计算机组成——存储系统 6.1 存储器的分类： 6.1.1 易失性存储器——RAM RAM：DRAM 、SRAM 6.1.2易失性存储器 ROM：MASK ROM、PROM FLASH：NOR FLASH 、NAND FLASH 光盘、软盘、机械硬盘 6.2 存储器的层次 6.2.1存储技术： 随机访问存储器（RAM）、非易失性存储器 6.2.2访问主存： 数据流通过总线在处理器和DRAM主存之间来回。总线是一组并行的数据线，能携带地址、数据和控制信号。 6.2.3存储技术趋势： 1. 不同的存储技术有不同的价格和性能折中。 2. 不同存储技术的价格和性能属性以截然不同的速率变化着。增加密度比降低访问时间更容易。 3.DRAM和磁盘的性能滞后于CPU的性能。 6.3 双口RAM和多模块存储器 6.3.1多体并行存储器 简介：多体并行存储器由多体模块组成，每个模块都有相同的容量和存取速度，各模块都有独立的读写控制电路、地址寄存器和数据寄存器，他们既能并行工作，又能交叉工作。 2.高位交叉编制：由于采用高位交叉编制，故采用高位交叉编制方式的存储器仍是顺序存储器。 高位地址表示体号， 低位地址为体内地址。 2. 低位交叉编制：由于程序连续存放在相邻体中，因此称采用此编址方式的存储器为交叉存储器。 低位地址为体号， 高位地址为体内地址。 多体模块结构的存储器采用低位交叉编址后，可在不改变每个模块存取周期的前提下，采用流水线的方式并行存取，提高存储器的带宽。 6.3.2 并行 为了提高CPU访问存储器的速度，可以采用双端口存储器、多模块存储。它们同属并行技术，前者为空间并行，后者为时间并行。 6.3.3 双端口RAM 1. 双端ORM是指同一个存储器有左、 右两个独立的端口。具有两组相互独立的地址线、 数据线和读写控制线 2. 允许两个独立的存储器同时异步地访问存储单。 当两个端口的地址不相同时， 再两个端口上进行读写操作一定不会发生冲突 3. 两个端口同时存取存储器的同地址单时，会因数据冲突造成数据存储或读取 两个端口对同一 主存操作时有以下4种情况: 两个端口不同时对同一 地址单村粗数据不出错 两个端口同时对同一 地址单读出数据不出错 两个端口同时对同一 地址单读出数据不出错 两个端口同时对同一 地址单操作，一个写入数据， – 一个读出数据 读出出错 解决方案: 福忙信号BUSY (低电平有效)为，由判断逻植决定曾时关闭个端口(即被延未被关团的端口正常访问 6.3.4 多模块存储器 为提高访存速度，常采用多模块存储器，常用的有：单体多字存储器、多体低位交叉存储器 单体多字存储： 1. 单体多字系统的特点时存储器中只有一个存储体，每个存储单存储m个字，总线宽度也位m个字，一次并行读出m个字，地址必须顺序排列并处于同个存储单。 2. 单体多字系统在一个存取周期内，从同一地址取出m条指令，然后将指令逐条送。即每个1/m存取周期，CPu向主存取一条指令，显然,这增大了存储器的带宽。 3. 缺点：指令和数据集在主存内必须是连续存放的旦遇到转移指令,或操作数不能连续存放这种方法的效果就不明显。 6.4 高速缓冲存储器 6.4.1 程序局部性原理 高速缓冲技术就是利用程序访问的局部性原理，把程序中正在使用的部分存放在-个高速的、容量较小的Cache中，使CPU的访存操作大多数针对Cache进行，从而大大提高程序的执行速度。 程序访问的局部性原理包括时间局部性和空间局部性 时间局部性：时间局部性是指在最近的未来要用到的信息，很可能是现在正在使用的信息，因为程序中存在循环。(重 点是指令有可能循环) 空间局部性:空间局部性是指在最近的未来要用到的信息，很可能与现在正在使用的信息在存储空间上是邻近的，因为指令通常是顺序存放、顺序执行的，数据般也是以向量、数组等形式簇聚地存储在一起的。(重点是顺序的连续性) 6.4.2 Cache Cache概念：硬件：SRAM、与CPU数据交换单位：字、与主存数据交换单位：块、命中率：Cache命中次数Nc/(Cache命中次数Nc+主存命中次数Nm)（H=Nc/(Nc+Nm)）、系统平均访问时间：Cache访问时间Tc与主存访问时间Tm的加权平均（Ta=H*Tc+(1-H)*Tm）。 Cache映射方式：全相联映射（标记|字块内地址）；直接映射（标记|Cache字块地址|字块内地址）；组相联映射（标记|组地址|字块内地址）【有效位|脏位|控制位|标记位|二进制内容位】 Cache替换算法:随机算法、FIFO算法、LRU算法、LFU算法。 Cache写策略： 写命中：全写法（命中即写入内存）、写回法（换出才写入内存）需要加脏位 写不命中：写分配法（不命中即插入）、非写分配法（不命中不改变) 6.5 虚拟储存器 6.5.1 虚拟存储器： 只是一个容量非常大的存储器的逻辑模型，不是任何实际的物理存储器。它借助于磁盘等辅助存储器来扩大主存容量，使之为更大或更多的程序所使用。虚拟存储器指的是主存－外存层次，它以透明的方式为用户提供了一个比实际主存空间大得多的程序地址空间。 6.5.2 实地址和虚地址： 用户编制程序时使用的地址（虚拟地址由编译程序生成）称为虚地址或逻辑地址，其对应的存储空间称为虚存空间或逻辑地址空间；而计算机物理内存的访问地址则称为实地址或物理地址，其对应的存储空间称为物理存储空间或主存空间。程序进行虚地址到实地址转换的过程称为程序的再定位。 6.5.3 特点： （1）每个程序的虚地址空间可以远大于实地址空间，也可以远小于实地址空间。 （2）有了虚拟机制后，应用程序就可以透明地使用整个虚存空间。 （3）每个程序就可以拥有一个虚拟的存储器，它具有辅存的容量和接近主存的访问速度。 注* FLASH是一种可以写入和读取的存储器，叫闪存，FLASH也叫FLASH ROM，有人把FLASH当做ROM。FLASH和EEPROM相比，FLASH的存储容量大。FLASH的速度比现在的机械硬盘速度快，现在的U盘和SSD固态硬盘都是Nandflash。FLASH又分为Norflash和Nandflash。
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