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第3章 存储器系统 本章重点： 理解存储器的分类 存储器的层次结构：cache、内存、外存。掌握8086存储器的结构：存储器的物理地址，逻辑段概念，物理地址的计算。 掌握堆栈与堆栈操作。了解存储器与CPU的连接及存储芯片的扩展。 3.1 存储器概述 3.1.1 存储器的分类 1．按存储介质分类 （1）半导体存储器 （2）磁表面存储器 （3）光存储器 2．按存取方式分类 （1）随机存取存储器RAM（Random Access Memory） ① 静态随机存取存储器SRAM ② 动态随机存取存储器DRAM （2）只读存储器ROM(Read Only Memory) 3.1 存储器概述 3．按存储器在计算机系统中的作用分类 （1）主存储器 （2）外存储器 （3）高速缓冲存储器 （4）CMOS存储器 4．内存条（DRAM） （1）内存条的分类 ① SIMM(单列直插内存模块)：分30线和72线两种。 ② DIMM(双列直插内存模块)：分72线和168线。 ③ RIMM(高速率直插内存模块)：采用184线结构。 3.1 存储器概述 （2）主流内存条的类型 ① SDRAM内存条 ② DDRSDRAM内存条 ③ RDRAM内存条 3.1.2 存储器的主要性能指标 存储器的主要性能指标包括：存储容量、存取速度、可靠性及性能价格比。 3.1 存储器概述 3.1.3 存储系统的层次结构 为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾，通常把各种不同存储容量、不同存取速度的存储器，按一定的体系结构组织起来，形成一个统一整体的存储系统。 由高速缓冲存储器、内存储器、外存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓冲存储器和内存间称为Cache-内存层次，内存和外存间称为内存-外存层次。 三级存储系统总的效果是：存取速度接近于Cache水平，存储容量非常之大，整个价格也比较合理。其中快存主要为获取速度，使存取速度能和中央处理器的速度相匹配；辅存追求大容量，以满足对计算机的容量要求；内存则介于两者之间，要求其具有适当的容量，能容纳较多的核心软件和用户程序，还要满足系统对速度的要求。 3.2 8086存储器结构 3.2.1 存储器的组织 8086/8088系统的存储器空间以字节为单位储存信息。 每个存储单元地址由20位二进制数组成，地址从0开始编号，依次增1，为了书写方便，用5位十六进制数表示，其物理地址范围是00000H～FFFFFH，且地址码为无符号数。 存储器的容量是指存储器所具有的字节数，通常以210=1024B为基本单位，称为1KB。为了表示更大的容量，也使用MB(兆字节)，GB(吉字节)等为单位，其中： 1KB =210B=1024B 1MB=220B=1024KB 1GB=230B=1024MB 数据的存储格式 多字节数据存放方式 3.2 8086存储器结构 计算机通过存储单元的地址来访问其内容的。8086／8088CPU是16位的微处理器，访问时既可以按字节来操作，也可以按字来处理。一个字（即16位）占据连续的两个存储单元。 若将一个字存入存储器，需要遵循“小端方式”的规则，即： ① 一个字占据两个相邻的存储单元。 ② 低位字节存入低地址，高位字节存入高地址。 ③ 字的地址由低字节地址来表示，如字3456H的地址号为20000H。 同样，将一个双字存入存储器时，也需要遵循“小端方式”的规则 3.2 8086存储器结构 3.2.2 存储器分段和物理地址的形成 1．分段方法 存储器是计算机的重要组成部分，当要访问某个存储单元时，首先必须获得该单元的物理地址。 于8086地址总线为20条，可寻址的最大内存空间为220（1M）字节，其物理地址范围是00000H～FFFFFH。在8086中，CPU内部寄存器都是16位，直接寻址能力为216（64KB），地址范围是0000H～FFFFH。 8086／8088又把1MB的存储空间划分成若干个逻辑段，逻辑地址由段基址和偏移地址两部分组成。段的起始单元地址叫做段基地址(简称段基址)，它为16的整数倍。段基址存放于段寄存器CS，DS，SS，ES中。 每个逻辑段有相应的逻辑地址LA(Logical Address)，表示为：逻辑地址（LA）=段地址：偏移地址（EA）。 存储器的分段管理 物理地址和逻辑地址 逻辑地址 段地址说明逻辑段在主存中的起始位置 8086规定段地址必须是模16地址：xxxx0H 省略低4位0000B，段地址就可以用16位数据表示，就能用16位段寄存器表达段地址 偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移量 每段不超过64KB，偏移地址也可用16位数据表示 物理地址和逻辑地址的转换 段寄存器和逻辑段 各个逻辑段独立 各个逻辑段重叠 1