計算機組成原理和系統結構(四)

2021-08-16 10:49:42 字數 2101 閱讀 2932

儲存體系

1 儲存器的分類

1.1 按儲存介質

儲存器

半導體儲存器:用半導體器件組成的儲存器。

磁表面儲存器:用磁性材料做成的儲存器。

1.2 按儲存方式

隨機儲存器:任何儲存單元的內容都能被隨機訪問,且訪問時間和儲存單元的物理位置無關。

順序儲存器:只能按某種順序來訪問,訪問時間和儲存單元的物理位置有關。

1.3 按讀寫功能

唯讀儲存器(rom):儲存的內容是固定不變的,只能讀出而不能寫入的半導體儲存器。

隨機讀寫儲存器(ram):既能讀出又能寫入的

各儲存器之間的關係

半導體儲存器。

1.4 按資訊儲存性

非永久記憶的儲存器:斷電後資訊即消失的儲存器。

永久記憶性儲存器:斷電後仍能儲存資訊的儲存器。

1.5 按用途

根據儲存器在計算機系統中所起的作用,可分為主儲存器、輔助儲存器、高速緩衝儲存器、控制儲存器等。

為了解決對儲存器要求容量大,速度快,成本低三者之間的矛盾,通常採用多級儲存器體系結構,即使用高速緩衝儲存器、主儲存器和外儲存器。

2 儲存系統層次結構

2.1 高速緩衝儲存器和主存層次:主要解決cpu和主存的速度不匹配問題(多模組交叉儲存技術)

2.2 主存和輔存層次:主要解決儲存系統的容量問題(虛擬儲存技術)

3 主儲存器(儲存容量、速度、**)

位元組:八個二進位制位稱為乙個位元組

若干個位元組稱為字

乙個字包含的二進位制位數稱為字長,例如64位計算機每個字為8個位元組;

大多數指令對字操作,儲存器按位元組編址

儲存容量:儲存器所能容納的二進位制資訊容量

儲存容量=儲存字數(儲存單元數)*字長

儲存器位址碼的位數決定了主存可直接定址的最大空間

某儲存器的位址線12根,資料線16根,儲存容量為2的12次方*16位=4k*16位

儲存器頻寬:單位時間內可寫入儲存器或從儲存器取出資訊的最大數量

4 主儲存器工作原理

5 隨機讀寫儲存器

一般為半導體儲存器(ttl、mos),雙極型儲存速度比mos型的快,但mos型的整合度高,故雙極型半導體主要用於小容量的高速儲存器,mos大容量儲存器(靜態mos儲存sram、動態mos儲存器(dram))

5.1 靜態mos儲存器

只要不對sram斷電,存放在裡面的資料就一直儲存著。sram的速度很快,廣泛應用在二級cache。

靜態儲存器:儲存體、讀寫電路、位址解碼電路和控制電路等部分。

儲存體是所有儲存位元的集合;位址解碼電路對訪存時來自位址匯流排的內容解碼,把二進位制**表示的位址轉換成輸出端的高電平,驅動相應的讀寫電路,以便選擇所要訪問的儲存單元。

位址解碼:線性解碼、雙向解碼

sram的讀寫過程:對sram的認識:sram不需要重新整理電路即能儲存它內部儲存的資料。而dram(dynamic random access memory)每隔一段時間,要重新整理充電一次,否則內部的資料即會消失,因此sram具有較高的效能,但是sram也有它的缺點,即它的整合度較低,相同容量的dram記憶體可以設計為較小的體積,但是sram卻需要很大的體積,且功耗較大。所以在主機板上sram儲存器要占用一部分面積。優點,速度快,不必配合記憶體重新整理電路,可提高整體的工作效率。缺點,整合度低,掉電不能儲存資料,功耗較大,相同的容量體積較大,而且**較高,少量用於關鍵性系統以提高效率。

5.2 動態mos儲存器

dram儲存器的組成

dram的重新整理:

集中式重新整理、分布式重新整理、非同步式重新整理

5.3 唯讀儲存器

5.4 主儲存器與cpu的連線

5.5 儲存容量的擴充套件

位擴充套件(增加同乙個位址儲存單元的位數)、字擴充套件(增加儲存器中字的數量)、字位擴充套件

5.6 高速儲存器

提高儲存器速度:

1:主存採用更高速的技術或加長儲存器的字長

2:採用並行操作的多埠儲存器

3:在cpu和主存加乙個cache

4:在每個儲存器週期訪問幾個字

雙埠儲存器、多體交叉儲存器(通過改進主存的組織方式來提高儲存器的頻寬)

6 高速緩衝儲存器(高速sram)

計算機組成原理(四)

數值型資料表示法 基 每一數字上允許使用的計數符號個數 權 每位對應1個表示在該數碼中的位置的值 例如 二進位制每一位非0即1,基數為2.帶符號數的表示 原碼 0,1表示符號位,0正1負。0有兩種形式,0.反碼 正數反碼 正數原碼 負數反碼 原碼符號位不變,其餘各位按位取反 0也有兩種形式 補碼 正...

計算機組成原理(四)

計算機系統由硬體和軟體兩大部分組成。硬體指由 處理器,儲存器以及外圍裝置等組成的實際裝置。軟體是為了使用計算機而編寫的各種系統的和使用者的程式。程式由乙個序列的計算機指令組成。指令是計算機執行的最小的功能單元,是指揮計算機硬體執行的命令,是由多個二進位制位組成的位串,是計算機硬體可以直接識別和執行的...

計算機組成原理 四 儲存系統

儲存系統的儲存結構 由於主存速度不夠快 摩爾定律,cpu增速比主存快 容量不足,應用對主存的需求不斷擴大。用cache解決主存與cpu速度不匹配的問題,輔助儲存器解決主存容量不足的問題。主存中的資料組織 1.儲存字長 主存中的乙個儲存單元所包含的二進位制位數。目前大多數計算機的主存按位元組編址,儲存...