計算機組成原理和系統結構（四）

存儲體系
1 存儲器的分類
1.1 按存儲介質
存儲器
半導體存儲器：用半導體器件組成的存儲器。
磁表面存儲器：用磁性材料做成的存儲器。
1.2 按存儲方式
隨機存儲器：任何存儲單元的內容都能被隨機存取，且存取時間和存儲單元的物理位置無關。
順序存儲器：只能按某種順序來存取，存取時間和存儲單元的物理位置有關。
1.3 按讀寫功能
只讀存儲器(ROM)：存儲的內容是固定不變的，只能讀出而不能寫入的半導體存儲器。
隨機讀寫存儲器(RAM)：既能讀出又能寫入的
各存儲器之間的關係
半導體存儲器。
1.4 按信息保存性
非永久記憶的存儲器：斷電後信息即消失的存儲器。
永久記憶性存儲器：斷電後仍能保存信息的存儲器。
1.5 按用途
根據存儲器在計算機系統中所起的作用，可分爲主存儲器、輔助存儲器、高速緩衝存儲器、控制存儲器等。
爲了解決對存儲器要求容量大，速度快，成本低三者之間的矛盾，通常採用多級存儲器體系結構，即使用高速緩衝存儲器、主存儲器和外存儲器。
2 存儲系統層次結構
2.1 高速緩衝存儲器和主存層次：主要解決CPU和主存的速度不匹配問題（多模塊交叉存儲技術）
2.2 主存和輔存層次：主要解決存儲系統的容量問題（虛擬存儲技術）
3 主存儲器（存儲容量、速度、價格）
字節：八個二進制位稱爲一個字節
若干個字節稱爲字
一個字包含的二進制位數稱爲字長，例如64位計算機每個字爲8個字節；
大多數指令對字操作，存儲器按字節編址
存儲容量：存儲器所能容納的二進制信息容量
存儲容量=存儲字數（存儲單元數）*字長
存儲器地址碼的位數決定了主存可直接尋址的最大空間
某存儲器的地址線12根，數據線16根，存儲容量爲2的12次方*16位=4K*16位
存儲器帶寬：單位時間內可寫入存儲器或從存儲器取出信息的最大數量
4 主存儲器工作原理
5 隨機讀寫存儲器
一般爲半導體存儲器（TTL、MOS），雙極型存儲速度比MOS型的快，但MOS型的集成度高，故雙極型半導體主要用於小容量的高速存儲器，MOS大容量存儲器（靜態MOS存儲SRAM、動態MOS存儲器（DRAM)）
5.1 靜態MOS存儲器
只要不對SRAM斷電，存放在裏面的數據就一直保存着。SRAM的速度很快，廣泛應用在二級Cache。
靜態存儲器：存儲體、讀寫電路、地址譯碼電路和控制電路等部分。
存儲體是所有存儲位元的集合；地址譯碼電路對訪存時來自地址總線的內容譯碼，把二進制代碼表示的地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存儲單元。
地址譯碼：線性譯碼、雙向譯碼
SRAM的讀寫過程：對sram的認識：SRAM不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。而DRAM（Dynamic Random Access Memory)每隔一段時間，要刷新充電一次，否則內部的數據即會消失，因此SRAM具有較高的性能，但是SRAM也有它的缺點，即它的集成度較低，相同容量的DRAM內存可以設計爲較小的體積，但是SRAM卻需要很大的體積，且功耗較大。所以在主板上SRAM存儲器要佔用一部分面積。優點，速度快，不必配合內存刷新電路，可提高整體的工作效率。缺點，集成度低，掉電不能保存數據，功耗較大，相同的容量體積較大，而且價格較高，少量用於關鍵性系統以提高效率。
5.2 動態MOS存儲器
DRAM存儲器的組成
DRAM的刷新：http://blog.csdn.net/ZHangFFYY/article/details/78700822
集中式刷新、分散式刷新、異步式刷新
5.3 只讀存儲器
5.4 主存儲器與CPU的連接
5.5 存儲容量的擴展
位擴展（增加同一個地址存儲單元的位數）、字擴展（增加存儲器中字的數量）、字位擴展
5.6 高速存儲器
提高存儲器速度：
1：主存採用更高速的技術或加長存儲器的字長
2：採用並行操作的多端口存儲器
3：在CPU和主存加一個Cache
4：在每個存儲器週期存取幾個字
雙端口存儲器、多體交叉存儲器（通過改進主存的組織方式來提高存儲器的帶寬）
6 高速緩衝存儲器（高速SRAM）