第三部分 第五章 存储系统-【教学与检测】中职专业课 计算机专业综合（下）

教学与检测·计算机应用专业综合·下 第五章 存储系统 M学习日标 内容 了解 理解 掌握 存储器的概念 存储器的分类 存储器的主要性能指标 随机存储器(RAM)的原理 只读存储器(RAM)的原理 高速缓冲存储器的原理 虚拟存储器的原理及结构 知识梳理 1.存储器按存储介质分类 (1)半导体存储器：分为双极型半导体存储器和MOS型半导体存储器。 (2)磁表面存储器：分为磁芯、磁盘、磁带、磁卡等。 (3)光表面存储器：分为CD-ROM、DVD-ROM等。 2.存储器按存取方式分类 (1)随机存储器(RAM):分为静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAM。 (2)只读存储器(ROM):分为掩模式ROM、PROM、EPROM、EEPROM等。 3.存储器按信息的可保存性分类 (1)易失性存储器：(2)非易失性存储器。 4.主存储器的性能指标 (1)存储周期：是指进行两次连续的读（或写）操作之间所需间隔的最短时间。 (2)存取时间：又称读写时间，指完成一次存储器读（或写）操作所需的时间。 (3)存储容量：指存储器所能容纳的二进制信息量，多以字节为单位来衡量。常表示成字 数×位数，如2K×8位。 5.随机存储器(RAM) 随机存储器是指在工作过程中，可以随机存入或取出信息的存储器，分为静态和动态两类。 (1)静态随机存储器(SRAM) 静态随机存储器是由存储体、读写电路、地址译码电路和控制电路构成的。 (2)半导体存储器的组成与寻址 由于当前生产的存储器芯片的容量是有限的，要组成实际需要的存储器，需要在字向和位 向进行扩展。 ①位扩展法（又称并联扩展） 位扩展法是进行位数的扩充（加大字长），存储器的字数与存储芯片的字数相同。 30 第五章存储系统 ②字扩展法（又称串联扩展） 字扩展法是存储器位数不变而在字方向上扩充。 ③字位扩展法 实际工作中的存储器通常在字、位方向都要扩展。如用2114(1K×4位)芯片组成一个容 量为8K×16位的存储器，则需要芯片数目为：(8K×16):(1K×4)=32个。 (3)半导体存储器与CPU的连接 ①线选方案 线选方案就是用低位地址进行每片内的存储单元寻址，用高位地址线作为各片的片选信 号线，其构成的存储器地址是不连续的，一般适用于较小的存储系统。 ②译码器方案 译码器方案是用低位地址进行每片内的存储单元寻址，用高位地址线经译码器译码输出 后进行片选，其构成的存储器地址是连续的，广泛应用于各存储系统。 (4)动态随机存储器(DRAM) 动态RAM(Dynamic RAM)简称DRAM,其存储单元是以电容为基础的，因此它的电路简 单，集成度高，发热量高。由于电容中的电荷会逐渐丢失，因此动态存储器必须定时充电刷新。 刷新是以行为单位进行的，常用的刷新方式有集中式刷新、分散式刷新和异步式刷新三种 集中式刷新会形成一段“死区”：分散式刷新避免了“死区”，但加长了机器的存取时间，降 低了整机的运算速度。异步式刷新充分利用了最大刷新时间并使“死区”缩短。 6.只读存储器(ROM) 只读存储器是由制造厂商在制造过程中或由用户使用编程器事先将信息写入，所保存的 信息一旦写人，就不能轻易地改变。 ROM器件的特点有：结构简单、位密度比RAM器件高：具有非易失性，可靠性高：只能读 出信息，不能用通常方法写入信息。 根据信息的设置方法不同，ROM可分为：掩模式只读存储器、可编程只读存储器(PROM)、 可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电擦除可编程只读存储器(EEPROM)。 7.高速缓冲存储器(Cache) 高速缓冲存储器是为了解决CPU和主存之间速度不匹配问题而设置的，它是介于CPU 和主存之间的小容量存储器，但速度比主存快。 设置高速缓冲存储器的必要性：CPU的速度比动态RAM的速度快数倍至一个数量级以 上，导致两者的速度不匹配。只有双极型静态RAM的存取速度与CPU的速度处于同一数量 级。因此在主存与CPU之间增加一个容量相对小的双极型静态RAM作为高速缓冲存储器 (Cache)。 设置高速缓冲存储器的可行性：对局部范围的存储器地址频繁访问，对此范围外的地址访 问甚少的现象，称为程序访问的局部性」 (1)高速缓冲存储器的基本操作有两种，即读操作和写操作。 (2)地址映射 为了把信息放到Cache中，必须应用某种函数把主存地址映射到Cache中定位，称为地址 映射。地址映射方式有三种：直接映射、全相联映射及组相联映射。 直接映射是一种最简单的地址映射方式，它的地址变换速度快。 全相联映射块的冲突率低，但Cache的利用率高，命中率也很高。 31 教学与检测·计算机应用专业综合·下 T 组相联映射块的冲突率比直接映射低，命中率介于直接映射和全相联映射之间。 (3)替换策略 替换策略遵循的规则是：被替换的字块是下