第四章 存储子系统 本章需解决的主要问题 1 存储器如何存储信息 2 在实际应用中如何用存储芯片组成具 有一定容量的存储器 本章知识架构 第一节 概述 存储器的分类情况 1 按存储器在系统中的作用分类 1 主存 内存 主要存放CPU当前使用的程序和数据 速度快 容量有限 存储子系统 存储器分类半导体存储器磁表面存储器 存储 原理 存储器 设计 动态 刷新 存储 原理 磁盘存 储器 2 辅存 外存 存放大量的后备程序和数据 速度较慢 容量大 3 高速缓存 存放CPU在当前一小段时间内多次使用的程序 和数据 速度很快 容量小 CPU Cache 主存 外存 4 层次结构 1 主存 Cache层次 需解决 地址映射 访问命中 a 直接映射 主存的每一块只能映射到Cache的固定块中 b 全相联映射 主存的每一块可以映射到Cache的任一块 c 组相联映射 主存的每一块可以映射到Cache的多个固定块 命中率 访问命中次数 访问次数 100 Cache内容替换 数据一致性 2 主存 外存层次 虚拟存储 主存 部分外存 虚存 需解决 用户编程空间 存储空间分配 程序调度 虚 实地址转换 2 按存储介质分类 1 半导体存储器 利用双稳态触发器存储信息 动态存储器除外 信息易失 速度快 非破坏性读出 单管动态存储器除外 只读存储器除外 作主存 高速缓存 2 磁表面存储器 容量大 长期保存信息 3 按存取方式分类 3 光盘存储器 利用磁层上不同方向的磁化区域表示信息 速度慢 随机存取 非破坏性读出 可按地址访问存储器中的任一单元 作外存 2 磁表面存储器 速度慢 利用光斑的有无表示信息 容量很大 非破坏性读出 长期保存信息 作外存 1 随机存取存储器 访问时间与单元地址无关 RAM 存取周期或读 写周期 固存 2 顺序存取存储器 SAM ns 可读可写 ROM 只读不写 PROM 用户不能编程 用户可一次编程 EPROM 用户可多次编程 紫外线擦除 EEPROM 用户可多次编程 电擦除 速度指标 作主存 高速缓存 访问时读 写部件按顺序查找目标地址 访问 时间与数据位置有关 Flash Memory 等待操作 3 直接存取存储器 DAM 平均等待时间 读 写操作 两步操作 访问时读 写部件先直接指向一个小区域 再在 该区域内顺序查找 访问时间与数据位置有关 速度指标 ms 数据传输率 字节 秒 三步操作 定位 寻道 操作 等待 旋转 操作 读 写操作 速度指标 平均定位 平均寻道 时间 平均等待 平均旋转 时间 数据传输率 ms ms 位 秒