位擴展法構成1K*16存儲器；示例2:四個1K*4 21

12、14芯片構成1K*16存儲器。主存組織，2。字擴展模式當芯片的字長與主存儲器的字長相同，但容量不足時，需要用幾個存儲芯片組成一個容量較大的存儲器，這叫字擴展。字擴展法的要點：每個芯片的數據線與CPU數據線的相應位串聯，每個芯片的芯片選擇線應分開，并與CPU地址總線的高位地址解碼的芯片選擇信號連接。示例3:使用英特爾2114(1K*4)芯片形成4K*4存儲器。1.計算分析：2114規(guī)格為1K*4，有10條芯片地址線(A9A0)、4條數據線、12條系統(tǒng)地址線(A11A10為芯片線選擇)和4條數據線。A11A 10 A9 A8 A7a 6 A5A 4A 3A 1A 0 0 0 0 0 1 0 1 0

13、 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1、000 - 3FF 1K、400 - 7FF 1K、800 - BFF 1K、C00-FFF 1K、2。芯片選擇和地址分析：用字擴展法構成4K*4存儲器。例4: 64K8位內存連接圖由16K8位芯片的字擴展法組成。分析：應使用四個芯片，四個芯片的數據端應與數據總線D0D7相連；地址總線的低位地址A0A13與每個芯片的14位地址端子相連；兩位高位地址A14和A15通過解碼器與四個芯片選擇端相連，通過字擴展法形成64K8存儲空間。主存儲器的主存儲器組織和邏輯設計需要解決：芯片選擇地址分配和芯片選擇邏輯信號線之

14、間的連接示例5:通過使用2114(1K4)靜態(tài)隨機存取存儲器芯片形成4K8容量的存儲器。地址總線A15A0、雙向數據總線D7D0、讀/寫信號線R/W.給出了芯片地址分配和芯片選擇的邏輯，并繪制了M框圖和主存組織。碼片的數量是通過擴展比特數，然后擴展單元數，然后擴展比特數來計算的。兩個1k4、1k8、四個1k8、4k8、8、四個1k4、4k4、兩個4k4、4k8，主存儲器組織，地址分配芯片內部的尋址系統(tǒng)(二次解碼)，芯片外部的地址分配和芯片選擇邏輯，為芯片分配哪些地址以找到芯片內部的存儲單元，以及哪些地址形成芯片選擇邏輯以找到芯片，存儲器空間分配：4KB存儲器占據16位地址空間(64KB)中的任

15、何連續(xù)間隔。需要12位地址：4kb，a15a12a11a10a9a0，a11a0，0000，任意值，0011，0111，1011，0100，1000，1100，1111，芯片選擇，芯片地址，分配給芯片的低位地址，形成芯片選擇的高位地址芯片選擇信號芯片選擇邏輯，1k，1k，1k，9a0，a9a0，a9a0，cs0，CS1(2)擴展單元的數量，(3)連接控制線以形成芯片選擇邏輯電路。假設內存芯片和地址解碼器的引腳如圖所示，試著回答以下問題：(1)如果需要形成一個8K8內存，需要多少芯片？內存占用一個連續(xù)的地址空間，起始地址為E1000H。如果采用全地址解碼法，試著畫出內存系統(tǒng)和中央處理器之間的電路

16、連接圖。(2)嘗試寫出每個內存芯片的地址空間。主存組織，主存組織，工作：設計一個半導體存儲器，其中只讀存儲器區(qū)域為4KB，選擇只讀存儲器芯片(4KB位/片)；內存區(qū)域為3KB，選擇內存芯片(2KB/芯片和1K4位/芯片)。地址總線A15A0、雙向數據總線D7D0、讀/寫線讀寫.要求：給出芯片地址分配和芯片選擇的邏輯公式，并繪制M邏輯框圖(各芯片信號線與芯片選擇邏輯電路的連接，芯片選擇信號在低電平有效)。作業(yè)：內存由8K*8位只讀存儲器芯片和8K*4位隨機存取存儲器芯片組成，按字節(jié)尋址。臨時內存地址為2000H7FFFH，只讀存儲器地址為C0000HFH。要求：計算需要多少芯片？繪制內存及其與中央處理器連接的設計框圖。計算每個芯片的地址范圍。動態(tài)m:電荷定期添加到電容器的主存儲器組織、主存儲器組織、刷新定義和原因定義。原因：動態(tài)存儲器依靠電容充電來存儲信息。平時沒有電源，電容充電時間長了會放電，所以需要定期給電容充電，保持信息不變。注意刷新和重寫的區(qū)別、主存組織、動態(tài)M的最大刷新間隔：在此期間，所有動態(tài)單元必須刷新一次。