計算機系統概論(第七章)

第7章 存儲系統和結構 存儲系統和結構 7.1 存儲系統的組成 7.2 內存的工作原理 7.3 存儲系統的層次結構 7.4 高速緩沖存儲器 7.1 存儲系統的組成 7.1.1 存儲器的分類 7.1.2 主存 7.1.3 輔存 7.1.1 存儲器的分類 存儲器是計算機系統中必不可少的組成部分，用來存放計算機系統工作時所使用的信息——程序和數據。 根據其在計算機系統中的地位可分為主存儲器(main memory，簡稱主存)和輔助存儲器(auxiliary memory，簡稱輔存) 主存儲器又稱為內存儲器(internal memory，簡稱內存)， 輔助存儲器又稱為外存儲器(external memory，簡稱外存)。 存儲器的分類 7.1.2 主存 在現代計算機系統中主存都是由半導體存儲器組成。半導體存儲器的特點是： (1)速度快、存取時間可為ns級； (2)集成化，不僅存儲單元所占的空間小，而且用來尋找存儲單元地址的譯碼電路和數據、地址緩沖寄存器以及存儲單元都制作在同一芯片中，體積特別小； (3)非破壞性讀出，特別是半導體靜態存儲器，不僅讀操作不破壞原來的信息，而且不需要再生，這樣既縮短了讀寫周期，又簡化了控制操作。 器件組成 半導體存儲器可分為單極型存儲器和雙極型存儲器兩種。 雙極型存儲器是用TTL(Transistor-Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯)電路制成的存儲器，其特點是速度快、功耗不大，但集成度較低； 單極型存儲器是用MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金屬氧化物半導體)電路制成的存儲器，其特點是集成度高、功耗低，價格便宜 1.隨機存取存儲器RAM 隨機存取存儲器RAM(Random Access Memory) RAM的特點是存儲器中信息能讀能寫， 對存儲器中任一存儲單元進行讀寫操作所需時間基本上一樣的， 寫入的信息在關機后立即消失。 RAM分為 靜態RAM(Static RAM ，SRAM) 動態RAM(Dymanic RAM，DRAM)。 (1)SRAM SRAM是利用半導體觸發器的兩個穩定狀態表示“1”和“0”， 最簡單的TTL電路組成的SRAM是由兩個雙發射極晶體管和兩個電阻構成的觸發器電路； 而MOS管組成的單極型SRAM是由6個MOS管組成的雙穩態觸發電路。 SRAM的特點 只要電源不撤除，寫入SRAM的信息將不會消失，不需要刷新電路。 同時再讀出時不破壞原存信息， 一經寫入可多次讀出。 SRAM的功耗較大，容量較小，但存取速度較快。 (2)DRAM DRAM是利用MOS管的柵極對其襯底間的分布電容來保存信息，以儲存電荷的多少(即電容端電壓的高低)來表示“1”和“0”。 DRAM的每個存儲單元所需的MOS管較少，最少可由單管MOS組成， DRAM的集成度較高、功耗也低。 缺點是保存在DRAM中的信息——MOS管柵極分布電容上的電荷會隨著電容器的漏電而逐漸消失，一般信息保存時間為2ms左右。 DRAM 為了保存DRAM中的信息，每隔1~2ms要對DRAM中所有的存儲單元刷新一次， 即對其中存放的信息進行再生， 采用DRAM的計算機必須配置刷新電路。 一般微機系統中的內存都采用DRAM。 2. 只讀存儲器ROM ROM(Read Only Memory) ROM的特點 用戶在使用時只能讀出其中信息，不能修改和寫入新的信息，存儲單元中的信息由ROM制造廠在生產時一次性寫入的， ROM中的信息在關機后不會消失。 這種ROM稱為掩膜ROM(Masked ROM) ROM還有如下幾種類型： (1) PROM PROM(Programmable ROM，可編程ROM) PROM中的程序和數據是由用戶自行寫入的，但一經寫入，就無法更改，是一次性寫入多次讀出的ROM。 (2) EPROM EPROM(Erasable Programmable ROM，可擦除可編程ROM) EPROM可由用戶自行寫入程序和數據，寫入后的內容可由紫外線燈照射擦除，然后可重新寫入新的內容。 EPROM可多次擦除，多次改寫。 這種由紫外線擦除的EPROM可寫為UVEPROM(UV——Ultra Violet，紫外線). (3) E2PROM E2PROM(Electrically Erasable Programm

總結

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