計算機組成原理-0911370111

1、計算機組成原理0911370111 -管凌飛存儲器 概述 主存儲器 高速緩沖存儲器 輔助存儲器存儲器概述存儲器的地位不斷上升1、存儲器的運行速度對計算機運行速度有很大影響。2、DMA方式提高了存儲器的地位。3、存儲器是多處理機系統(tǒng)信息交換的重要渠道。一、存儲器分類1、按存儲介質(zhì)分類 半導(dǎo)體存儲器：TTL、MOS體積小、功耗低、存取時間短、易失性。體積小、功耗低、存取時間短、易失性。 磁表面存儲器：磁盤、磁帶、磁鼓 磁芯存儲器：硬磁材料的環(huán)狀元件 光盤存儲器：激光、磁光易易失失非非易易失失一、存儲器分類2、按數(shù)據(jù)保存方式分類 隨機存儲器（Random Access Memory） 易失性易失性

2、靜態(tài)隨機存儲器、動態(tài)隨機存儲器 只讀存儲器（Read Only Memory） 非易失性非易失性 掩膜型只讀存儲器（ROM）、可編程只讀存儲器（PROM）、可擦除可編程只讀存儲器（EPROM）、電可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM）、閃速存儲器（Flash Memory）一、存儲器分類可擦除可編程只讀存儲器可擦除可編程只讀存儲器一、存儲器分類Flash存儲器存儲器一、存儲器分類關(guān)于閃存 Flash-ROM已經(jīng)成為了目前最成功、最流行的一種固態(tài)內(nèi)存，與EEPROM 相比具有讀寫速度快，而與RAM相比具有非易失、以及價廉等優(yōu)勢。 Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術(shù) 芯片內(nèi)執(zhí)行

3、（XIP，eXecute In Place），不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR flash讀速度較快，寫入和擦除速度較慢。 1989年東芝公司發(fā)表了NAND flash 技術(shù) NAND 結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快，這也是為何所有的U盤都使用NAND閃存做為存儲介質(zhì)的原因。應(yīng)用NAND的困難在于閃存和需要特殊的系統(tǒng)接口。接口復(fù)雜。一、存儲器分類3、按數(shù)據(jù)存取方式分類隨機存儲器直接訪問：訪問時間不隨訪問位置而變化。內(nèi)存串行訪問：訪問時間隨訪問位置而變化。磁帶（順序訪問）部分串行訪問：介于上述二者之間磁盤一、存儲器分類4、按在計算機中的作用 主存儲器

4、 輔助存儲器 高速緩沖存儲器Cache主主 存存輔輔 存存其他能夠存儲數(shù)據(jù)的位置：寄存器、控制存儲器、硬盤高速緩存一、存儲器分類(總結(jié))磁盤、磁帶、光盤磁盤、磁帶、光盤 高速緩沖存儲器（高速緩沖存儲器（CacheCache）Flash MemoryFlash Memory存存儲儲器器主存儲器主存儲器輔助存儲器輔助存儲器MROMMROMPROMPROMEPROMEPROMEEPROMEEPROMRAMRAMROMROM靜態(tài)靜態(tài) RAMRAM動態(tài)動態(tài) RAMRAM二、存儲器的層次結(jié)構(gòu)1、存儲器各層位置及特點低低CPU主主存存硬硬盤盤光盤光盤磁帶磁帶控制器運算器寄存器寄存器cache二、存儲器的層次

5、結(jié)構(gòu)1、存儲器各層位置及特點高高低低小小大大快快慢慢輔存輔存寄存器寄存器緩存緩存主存主存磁盤磁盤光盤光盤磁帶磁帶光盤光盤磁帶磁帶速度速度容量容量 價格價格 位位CPUCPU主機主機二、存儲器的層次結(jié)構(gòu)2、兩個主要層次 緩存主存層次主要解決速度匹配和成本問題 主存輔存層次主要解決速度、容量、成本問題主存儲器1、主存的基本結(jié)構(gòu)存儲體存儲體驅(qū)動器驅(qū)動器譯碼器譯碼器MARMAR控制電路控制電路讀讀寫寫電電路路MDRMDR地址總線地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線讀讀寫寫主存的技術(shù)指標 存儲容量：主存能存放的二進制數(shù)的總位數(shù)存儲器容量存儲單元個數(shù)存儲字長 存儲速度： 存取時間：啟動一次存儲器操作到完成操作的時間。

