计算机组成原理(三)--存储器的层次结构

第三章 存储器的层次结构 3.1 存储器分类

按存储介质分类
(1)半导体存储器:
        TTL,MOS,SSD。
        易失
(2)磁表面存储器:
        磁头,载磁体
        非易失
(3)磁芯存储器:
        硬磁材料,环状元件
        非易失
(4)光盘存储器:
        激光,慈光
        非易失

按存取方式
(1)存取时间与物理地址无关 (随机存取
        类比于数据结构中的线性表数组(取数组某个元素的时间和物理地址无关,只和index有关)
        (a)随机存储器:程序执行过程中可读可写
        (b)只读存储器:程序执行过程中只读
(2)存取时间与物理地址有关(串行访问
        类比于数据结构中的链表
        (a)顺序存取存储器:磁带
        (b)直接存取存储器:磁盘(根据物理地址,直接移动磁头)

按在计算机中的作用分类
(1)主存
        (a)RAM:操作系统被加载到RAM
                SRAM:(Static Random Access Memory)静态随机存储器。常用制作二级缓存。
                                不必刷新电路就能保存数据。但体积大,集成度低
                DRAM:(Dynamic Random Access Memory)动态随机存取存储器。常用语制作系统内存
                                DRAM用电容存储数据,需要定时充电,刷新电路,否则出处的数据丢失。集成度高
        (b)ROM:存储机器自检和引导程序,BIOS等程序
                MROM:(Mask Read-Only Memory)掩模式只读存储器。MROM的内容在出厂前一次写入,之后不能更改
                PROM:(Programmable Read-Only Memory)-可编程只读存储器。只能写入一次数据的只读存储器,写入错误只能更换存储芯片
                EPROM:(Erasable Programmable Read Only Memory)可擦除可编程只读寄存器
                EEPROM: (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory),电可擦可编程只读存储器。SSD
(2)辅存
        磁盘,磁带,光盘

3.2 存储器的存储结构

存储结构综述
(1)cpu只能和主存,cache进行数据交互,而不能直接获得辅存的数据
(2)辅存的数据只能调入主存,不能直接进入缓存中。
(3)辅存到主存的映射是由OS操作系统管理的。但是主存和辅存之间的一个映射关系被放到TLB中,TLB在cache中。
(4)虚拟存储中的页表,段表,段页表被放到了主存中。cpu通过页表访问辅存时,发现缺页中断,就会先暂停程序的执行,先把数据调到内存

主存
(1)主存的基本结构

image.png-9.5kB


(2)主存和CPU的联系
     

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主存中存储单元地址的分配
(1)寻址的个数有2个因素:
       (a)地址线的个数:这是内存中总的可寻址字节数
       (b)一个地址所占用的字节数:表明了一个内存单元,占用多少个字节
(2)\(\frac{内存可寻址的总字节数}{多少字节形成一个内存单元} = 可寻址数\)
(3)eg:地址线24根,按字节寻址,可寻址\(2^24 = 16M\)
               若字长为16位,按字寻址,可寻址8M个
               若字长为32位,按字寻址,可寻址4M个

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