10. 第3章 计算机硬件系统-II(存储).pptx

大学计算机基础第3章 计算机硬件系统（II 存储）任 小 广计算机学院611教研室上讲回顾大学计算机基础CPU结构及功能ALUCUPC、IR、ID、OC寄存器组CPU内部总线CPU工作流程指令周期、时钟周期指令执行步骤如：取指令 ? 译码 ? 执行 ? 写结果上讲回顾大学计算机基础主要内容大学计算机基础3.1 计算机系统概论3.2 计算机硬件系统核心——CPU3.3 存储系统3.4 总线3.5 输入/输出系统3.3 存储系统控制器控制流输入设备运算器输出设备存储器大学计算机基础数据流大学计算机基础冯.诺依曼体系结构第二大特点指令和数据都存储在存储器中3.3 存储系统高速缓存寄存器主存辅存大学计算机基础存储系统包括哪些？3.3 存储系统CPU内CPU直接交换数据通过主存与CPU交换数据大学计算机基础.层次结构按与CPU的远近关系分层为什么需要分层呢？ 不同层有不同的特点上层速度快、容量小、 每位成本贵下层速度慢、容量大、 每位成本低主存储器以上层的 存储内容断电即丢失主要内容大学计算机基础3.1 计算机系统概论3.2 计算机硬件系统核心——CPU3.3 存储系统3.3.1 主存储器系统3.3.2 辅存储器系统3.3.3 高速缓存3.4 总线3.5 输入/输出系统3.3.1 主存储器系统内存插槽大学计算机基础.主存储器（Memory）大学计算机基础……内存3.3.1 主存储器系统主存的抽象主存单元：可存放一段信息的单元（或位置） 每个存储单元存储一个字节（8位）的数据字节组合成字存储容量：主存单元的个数即包含多少个字节主存单学计算机基础……内存3.3.1 主存储器系统主存的抽象主存单元存储容量主存地址：每个主存单元有一个编号 编号从0开始，依次加1地址码的长度决定系统支持的最大主存容量内存访问：通过主存地址对主存单元数据进行读写字节、字、。。。……大学计算机基础.3.3.1 主存储器系统地址寄存器数据寄存器大学计算机基础.主存的结构3.3.1 主存储器系统大学计算机基础主存的分类易失性存储器（断电信息丢失）RAM（Random Access Memory）随机访问存储器既能写入也能读出访问时间与所访问存储单元的位置无关实例：DRAM DIMM（电容存储，需不断刷新）非易失性存储器（断电信息不丢失）ROM（Read Only Memory）只读存储器只能读，不能写存放一些重要的系统程序，它们是制造时由厂家用专门设备写入的实例：BIOS3.3.1 主存储器系统大学计算机基础.主存的性能指标容量bit(b)位Byte(B)字节KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB访问时间对内存进行一次读或写操作所需的时间。即读、写周期存储周期连续启动两次独立存储操作的最小间隔 3.3.1 主存储器系统大学计算机基础.主存故障(/出错)现象：0变1，1变0原因电源线的尖峰电压，高能粒子冲击故障类型瞬时故障：可检测、可恢复永久故障：可检测、但不可恢复检测/纠错基本思想：冗余具体方法：奇偶码校验，汉明码校验等 上讲回顾大学计算机基础存储系统存储层次结构主存抽象：单元、容量、地址结构：MAR、MDR分类：易失性、非易失性性能指标：容量、访问时间、存储周期3.3.2 辅存储器系统大学计算机基础属于外部设备的范畴又称外存储器，用于存放需长期保存的程序或数据特点容量大、每位价格低、可靠性高永久保存信息、速度慢不能与CPU直接交换信息，程序或数据需要使用时必须首先被调入内存3.3.2 辅存储器系统大学计算机基础外存实物磁盘软盘、硬盘光盘U盘、固态硬盘磁盘读写头磁盘大学计算机基础由驱动器和磁盘组成，它们被封装在一个密闭的金属腔体中驱动器：带动磁盘旋转并完成对磁盘的读写磁盘：表面涂有磁性材料，通过电子方法控制磁表面的磁化来记录0和1大学计算机基础磁盘工作原理0与1由磁盘表面磁性材料颗粒的磁极表示读写通过磁头完成磁头：缠绕着导电线圈的铁芯读信息：读磁头通过磁化区域产生感应电流写信息：写磁头通正/负电，磁化磁头下的磁面大学计算机基础磁盘磁道扇区柱面磁盘容量(B) = 磁面数×柱面数×扇区数×扇区字节数 大学计算机基础..结构磁道：每个记录面划分有相同数目的同心圆扇区：每个磁道划分的固定长度的区域柱面：位于同一半径的磁道的合称磁盘大学计算机基础工作流程寻道磁盘臂沿径向移动找到数据在那个磁道旋转等待磁盘旋转对应的扇区移动到对应磁面的磁头传输数据磁盘大学计算机基础硬盘接口个人计算机传统：IDE目前主流：SATA服务器SCSI磁盘循环分布数据；大容量、高带宽、不容错纯复制，做镜像；防磁盘大故障，代价高循环分布数据+多个冗余盘（海明校验）；代价太大小粒度循环数据+1个冗余盘（奇偶校验）；适合媒体大粒度循环数据+1个冗余盘（奇偶校验）；多请求在R