計算機組成原理————存儲器

數據和命令存放在存儲器中。存儲器(Memory)是現代信息技術中用於保存信息的記憶設備。其概念很廣,有很多層次,在數字系統中,只要能保存二進制數據的都可以是存儲器;在集成電路中,一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路也叫存儲器。

1、存儲器包括主存儲器(內存)外存儲器(輔助存儲器)內存又包括RAM(隨機存儲內存也叫做運行時內存)和ROM(只讀內存)兩大類,它們都是半導體存儲器。

SRAM(靜態)和DRAM(動態),其中DRAM需要刷新,而SRAM不用。

DRAMDE的三種刷新方式集中刷新,分散刷新,異步式刷新

①集中式--正常讀/寫操作與刷新操作分開進行,刷新集中完成。特點:存在一段停止讀/寫操作的死時間,適用於高速存儲器②分散式--將一個存儲系統週期分成兩個時間片,分時進行正常讀/寫操作和刷新操作。特點:不存在停止讀/寫操作的死時間但系統運行速度降低。③異步式--前兩種方式的結合,每隔一段時間刷新一次,保證在刷新週期內對整個存儲器刷新一遍。

 

2、各種存儲器由於存儲介質和內部結構的不同,其讀寫速度也不同。讀寫速度由快到慢的次序爲:高速緩衝存儲器、主存儲器、輔助存儲器。各種輔助存儲器的讀寫速度由快到慢次序爲:硬盤存儲器、光盤存儲器、磁帶存儲器。

3、相聯存儲器(TLB)是以其中任一存儲項內容作爲地址來存取的存儲器,用來尋址存儲器的字段叫做關鍵字。相聯存儲器的基本原理是把存儲單元所存內容的某一部分作爲檢索項(即關鍵字項),去檢索該存儲器,並將存儲器中與該檢索項符合的存儲單元內容讀出或寫入。

4、虛擬存儲器是具有請求調入功能和置換功能,能從邏輯上對內存容量加以擴充的一種存儲器系統,它的等效訪問速度與輔存的容量無關。

在虛擬存儲器中,當程序正在執行時,由操作系統完成地址映射

在計算機系統中構成虛擬存儲器時既需要軟件也需要硬件方可實現。

虛擬存儲是爲了增大內存容量而設計的。命中率與替換算法和頁面多少有一定的關係,增大容量和替換算法可以提高命中率

虛擬存儲器常用的地址映像方式全相聯映射,全相聯映像方式:將主存中的一個塊直接拷貝到Cache中任意一塊上,Cache的數據塊大小與主存的數據塊存儲的數據量大小相等。優點:主存的塊調入Cache中的位置不受限制,所以衝突率最低,空間利用率高。缺點:無法從主存地址中直接獲得Cache的塊號,地址變換複雜,速度較慢。

最能確保提高虛擬存儲器訪主存的命中率的改進途徑是採用LRU替換算法並增大頁面數,頁面數增多,則可以存儲更多的數據。

5、Cache存儲器常用的地址映像方式是組相聯映象

組相聯方式將主存中的區和Cache中的塊再分成組。主存的每個區和Cache的大小一樣,將主存中每個區和Cache中再分爲同樣組數。這裏規定主存中的組和緩存中的組採取直接映像方式,即主存中任何區的0組只能放存放到Cache中的0組,1組只能存放到Cache中1組,而每個組內的塊採取全相聯映像方式。即主存一組內的塊可任意存到Cache相應組號內的任意塊中。既具備了直接映像方式的簡單和速度快的優點,同時也很好地降低了衝突率。即衝突率比直接映像方式低,但比全相聯映象方式高。優點:塊的衝突概率比較低,塊的利用率大幅度提高,塊失效率明顯降低。

6、主存用來存放正在進行的程序和數據。

表示主存容量的常用單位字節B,是基本單位。此外還有KB、MB、GB、TB。

7、RAM隨機存儲器,主要用來做內存使用。外存儲器中的信息應被讀入RAM,才能被CPU處理。

8、存儲器的容量是指它能存放多少個字節的二進制信息,1KB代表1024個字節,64KB就是65536個字節。內存儲器是由若干個存儲單元組成的,每個單元有一個唯一的序號以便識別,這個序號稱爲地址。通常一個存儲單元存放一個字節,那麼總共就有65536個存儲單元。要有65536個地址,從0號編起,最末一個地址號爲65536-1=65535,即十六進制FFFF。注意地址的編號都從0開始,因此最高地址等於總個數減1。存儲器的容量=存儲單元個數x存儲字長。存儲字節是指存放在一個存儲單位的二進制代碼位數。

9、微程序控制的基本思想是把指令執行所需的所有控制信號存放在存儲器中,需要時從這個存儲器中讀取。由於每一條微指令執行時所發出的控制信號是事先設計好的,不需要改變,故此存放所有控制信號的存儲器應爲只讀存儲器,並將其集成到CPU內,稱其爲控制存儲器。

10、在外設寄存器和主存單元統一編址的情況下,沒有專門的I/O指令,就用訪存指令來實現I/O操作,區分存儲單元和I/O設備全靠它們各自不同的地址碼。

11、硬盤的主要參數有磁頭數,容量,扇區數,交錯因子,柱面數

硬盤磁頭是硬盤讀取數據的關鍵部件,磁頭的好壞在很大程度上決定着硬盤盤片的存儲密度。交錯因子(又稱交叉因子)就是每兩個連續邏輯扇區之間所間隔的物理扇區數。容量是指計算機硬盤所能存儲文件的多少。柱面數是指硬盤同心圓的磁道數。扇區數是指一個磁道含有扇區弧度的數量。

硬盤存儲器在尋找數據時盤片、磁頭都運動

磁盤以恆定轉速旋轉。懸掛在頭臂上具有浮動面的頭塊(浮動磁頭),靠加載彈簧的力量壓向盤面,盤片表面帶動的氣流將頭塊浮起。頭塊與盤片間保持穩定的微小間隙。經濾塵器過濾的空氣不斷送入盤腔,保持盤片和頭塊處於高度淨化的環境內,以防頭塊與盤面劃傷。根據控制器送來的磁道地址(即圓柱面地址)和尋道命令,定位電路驅動器將磁頭移至目標磁道上。

 

磁盤查找時間是指磁頭從原先位置移動到目的磁道所需要的時間,又稱爲定位時間或尋道時間。對於硬盤來說,磁頭移動到目的磁道的時間就是移動到目的柱面的時間。在一個盤組中,各記錄面上相同編號(位置)的諸磁道構成一個圓柱面,所以硬盤的圓柱面數就等於一個記錄面上的磁道數,圓柱面號即對應的磁道號。

12、在單機系統中提高存儲器系統性能的主要措施有:①採用高速器件②採用Cache(高速緩衝存儲器)③採用多體交叉存儲器④採用雙端口存儲器⑤加長存儲器的字長⑥採用並行存儲器⑦採用虛擬存儲器等。

 

13、磁表面存儲器具備的特點是存儲密度高,可脫機保存,容量大。磁表面存儲器一般用作外存,外存的速度與內存相比較慢。磁表面存儲器記錄信息是利用磁性材料的磁滯迴歸線特性。

磁盤存儲器的記錄方式採用調頻制(FM)。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章