微型计算机原理与组成-第5章　储存系统.ppt

第5章　存储系统 5.1 存储器与存储体系概述 5.2 主存储器 5.3 高速缓冲存储器 5.4 虚拟存储器 5.5 PC系列机中的主存储器 本章小结 5.1 存储器与存储体系概述  存储器一般指存储信息的硬件器件。存储体系（系统）是指由各具特色、不同类型的存储器构成相互依存、相互支持的多个层次，以及与此相关的软、硬件。 5.1.1存储器的分类 1. 按存储介质分 按存储介质可以将存储器分为三种：半导体存储器、磁表面存储器和光存储器。 2. 按存取方式分 按照存储器的存取可方式分为随机存取（读写）存储器、只读存储器、顺序存取存储器和直接存取存储器等。 3．按信息的可保护性分 根据存储器信息的可保护性可将存储器分为易失性存储器和非易失性存储器。 4. 按所处位置及功能分 根据存储器所处的位置可分为内存和外存。 位于主机内部，具有总线地址，可以被CPU直接访问的存储器，称为内存。 计算机运行时，内存与CPU频繁交换数据，是存储器中的主力军，又称主存。 位于主机外部，被视为外设的存储器，称为外存。由于外存的数据只有调入内存， CPU才能应用，起着后备支援的辅助任务，故又称为辅存。 半导体ROM、RAM用于主存，磁盘、光盘、磁带等存储器常用于外存。  5.1.2 存储体系与层次结构 1．计算机对存储系统的要求 为了组成功能完善、高效运行、安全可靠、价格合理的机器，通用计算机一般对存储系统提出如下要求：  ①存储容量大。 ②读写速度快。 ③价格低。 ④有支持系统启动和开发的能力。 ⑤具有后备存储能力。 ⑥安全可靠。  2．存储体系的形成 5.1.3 存储器主要性能指标 1. 存储容量 存储容量是存储器可以存储的二进制信息的数量。 2. 存取时间与存取速度 存储器存取时间是完成一次存储器读/写操作所需要的时间，也称读写时间，对于内存和外存其具体定义有很大的差异。 3．价格 4．可靠性 5.2 主存储器 主存储器又称内存，通常由半导体存储器构成。通用微型计算机包含只读存储器ROM，支持基本的监控和输入/输出管理；随机存取存储器RAM，面向用户。 5.2.1 主存储器芯片的基本组成 存储器芯片由存储体，地址接口电路，读写控制接口电路和数据接口电路等部分组成。 5.2.2 只读存储器ROM 只读存储器ROM是主存的重要部分之一，用于存放微程序、监控程序、固定程序、字母符号、汉字符号点阵等系统级信息。 1. 普通ROM 2. 可编程ROM（PROM） 3. 光可擦可编程ROM（EPROM） EPROM是在普通ROM型的MOS开关管源极下面，串接另一个由擦写操作控制的特殊的MOS开关管制成。 4. 电擦除可编程ROM（E2PROM） 5．快擦写存储器Flash Memory 近年来，推出一种新型快擦写存储器——Flash Memory，又称闪速存储器 。 5.2.3 随机存储器RAM 1. 静态RAM（SRAM） 静态RAM可用双极型或MOS等不同工艺制成。 双极型静态RAM的工作速度快、功耗大、价格高，而MOS型静态RAM集成度高、价格低、功耗小、速度较慢。 两者的共同之处在于都使用“触发器”作为记忆元件。 2. 动态RAM（DRAM） 动态RAM多由MOS工艺制造，特点是采用电容做记忆元件。 5.3 高速缓冲存储器 5.3.1 Cache工作原理 5.3.2 Cache工作过程 5.3.3地址映象 为了把信息放到Cache中，必须应用某种函数把主存地址映象到Cache中定位，称作地址映象。 1．直接映象 每个主存地址映象到Cache中的一个指定地址的方式称为直接映象。 2．全相联映象 主存中的每一个字块可映象到Cache任何一个字块位置上，这种方式称为全相联映象。 3．组相联映象 组相联映象方式是全相联映象和直接映象的一种折中方案。这种方法将存储空间分成若干组，各组之间是直接映象，而组内各块之间则是全相联映象。 5.3.4 替换策略 当从主存读出新字块调入Cache时，如果遇到 Cache中相应位置已被