远方的岛§4 存储系统
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§4.1 概述
一、存储器分类
- 按存储介质：半导体存储器、磁存储器、激光存储器
- 按存取方式分类：随机访问存储器、顺序存取存储器、直接存取存储器
- 按读/写功能分类：只读存储器（ROM，程序执行时无法改写）、读/写存储器（RAM）
- 按信息的可保存性分类：易失性存储器（断电信息消失，SRAM、DRAM）、非易失性存储器
- 按在计算机中的作用分类
二、存储器的层次结构
§4.2 主存储器
一、概述
- 主存的基本组成
- 主存和CPU的联系
- 主存中的数据组织
按边界对齐方式存储数据
- 主存中存储单元地址的分配
大端序、小端序
- 主存的技术指标
- 存储容量
- 存储速度
存取时间：存储器的访问时间
存取周期：连续两次独立的存储器操作所需的最小间隔时间
- 存储器的带宽：单位时间内存储器存取的信息量（位/秒，bps）
二、半导体存储芯片简介
- 半导体存储芯片的基本结构
- 半导体存储芯片的译码驱动方式：线选法、重合法
三、随机存取存储器（RAM）
- 静态RAM（SRAM）
基本电路：信息存放在触发器中，读/写操作
芯片举例
读写时序
- 动态RAM（DRAM）
基本单元电路：信息存放在电容器中，三管单元、单管单元
芯片举例
读写时序：行、列地址分开传送
刷新：与行地址有关
① 集中刷新
② 分散刷新
③ 分散刷新与集中刷新相结合（异步刷新）
- 动态RAM和静态RAM的比较
四、只读存储器（ROM）
- 掩模ROM（MROM）
- PROM一次性编程
- EPROM（多次性编程）
- Flash Memory（快擦型存储器）
五、存储器与CPU的连接
- 存储器容量的扩展
一定不要忘记接控制线
- 存储器与CPU的连接
六、存储器的校验
- 奇偶校验码
- 汉明校验码
注意配偶/奇原则
期末真题
22秋
P4=0 P2=1 P1=1 0100101 0101
七、提高访存速度的措施
- 单体多字系统
- 多体并行系统
（1）高位交叉：各存储体顺序编址
（2）低位交叉：各存储体轮流编址
- 高性能存储芯片
§4.3 高速缓冲存储器
一、概述
- 问题的提出：避免CPU“空等”现象
程序访问的局部性原理
- Cache的工作原理
（1）主存和缓存的编址
（2）命中与未命中
（3）Cache的命中率和平均访问时间
（4）Cache-主存系统的效率
- Cache的基本结构
二、Cache-主存的地址映射
- 直接映射
- 全相联映射
- 组相联映射
三、查找方法
四、替换算法
- 随机法
实现简单
- 先进先出法FIFO
- 最近最少使用法LRU
五、Cache的读写操作
六、Cache结构举例
七、改进Cache性能
期末真题
24春
访cache需要20ns,主存需要100ns，cache的命中率为95%，则使用cache后，访问的性能提高多少？
Ta=0.95*20+0.05*100
100/Ta=4.17倍
§4.4 虚拟存储器
一、虚拟存储器概述
二、虚拟存储器地址映射与变换
三、举例
VN=VPN+VPO=TLBI+TLBO+VPO
VPO=PPO
PN=PPN+PPO=CT+CI+CO
期末真题
22秋
40-14=26 2^26
36-14+4=26
§4.5 辅助存储器
一、概述
- 特点
- 磁表面存储器的技术指标
三、硬磁盘存储器（机械磁盘）
- 磁盘驱动器
- 磁盘控制器
- 盘片
五、光盘
- 概述：利用激光写入和读出
- 光盘的存储原理
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