存储器(一)
来源:互联网 发布:js 跳转到锚点 编辑:程序博客网 时间:2024/06/08 06:04
Abstract:本篇文章内容来自于:哈工大计算机组成原理刘宏伟。 主要讨论了两个问题: 存储器的分类和存储器的层次结构。
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一、存储器的分类
存储器分类的标准很多; 我们主要看看按存储介质、存储方式和在计算机中的作用分类。
1、按存储介质
(1) 半导体存储器:TTL(Transistor-Transistor Logic 晶体管)和MOS(metal oxide semiconductor金属氧化物半导体)。
TTL 特点:集成度低, 功耗高, 速度快。
MOS 特点:集成度高, 功耗低。
(2)磁表面存储器:磁头、载流体。
(3)磁芯存储器 : 硬磁材料等。
(4)光盘存储器:激光、磁光材料。
2, 按存取方式
(1)存取时间与物理地址无关(随机访问)
随机存储器(RAM):程序执行过程中可读可写。
只读存储器(ROM):程序执行过程中只读。
(2)存储时间与物理地址有关(串行访问)
顺序存取存储器磁带
直接存取存储器磁盘
3, 按在计算机中的作用分类
二、存储器的层次结构
对于上面的存储器结构图, 从上往下, 速度:高 --> 低; 容量:小-->大; 价格:高--> 低。
以前 CPU 里面只包含寄存器, 不包含缓存, 但是随着集成电路的发展, 渐渐的将某些缓存也放进CPU里面。
为什么我们要对存储器进行分层?
一般我们想要的存储器都是 速度快、容量大并且价格低的, 但是从上图可以看出没有一种是满足这种要求的, 所以我们只能利用不同种类的存储器形成一个存储体系, 来基本达到要求。 在这个体系中, 每两层之间通过软件或者硬件或者软硬件结合的方式结合在一起, 信息在各级之间是自动传输的。 这样, 在某一级程序员眼里看来, 存储就是一个整体, 存储器内部是透明的。
以上有两个主要层次: 主存 - 辅存。 主存 - CPU。
上图中的:10ns, 20ns 这些粗略表示对应部件的信息交换速度(实际快很多)。
主存 - 辅存: 这个层次主要是为了解决容量问题, 信息在这两个层次之间传输是利用软硬件结合的方式, 因为这里对传输速度的要求不是很大。 这个层次无论是对何种级别的程序员都是透明的(包括机器语言程序员)。主存-辅存构成的这个部分又称为虚拟存储器, 那这个空间地址如何定义呢? 是使用主存的空间地址还是辅存的空间地址呢? 在这个层次上给出了一个新的定义:虚地址, 逻辑地址。 关于这部分内容可以看看:为什么要有虚拟地址
主存 - CPU:这个层次主要是为了解决主存 - CPU之间速度相差过大的问题。信息在这个层次传输是利用纯硬件方式,通过在 主存 - CPU 之间加一个Cache(缓存)来解决这个问题, Cache 速度比CPU慢比主存快很多, 但是Cache功耗大,内存较小。Cache里面的内容是主存内容的副本, 如果CPU的绝大多数指令能在Cache中找到, 那么计算机运行速度无疑会快很多。缓存 - 主存 之间的地址就是主存的地址, 实地址, 物理地址; 主存是按内容查找的。
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