计算机组成原理11-存储系统.pptxVIP

《 计算机组成原理 》第四章 存储器 系统总线运算器控制器存储器接口与通信输入/输出设备第一页，共四十五页。大纲要求一、存储器的分类：包括各种不同的分类方式，不同存储器的对比识记二、存储器的层次化结构：理解Cache-主存-外存的层次结构设计原理和目的理解三、半导体随机存取存储器：SRAM存储器与 DRAM存储器的工作原理（注意DRAM刷新相关问题，以及SRAM和DRAM的对比）掌握四、只读存储器：知道有PROM、EPROM、EEPROM等不同种类的ROM了解五、主存与CPU的连接：这是解决主存扩展问题的基础熟练掌握六、双口RAM和多模块存储器掌握七、高速缓冲存储器（Cache）1、程序访问的局部性原理（选择题点）2、Cache的基本工作原理（要熟练掌握）3、Cache和主存之间的映射方式 （不同映射方式的对比，以及相关的计算，综合应用题点）4、Cache中主存块的替换算法（理解不同的替换算法的思想）5、Cache写策略（了解写直达和回写的原理和目的）熟练掌握八、虚拟存储器1、虚拟存储器的基本概念2、页式虚拟存储器3、段式虚拟存储器4、段页式虚拟存储器5、TLB（快表）（注意虚拟地址和物理地址的转换问题，如何查段表和页表；TLB的原理和作用；平均访问时间的计算等。）了解第二页，共四十五页。复习目标1、了解存储器的种类，理解各类存储器的工作原理，掌握相关技术指标；2、理解存储器系统的层次结构，Cache——主存和主存——辅存层次的作用 及程序访问的局部性原理与存储系统层次结构的关系，并能熟练进行相关 分析和计算；3、理解半导体存储芯片的外特性以及与CPU的链接；能够根据给定存储芯片 及要求进行主存设计；4、了解提高存储器访问速度的各种技术；了解双扣RAM和多模块存储器；掌 握高位交叉和低位交叉多模块存储器的相关计算；5、理解Cache的基本工作原理，理解Cache的三种映射方法并掌握相关计 算；理解Cache的替换算法及写策略；6、了解虚拟存储器的基本概念及其三种常见的实现方式——页式、段式、段 页式虚拟存储器的原理及优缺点。重难点提示1、存储器的设计，根据给定的存储器芯片及要求进行主存设计，并画出链接图；2、Cache的三种不同映射方式，Cache的替换策略及相关计算，Cache的写策略；3、虚拟存储器的三种常见实现方式的优缺点，页表，段表等的原理及其优化方法， 以及相关计算。 第三页，共四十五页。存储器的基本结构 ( 功能 —— 结构 ) 存储器功能：存放程序和数据装置，并满足计算机在执行过程中能够随 机访问这些程序和数据。设计思路：数据（一个一个的存取）存放程序（一条一条的存取）设置一个存储体，并将存储体分成若干个存储单元。访问按地址访问将每个存储单元赋予编码（单元地址）存（写入）地址放哪？设置 “地址寄存器” MAR取（读出）在地址寄存器和存储体之间是否加 地址译码器？决定于地址给出方式：直接给出 / 编码给出编码给出（加地址译码器）第四页，共四十五页。0/10/10/10/10001存储单元0010存储单元0100存储单元1000存储单元0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111存储单元4输入~16输出译码器存储单元存储单元存储单元0/10/10/10/1存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元第五页，共四十五页。存储器的基本结构设计思路：存取存在两个问题数据存放为读出和写入的数据设置 “数据缓冲寄存器”MDR操作区分加读写控制线路（R/W控制）存储器基本结构：存储体（由存储单元构成）地址寄存器地址译码器数据缓冲寄存器读写控制线路第六页，共四十五页。存储器的基本结构 P72数据缓冲寄存器MDR读写电路数据总线……存储体…驱动器存储器基本结构：存储体地址寄存器地址译码器数据缓冲寄存器读写控制线路…控制电路译码器…读写地址寄存器MAR先送地址后读写数据地址总线第七页，共四十五页。第四章 存储器1、存储器的分类2、存储器的层次结构（三级存储系统）3、主存储器（内存 Main memory） 4、高速缓冲存储器（Cache）5、虚拟存储器（Virtual Memory）6、相联存储器（了解）第八页，共四十五页。1、存储器的分类在电路中，一个触发器能存储一位二进制代码。一个触发器电路称为一个存储元（存储位），是存储器中的最小单位。若干个存储元组成一个存储单元，多个存储单元组成存储器。 　根据存储元件的性能及使用方法不同，存储器有各种不同的分类方法:存储介质存取方式作用半导体存储器 只读存储器ROM 随机读写存储器RAM随机存取主存储器磁性存储器串行存取辅助存储器光存储器高速缓冲存储器