文档介绍：2018/6/27
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第四章存储系统
存储器的主要功能是存储计算机程序和数据,不仅存储用户程序,还用来存储系统程序,如操作系统等。
通常将主机内部的存储器称为内存储器或主存储器,而主机外部的存储器称为外存储器或辅助存储器。很多场合我们说存储器,实际是指主存,常用M表示。
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存储器一般是指存储硬件。存储硬件和管理存储器的软件组成了存储系统。
主存和外存是两个独立工作的存储器。主存速度高而存储容量较小,外存存储容量很大而速度较低。为了满足CPU对存储器容量和速度的要求,利用软硬件控制将主存与辅存有机地组织在一起,构成了存储体系。
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Cache:片上,片外
内存
外存:硬盘,光盘,U盘
网络存储/云存储
记忆元件?纸?
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记忆元件
美国物理学家王安1950年提出了利用磁性材料制造存储器的思想。福雷斯特则将这一思想变成了现实。
为了实现磁芯存储,福雷斯特需要一种物质,这种物质应该有一个非常明确的磁化阈值。他找到在新泽西生产电视机用铁氧体变换器的一家公司的德国老陶瓷专家,利用熔化铁矿和氧化物获取了特定的磁性质。
对磁化有明确阈值是设计的关键。这种电线的网格和芯子织在电线网上,被人称为芯子存储,它的有关专利对发展计算机非常关键。这个方案可靠并且稳定。磁化相对来说是永久的,所以在系统的电源关闭后,存储的数据仍然保留着。既然磁场能以电子的速度来阅读,这使交互式计算有了可能。更进一步,因为是电线网格,存储阵列的任何部分都能访问,也就是说,不同的数据可以存储在电线网的不同位置,并且阅读所在位置的一束比特就能立即存取。这称为随机存取存储器(RAM),它是交互式计算的革新概念。福雷斯特把这些专利转让给麻省理工学院,学院每年靠这些专利收到1500万~2000万美元。
最先获得这些专利许可证的是IBM,IBM最终获得了在北美防卫军事基地安装“旋风”的商业合同。更重要的是,自20世纪50年代以来,所有大型和中型计算机也采用了这一系统。磁芯存储从20世纪50年代、60年代,直至70年代初,一直是计算机主存的标准方式。
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概述
记忆元件(存储元件):用一个具有两种稳定状态,并且在一定条件下状态可以相互转换的物理器件来表示二进制数码0和1,这种器件称为记忆元件(存储元件)。表示一个二进制位。若干存储元件组成一个存储单元。
一个二进制数由若干位组成,当一个数作为一个整体存入存储器或从存储器取出时,这个数称为存储字。
地址:存储单元的编号。
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一个存储单元可以存放一个全字,也可以存放半字或若干个字节,这就出现了字、字节与地址间的不同编址关系。不同的编址方式也会得到相应的存储体组织。
字节、字与存储体组织
(a) 字编址; (b) 字节编址; (c) 字节编址
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存储器的性能指标
存储器的性能指标是评价存储器优劣的主要因素,也是选购存储器的主要依据,主要的性能指标有存储容量,存取时间,可靠性,功耗和性能价格比等。
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存储容量通常是指存储器所能够容纳的二进制信息的容量,常以字节(Byte)为单位。每字节8位(bit)。
半导体存储器是用存储器芯片按照一定方式组成的。存储器的容量是组成存储器的所有芯片容量的总和。
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存储器芯片的容量是由地址单元数和每单元的数据位相乘而得。
SRAM 2114,它的地址线数=10,地址单元数=210=1024(简称1K);数据位=4,因此容量为1K×4。
DRAM 4164,它的地址线数=8,由于采用复用地址技术,相当于地址线数=16,地址单元数=216=64K;用2根数据线表示1位数据,所以容量为64K×1。
EPROM 2716,它的地址线为11根,地址单元数为211=2K;数据位=8,所以容量为2KB。