计算机组成原理（第2版）：第４章 存 储 器.ppt

《计算机组成原理（第2版）》的第四章聚焦于存储器，这是计算机硬件系统中的核心组成部分。存储器按照不同的标准有不同的分类： 1. **按存储介质分类**：包括半导体存储器（如TTL和MOS）、磁表面存储器（如磁盘）、磁芯存储器和光盘存储器。半导体存储器具有高速且易失的特点，而磁表面和磁芯存储器则相对速度较慢但非易失。光盘存储器利用激光和磁光材料进行数据读写。 2. **按存取方式分类**：存储器分为随机存取存储器（RAM，包括静态RAM和动态RAM），只读存储器（ROM，如MROM、PROM、EPROM和EEPROM），以及顺序存取存储器（如磁带）。随机存取意味着任何位置的数据都可以在相同的时间内被访问，而顺序存取则需要按照特定顺序进行读取。 3. **按作用分类**：根据在计算机系统中的作用，存储器可以分为高速缓冲存储器（Cache）、主存储器和辅助存储器（如磁盘、磁带和光盘）。它们之间的速度、容量和价格呈反比关系，形成了存储器的层次结构。 **存储器的层次结构**是计算机性能优化的关键，从高速缓存到主存再到辅存，形成了一个金字塔形的结构。缓存（Cache）位于最顶层，靠近CPU，用于暂时存放频繁访问的数据，以减少CPU访问主存的次数。主存则作为缓存和辅存之间的中间层，容量大于缓存，速度低于缓存。辅存通常为硬盘、磁带等，容量最大但速度最慢。 **主存储器**是CPU直接访问的内存，由存储体、驱动器、译码器、地址总线、数据总线和读写电路等组成。主存的地址分配通常以字或字节为单位，地址线的数量决定了寻址空间的大小。主存的技术指标包括存储容量、存取时间和带宽，这些参数直接影响了系统的运行速度。 **半导体存储芯片**是构成主存储器的基础，常见的有1K×4位、16K×1位和8K×8位等不同规格。芯片通过译码驱动和地址线来选择和访问特定的存储单元。线选法和重合法是常见的译码驱动方式，前者根据地址线直接选择，后者通过多个地址线组合选择，适用于大容量存储器的设计。 **随机存取存储器（RAM）**是主存储器的主要类型，其中静态RAM（SRAM）利用触发器保持数据，其稳定性好，但功耗较大。动态RAM（DRAM）则需要定时刷新以保持数据，功耗低但设计更复杂。RAM在读写操作时，通过行地址和列地址的选择，以及读写控制信号，完成数据的存取。 存储器在计算机系统中起着至关重要的作用，它不仅决定了数据的存取速度，还影响着整个系统的性能和效率。理解存储器的分类、层次结构以及各种类型的特性，对于理解和优化计算机系统至关重要。