6、也叫做訪問時間。分為讀出時間和寫入時間。 存取周期：進行兩次連續(xù)存儲器操作間的最小間隔。MOS型為100ns，TTL型為10ns。 存儲器帶寬：單位時間內(nèi)存儲器存取的信息量（字節(jié)/秒、字/秒、位/秒）。如存取周期是500ns每個存取周期可訪問16位則帶寬是32M位/秒1. 靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）基本單元電路（一個二進制存儲位）舉例讀寫時序2. 動態(tài)隨機存儲器（DRAM）基本單元電路（一個二進制存儲位）舉例讀寫時序刷新隨機存儲器（RAM）DRAMSRAM存儲原理集成度芯片引腳功耗價格速度刷新電容觸發(fā)器高低少多小大低高慢快有無主存緩存3、靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM比較隨機存儲器（RAM）提高訪存速

7、度的措施 調(diào)整主存結(jié)構(gòu) 單體多字 多體并行 采用高速存儲器部件 采用高速緩沖存儲器構(gòu)成 cache主存 層次高速緩沖存儲器一、概述1、問題的提出解決CPU訪存優(yōu)先級低于I/O的問題解決CPU和存儲器速度差異的矛盾理論基礎(chǔ)：局部性原理時間局部性原理空間局部性原理硬磁盤的歷史 最早的硬盤 1956年9月IBM, 第一臺磁盤存儲系統(tǒng)IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）隨機存儲，5MB，共使用了50個直徑為24英寸的磁盤，主要用于飛機預(yù)約、自動銀行、醫(yī)學(xué)診斷及太空領(lǐng)域內(nèi)。 1968年IBM, “溫徹斯特/Winche

8、ster”技術(shù) “密封、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向移動，磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動的盤片上方，而不與盤片直接接觸” 1973年，IBM公司制造出了第一臺采用“溫徹期特”技術(shù)的硬盤，目前硬盤大多是此技術(shù)的延伸。 硬磁盤的歷史 富士通的8寸硬盤，3600轉(zhuǎn)，2.8GB，92年出品 基本概念n磁盤機磁盤機n記錄面記錄面 surfacesurfacen磁頭磁頭 headheadn磁道磁道 tracktrackn柱面柱面 cylindercylindern扇區(qū)扇區(qū) sectorsector 磁盤地址磁頭磁頭磁盤機號記錄面號塊號/扇區(qū)塊內(nèi)地址 基本概念n磁盤機磁盤機n記錄面記錄面 surfacesu

9、rfacen磁頭磁頭 headheadn磁道磁道 tracktrackn柱面柱面 cylindercylindern扇區(qū)扇區(qū) sectorsector 磁盤地址磁頭磁頭磁盤機號記錄面號塊號/扇區(qū)塊內(nèi)地址相鄰數(shù)據(jù)存放于相鄰數(shù)據(jù)存放于同一柱面的不同同一柱面的不同磁道還是同一盤磁道還是同一盤片的不同的磁道片的不同的磁道 格式化容量 扇區(qū)容量S 磁道容量T 每道扇區(qū)數(shù)n S 柱面容量C 記錄面數(shù)m T 單盤容量 P 每面磁道數(shù)t T 磁盤容量D = m t n S 記錄面數(shù)每面磁道數(shù)每道扇區(qū)數(shù)每扇區(qū)字節(jié)數(shù) 非格式化容量非格式化容量記錄面數(shù)記錄面數(shù) 每面磁道數(shù)每面磁道數(shù) 每道信息量每道信息量記錄面數(shù)記錄面數(shù)道密度道密度（最?。┉h(huán)半徑（最?。┉h(huán)半徑位密度位密度道長道長磁盤容量計算磁盤磁