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第4章存储系统和结构.pdf
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第 4 章 存储系统和结构
4.1 基本内容摘要
1、存储系统的组成
◆ 存储器的分类
◆ 主存
半导体存储器
SRAM、DRAM、ROM 的基本电路
◆ 辅存
2、主存的组织与操作
◆ 半导体存储器的基本结构
◆ 存储器中的数据组织
小端存放格式
大端存放格式
◆ 半导体存储器的主要技术指标
存储容量
存储速度
◆ 半导体存储器芯片的发展
DRAM芯片技术发展:
FPM DRAM ;EDO DRAM ;SDRAM ;DDR SDRAM
◆ 主存储器的组织
SRAM HM 6116
DRAM Intel 2164
芯片的互联:位扩展、字扩展、字位扩展
◆ 多体交叉存储技术
组成、工作原理
3、存储系统的层次结构
◆ 层次化存储系统
◆ Cache-主存存储层次
◆ 主存-辅存存储层次
4、高速缓冲存储器
◆ Cache 的工作原理
Cache 的结构
Cache 的工作过程
◆ 主存与 Cache 之间的地址映像
Cache 的基本结构
地址映像和地址映像表
◆ 直接映像
直接映像方式
主存地址
直接映像的访存过程
◆ 全相联映像
全相联映像方式
主存和 Cache 的地址结构
主存和 Cache 的地址结构
全相联映像下的访存过程
◆ 组相联映像
组相联映像方式
主存和 Cache 的地址结构
组相联映像下的访存过程
◆ 替换策略和更新策略
三种替换算法:随机法、先进先出法、LRU 法
更新策略:写回法、全写法、写装入法、写不装入法
5、虚拟存储器
◆ 虚拟存储器的基本概念
虚拟存储器的工作原理
虚地址、实地址
◆ 页式虚拟存储器
页式虚拟存储器地址结构
页式虚拟存储器的地址映像
页式虚拟存储器的地址变换过程
◆ 段式虚拟存储器
段式虚拟存储器地址结构
段式虚拟存储器的地址映像
段式虚拟存储器的地址映像过程
◆ 段页式虚拟存储器
段页式虚拟存储器的地址结构
段页式虚拟存储器的地址映像
段页式虚拟存储器的地址映像过程
◆ 快表技术
快表的形成
“快表”和“慢表”实现地址转换
4. 2 知识点
一、主存储器
1、 分类
随机存取存储器 RAM:SRAM、DRAM
只读存储器 ROM
2、 半导体存储器基本结构
(1)随机存取存储器 RAM
挥发性存储器,失电时信息丢失。
◆ SRAM 基本电路及其读写工作原理;
存储单元电路是半导体触发器,典型的单极型 SRAM 基本电路是由 6 个 MOS 管组成的
双稳态触发电路;
存储单元的内容可多次读出,读出时不破坏原存信息;功耗较大,容量较小,但存取速度
较快。
◆ DRAM 基本电路及其读写工作原理;
基本电路由一个晶体管和一个电容组成,利用 MOS 管的栅极对其衬底间的分布电容来保
存信息,以储存电荷的多少(即电容端电压的高低)来表示“1”和“0”;
存储单元的内容读出时破坏原存信息,功耗小,容量较大,但存取速度较 SRAM 慢;
DRAM 必须不断进行刷新,对存储单元中电容充电。
(2)只读存储器 ROM
只能读取数据不能写入数据的存储器。一般由一个晶体管构成一个存储单元,存储单元构
成阵列,用行选通和列选通信号选择存储单元。能长期保存信息,信息可随机被访问。
◆ 掩膜 ROM
存储单元中的信息在生产中用掩膜形成两种存储单元,存储单元中有无晶体管代表数据 0
和 1。
◆ PROM
可编程 ROM,用户能够一次性烧入数据,在晶体管的发射极和列选通线之间用熔丝连接,
可实现一次性可编程数据存储。
◆ EPROM
可擦除可编程 ROM,一般指紫外线擦除可编程的 ROM,用户能够多次烧入数据, 可多
次擦除,多次改写。
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