第 存储器原理与接口PPT学习教案.pptx

【存储器原理与接口】是计算机科学中的一个重要领域，它涉及到计算机硬件系统中数据存储的机制和设计。本文将深入探讨存储器的分类、特点、以及在计算机系统中的作用。 存储器按照存取方式可以分为三类：随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM）和串行访问存储器。RAM允许随机访问，数据存取速度快，但信息会随着电源断开而丢失。ROM则包含固定信息，即使电源关闭，数据也能保持不变。串行访问存储器如磁带，其数据是以序列方式读取，速度较慢，但适合大容量存储。 进一步，RAM细分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。SRAM速度快，但功耗高，且需要复杂的电路结构来保持数据；DRAM则使用较少的晶体管，功耗低，但需要定期刷新以保持数据，因此速度相对较慢。 ROM也有不同的类型，包括掩膜型ROM，可编程只读存储器（PROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM），以及电可擦除可编程只读存储器（E2PROM）。这些ROM变种提供了不同程度的灵活性，从制造时固定内容到用户可修改和重写。 计算机的存储架构通常采用多层存储结构，以平衡容量、速度和成本。从顶端的寄存器到高速缓存（Cache），再到主内存，再到外存如硬盘和光盘，形成了金字塔状的层次。Cache主要用来缓解CPU与主存之间的速度差异，而主存与辅助存储器之间的层次则解决了大容量存储和成本问题。 主存储器的技术指标主要包括存储容量、存取速度、可靠性和功耗。存储容量决定了系统能处理的数据量，由CPU的地址线数量决定；存取速度直接影响了系统的运行效率；可靠性通过平均故障间隔时间（MTBF）来衡量；功耗则是考虑设备运行能耗的重要因素。 主存储器的基本组成包括MOS型器件，尤其是静态和动态RAM。静态RAM由6管触发器构成的存储单元，保持数据稳定，但成本较高；动态RAM使用单管存储，成本低但需要周期性刷新。此外，还有地址译码器用于选择特定存储单元，控制逻辑电路生成内部控制信号，以及数据缓冲器用于数据传输。 地址译码器接收CPU提供的地址并产生选择信号，控制逻辑电路处理读写控制信号，确保数据正确地在存储器和CPU之间移动。这些组件共同协作，构成了计算机存储系统的基础，确保数据的有效存储和快速访问，从而支持整个计算过程的高效运行。