《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課件第14章 存儲(chǔ)器

第14章存儲(chǔ)器教學(xué)目的：本章介紹微計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器系統(tǒng)的組成及現(xiàn)代常用存儲(chǔ)技術(shù)。

教學(xué)重點(diǎn)：存儲(chǔ)器體系的層次結(jié)構(gòu)。高速緩沖存儲(chǔ)器與虛擬存儲(chǔ)器的主要異同點(diǎn)。14.1微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的組成14.1.1存儲(chǔ)器體系的層次結(jié)構(gòu)圖14.1存儲(chǔ)器體系的層次結(jié)構(gòu)示意圖

第一級(jí)存儲(chǔ)器——CPU芯片內(nèi)的寄存器組。第二級(jí)存儲(chǔ)器——高速緩沖存儲(chǔ)器。第三級(jí)存儲(chǔ)器——主存儲(chǔ)器。第四級(jí)存儲(chǔ)器——外部（也稱為輔助）存儲(chǔ)器。外部存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介磁盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器U盤存儲(chǔ)器

14.1.2CPU與存儲(chǔ)器芯片的連接1.32位存儲(chǔ)器的組成與控制方式圖14.232位存儲(chǔ)器的組成示例 2.不同字節(jié)數(shù)據(jù)的訪問控制圖14.332位與8位數(shù)據(jù)端口轉(zhuǎn)換電路原理14.1.3內(nèi)存條

簡(jiǎn)要介紹其發(fā)展概況及各代特點(diǎn)。1）SDRAM（SynchronousDRAM）2）DDRSDRAM3）DDR2SDRAM4）DDR3SDRAM5）DDR4SDRAM

14.2高速緩沖存儲(chǔ)器Cache

14.2.1高速緩沖存儲(chǔ)器Cache簡(jiǎn)介

為了使CPU與主存之間的速度匹配，在CPU和主存間增加一個(gè)容量小但速度高的存儲(chǔ)器，就可實(shí)現(xiàn)既提高了訪問存儲(chǔ)器的速度，又提高了性價(jià)比的目的。14.2.2Cache的結(jié)構(gòu)與工作原理

Cache的硬件基本結(jié)構(gòu)與原理框圖如圖14.5所示。圖14.5Cache的基本結(jié)構(gòu)與原理框圖

14.2.3Cache的讀寫方法Cache的基本操作有讀和寫，其衡量指標(biāo)為命中率，它表示CPU在Cache中能夠找到CPU要執(zhí)行指令的概率。1）讀方法2）替換方法3）寫方法14.2.4Cache的發(fā)展14.3虛擬存儲(chǔ)器14.3.1虛擬存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介虛擬存儲(chǔ)器是一種在主存不變的情況下，通過軟件和硬件結(jié)合，擴(kuò)大用戶可用存儲(chǔ)空間的技術(shù)。它是由負(fù)責(zé)信息劃分以及主存—外存之間信息傳輸?shù)妮o助硬件（用于把虛擬地址轉(zhuǎn)換成實(shí)地址）和操作系統(tǒng)中的存儲(chǔ)管理軟件所組成的虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。虛擬存儲(chǔ)器涉及的三個(gè)地址空間及相應(yīng)地址分別如下：虛擬地址空間：是用戶編程時(shí)所用的地址空間.主存（內(nèi)存）地址空間：又稱為實(shí)存地址空間，是存儲(chǔ)、運(yùn)行程序的空間，其相應(yīng)地址稱為主存物理地址，或者實(shí)地址。輔存（外存）地址空間：即磁盤存儲(chǔ)器的地址空間，是用來存放程序的空間，其相應(yīng)地址稱為輔存地址，或者磁盤地址。14.3.2虛擬存儲(chǔ)管理方案

1）分段存儲(chǔ)管理2）分頁(yè)存儲(chǔ)管理3）混合存儲(chǔ)管理14.3.3虛擬存儲(chǔ)器與Cache的主要異同點(diǎn)

引入虛擬存儲(chǔ)器是為了解決內(nèi)存與外存之間的容量差距，引入Cache是為了解決內(nèi)存與CPU的速度差距。CPU可以直接訪問Cache，卻不能直接訪問外存。Cache每次傳送的信息塊是定長(zhǎng)的，一般只有幾十字節(jié)，讀/寫速度快；而虛擬存儲(chǔ)器的信息塊可以是幾百或者幾千字節(jié)，讀/寫速度比較慢。虛擬存儲(chǔ)器是由操作系統(tǒng)的管理軟件和一些輔助硬件結(jié)合進(jìn)行信息塊的劃分和調(diào)度，而Cache全部由輔助硬件實(shí)現(xiàn)