文档介绍：计算机科学与技术专业
计算机组成原理
武汉科技大学
计算机科学与技术学院
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第八章输入输出系统
本章内容
存储器概述
随机读写存储器
  只读存储器和闪速存储器
  高速存储器
  cache存储器
  虚拟存储器
  存储保护
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存储器概述
存储器的作用
用作计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据。
存储器分类
存储器中最小的存储单位就是存储元,它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元,然后再由许多存储单元组成一个存储器。
根据存储材料的性能及使用方法不同,存储器有各种不同的分类方法:
半导体器件
磁性材料
光材料
双极型
MOS型
磁盘、磁带
光盘
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4. 按信息的可保存性分
2. 按存储方式分
随机存储器:如半导体存储器
顺序存储器:如磁带存储器
半顺序存储器:如磁盘存储器
3. 按存储器的读写功能分
只读存储器(ROM)
随机读写存储器(RAM)
非永久记忆的存储器:断电后信息即消失
永久记忆性存储器:断电后仍能保存信息
5. 按在计算机系统中的作用分
主存储器
辅助存储器
高速缓冲存储器
控制存储器
掩膜式ROM
PROM
EPROM
EEPROM
FLASH
SRAM
DRAM
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为了解决对存储器要求容量大,速度快,成本低三者之间的矛盾,目前通常采用多级存储器体系结构,即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。
存储器的分级结构
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存储器的用途和特点
名称
简称
用途
特点
存储介质
高速缓冲
存储器
Cache
高速存取指令和数据
存取速度快,但存储容量小
双极型半导体
主存储器
主存
存放计算机运行期间的大量程序和数据
存取速度较快,存储容量不大
MOSFET
外存储器
外存
存放系统程序和大型数据文件及数据库
存储容量大,位成本低
磁性材料
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主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期和存储器带宽。
字存储单元即存放一个机器字的存储单元,相应的地址称为字地址。一个机器字可以包含数个字节,所以一个存储单元也可包含数个能够单独编址的字节地址。
下面列出主存储器的主要几项技术指标:
主存储器的主要几项技术指标
指标
含义
表现
单位
存储容量
在一个存储器中可以容纳的存储单元总数
存储空间的大小
字数,字节数
KB、MB、GB、TB
存取时间
启动到完成一次存储器操作所经历的时间
主存的速度
ns
存储周期
连续启动两次操作所需间隔的最小时间
主存的速度
ns
存储器带宽
单位时间里存储器所存取的信息量,
数据传输速率
位/秒,字节/秒
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基本存储元是组成存储器的基础和核心,它用来存储一位二进制信息0或1。
六管SRAM存储元的电路图及读写操作图请看CAI演示        
它是由两个MOS反相器交叉耦合而成的触发器,,并且 A,B两点的电位总是互为相反的,因此它能表示一位二进制的1和0。
写操作写“1”:在I/O线上输入高电位,在I/O线上输入低电位,开启T5,T6,T7,T8四个晶体管把高、低电位分别加在A,B点,使T1管截止,使T2管导通,将“1”写入存储元.
写“0”:在I/O线上输入低电位,在I/O线上输入高电位,打开T5,T6,T7,T8四个开门管把低、高电位分别加在A,B点,使T1管导通,T2管截止,将“0”信息写入了存储元.
读操作若某个存储元被选中,则该存储元的T5,T6,T7,T8管均导通,A,B两点与位线D与D相连存储元的信息被送到I/O与I/O线上。I/O与I/O