存儲(chǔ)器系統(tǒng)(6116)

1、1第4章存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)引入：引入：電子計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，人類社會(huì)生活的各個(gè)方面都發(fā)生了巨大的變化。特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)逐漸走進(jìn)了人們的家庭，正改變著人們的生活方式。計(jì)算機(jī)逐漸成為人們生活和工作不可缺少的工具，掌握計(jì)算機(jī)的使用也成為人們必不可少的技能。本章知識(shí)要點(diǎn)：本章知識(shí)要點(diǎn)：1）存儲(chǔ)器的分類和三層體系結(jié)構(gòu)2）RAM、ROM芯片的結(jié)構(gòu)、工作原理3）存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方

2、法4）高速緩沖存儲(chǔ)器技術(shù)5）虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)6）存儲(chǔ)保護(hù)4.14.1存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器概述4.1.14.1.1存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器的分類在計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)很重要的部分，就是存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是一種記憶部件，是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的，對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，有了存儲(chǔ)器，才有記憶功能，才能保證正常工作。存儲(chǔ)器的種類很多，常用的分類方法有以下幾種。一、按其用途分一、按其用途分（1）內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器又叫內(nèi)存，是主存儲(chǔ)器。用來(lái)存儲(chǔ)當(dāng)前正在使用的或經(jīng)常使用的

3、程序和數(shù)據(jù)。CPU可以對(duì)他直接訪問(wèn)，存取速度較快。（2）外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器又叫外存，是輔助存儲(chǔ)器。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤(pán)，像硬盤(pán)，軟盤(pán)，磁帶，CD等，能長(zhǎng)期保存信息，并且不依賴于電來(lái)保存信息，但是由機(jī)械部件帶動(dòng)，速度與CPU相比就顯得慢的多。外存的特點(diǎn)是容量大，所存的信息既可以修改也可以保存。存取速度較慢，要用專用的設(shè)備來(lái)管理。計(jì)算機(jī)工作時(shí)，一般由內(nèi)存ROM中的引導(dǎo)程序啟動(dòng)程序，再?gòu)耐獯嬷凶x取系3不相同，但也不象磁帶存儲(chǔ)器那樣，完全由被

4、訪問(wèn)數(shù)據(jù)所處的物理位置來(lái)決定。磁盤(pán)、光盤(pán)等可以在兩個(gè)方向上同時(shí)尋址，實(shí)際的訪問(wèn)時(shí)間與發(fā)出讀寫(xiě)命令時(shí)磁頭所處的位置等因素有關(guān)。四、按信息可保存性分四、按信息可保存性分（1）易失性存儲(chǔ)器斷電后，存儲(chǔ)的信息將消失的存儲(chǔ)器。RAM是易失性存儲(chǔ)器。（2）非易失性存儲(chǔ)器斷電后，存儲(chǔ)的信息仍然保存再存儲(chǔ)器中，稱為非易失性存儲(chǔ)器，ROM，F(xiàn)LASH和磁性材料存儲(chǔ)器為非易失性存儲(chǔ)器。4.1.24.1.2存儲(chǔ)體系與層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)體系與層次結(jié)構(gòu)一、訪存的局部性

5、原理一、訪存的局部性原理計(jì)算機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器的要求是高速度、大容量、低價(jià)格。從大量的統(tǒng)計(jì)中得到的一個(gè)規(guī)律是，程序中對(duì)于存儲(chǔ)空間90%的訪問(wèn)局限于存儲(chǔ)空間的10%的區(qū)域中，而另外10%的訪問(wèn)則分布在存儲(chǔ)空間的其余90%的區(qū)域中。這就是通常說(shuō)的局部性原理。訪存的局部性規(guī)律包括兩個(gè)方面：（1）時(shí)間局部性：如果一個(gè)存儲(chǔ)項(xiàng)被訪問(wèn)，則可能該項(xiàng)會(huì)很快被再次訪問(wèn)。（2）空間局部性：如果一個(gè)存儲(chǔ)項(xiàng)被訪問(wèn)，則該項(xiàng)及其鄰近的項(xiàng)也可能很快被訪問(wèn)。二、存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

6、二、存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)人們?yōu)榱私鉀Q存儲(chǔ)器容量和速度的矛盾，應(yīng)用了訪問(wèn)局部性原理，把存儲(chǔ)體系設(shè)計(jì)成為層次化的結(jié)構(gòu)以滿足使用要求。存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)包括不同層次上的存儲(chǔ)器，通過(guò)適當(dāng)?shù)挠布?、軟件有機(jī)地組合在一起形成計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在大多數(shù)人都將高性能計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)描述成如圖41所示的三層存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)。三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是高速緩存(Cache)、主存儲(chǔ)器(MM)和輔助存儲(chǔ)器(外存)。也有人將存儲(chǔ)器層次分為四層，是將CPU內(nèi)部的寄存器也看作是存