10.第3章计算机硬件系统-II(存储)课案.pptx

大学计算机基础 任 小 广 计算机学院611教研室 第3章 计算机硬件系统（II 存储） 上讲回顾 CPU结构及功能 ALU CU PC、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 大学计算机基础 2 上讲回顾 大学计算机基础 3 主要内容 3.1 计算机系统概论 3.2 计算机硬件系统核心——CPU 3.3 存储系统 3.4 总线 3.5 输入/输出系统 大学计算机基础 4 3.3 存储系统 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 大学计算机基础 5 3.3 存储系统 存储系统包括哪些？ 大学计算机基础 6 主存 辅存 寄存器 高速缓存 3.3 存储系统 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 大学计算机基础 7 CPU内 CPU直接交换数据 通过 主存与CPU交换数据 . 主要内容 3.1 计算机系统概论 3.2 计算机硬件系统核心——CPU 3.3 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 大学计算机基础 8 3.3.1 主存储器系统 主存储器（Memory） 大学计算机基础 9 内存 插槽 . 大学计算机基础 10 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 大学计算机基础 11 主存单元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 12 0000 0001 ……… . 3.3.1 主存储器系统 主存的结构 大学计算机基础 13 地址寄存器 数据寄存器 . 3.3.1 主存储器系统 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：BIOS 大学计算机基础 14 3.3.1 主存储器系统 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 大学计算机基础 15 . 3.3.1 主存储器系统 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 大学计算机基础 16 . 上讲回顾 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 大学计算机基础 17 3.3.2 辅存储器系统 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 大学计算机基础 18 3.3.2 辅存储器系统 外存实物 磁盘 软盘、硬盘 光盘 U盘、固态硬盘 大学计算机基础 19 磁盘 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 20 大学计算机基础 21 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 22 磁盘 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 大学计算机基础 23 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 . . 磁盘 工