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《计算机组成与体系第三章》主要探讨的是计算机的存储系统，包括存储器的概述、半导体存储器芯片、主存储器、高速存储器、Cache存储器、虚拟存储器以及存储保护等核心概念。以下是这些知识点的详细说明： 1. **存储器概述**： - 存储器是计算机系统中存储程序和数据的关键组件，其基本存储单位是存储位或存储元，通常由多个存储元组成存储单元，多个存储单元则构成存储器。 - 存储器的分类依据多种标准，如存储介质（半导体、磁表面）、存储方式（随机、顺序）、读写功能（ROM、RAM）、信息可保存性以及在计算机系统中的作用（主存、辅存、高速缓存、控制存储器）。 2. **存储器的分级结构**： - 存储器通常分为寄存器、Cache、主存储器和辅助存储器。这种分级结构旨在解决存储容量、速度和成本之间的矛盾。 - **寄存器**是微处理器内部的高速存储单元。 - **Cache**是一种介于CPU和主存之间的高速缓冲存储器，用于提高CPU访问主存的速度。 - **主存储器**是当前运行程序和数据的存储空间，由半导体存储器构成。 - **辅助存储器**如磁盘和光盘，提供大容量的非易失性存储，通常作为主存的扩展。 3. **存储访问的局部性原理**： - 这一原理指出，处理器在执行程序时，倾向于在一段时间内连续访问同一区域的存储单元，即空间局部性和时间局部性。这一特性使得分层存储设计能够高效工作。 4. **主存储器的技术指标**： - **存储容量**：通常以字节（B）为单位，半导体存储器以位（b）为单位，容量表达遵循2的幂次规则（如KB、MB、GB、TB）。 - **存取时间**：从读/写命令发出到数据传输完成所需的时间。 - **存取周期**：两次连续访问的最小间隔时间。 - **存储器带宽**：单位时间内存储器传输的信息量。 5. **随机读写存储器（RAM）**： - **SRAM**（静态RAM）：速度快但集成度低，功耗和成本较高，由触发器构成存储单元。 - **DRAM**（动态RAM）：集成度高、价格低、功耗小，但速度较慢，需要定期刷新。 - **NVRAM**（非易失RAM）：具有断电保持数据能力，通常通过后备电池供电。 6. **SRAM存储器结构**： - 由6个开关管组成一个存储元，存储一位信息。 - 大量存储元组成存储体，存储器容量由地址线和数据线数量决定。 - 通常采用双译码方式扩展存储容量，包括一级和二级译码。 - 控制信号包括片选（CS*）、读控制（OE*）和写控制（WE*），它们确保了读写操作的正确性和互锁。 7. **Cache存储器**： - Cache是提升CPU性能的关键，通过预加载常用数据到高速缓存，减少对主存的访问延迟。 8. **虚拟存储器**： - 解决主存容量有限的问题，通过将部分内存映射到硬盘上的虚拟内存，形成一个更大的“逻辑”内存空间。 - 虚拟存储器利用了存储访问的局部性原理，将不常用的数据交换到磁盘，常用数据保留在主存中。 9. **存储保护**： - 用于防止程序之间非法访问或破坏彼此的数据，确保系统安全稳定。 这些知识点构成了计算机存储系统的基础，理解和掌握它们对于深入理解计算机的工作原理至关重要。