微機(jī)原理與接口技術(shù)第4章微機(jī)存儲(chǔ)器ppt課件

1、第第 4 章章 微機(jī)存儲(chǔ)器微機(jī)存儲(chǔ)器第第 4 章章 微機(jī)存儲(chǔ)器微機(jī)存儲(chǔ)器4.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器4.2 存儲(chǔ)器與系統(tǒng)的銜接存儲(chǔ)器與系統(tǒng)的銜接4.3 現(xiàn)代存儲(chǔ)器體系構(gòu)造現(xiàn)代存儲(chǔ)器體系構(gòu)造習(xí)題例習(xí)題例半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的性能目的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的性能目的由于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有集成度高、功耗低、可靠性好、由于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有集成度高、功耗低、可靠性好、存取速度快、本錢(qián)低等優(yōu)點(diǎn)，是構(gòu)成存儲(chǔ)器的最主要存取速度快、本錢(qián)低等優(yōu)點(diǎn)，是構(gòu)成存儲(chǔ)器的最主要的器件。的器件。 存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)器容量是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)才干的目的，以字存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)器容量是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)才干的目的，以字節(jié)為單位編址，存儲(chǔ)器容量用最大字節(jié)數(shù)描畫(huà)。節(jié)為單位編址

2、，存儲(chǔ)器容量用最大字節(jié)數(shù)描畫(huà)。 存取速度：存儲(chǔ)器存取速度用最大存取時(shí)間或存取周存取速度：存儲(chǔ)器存取速度用最大存取時(shí)間或存取周期描畫(huà)。存儲(chǔ)器存取時(shí)間定義為從接納到存儲(chǔ)單元的期描畫(huà)。存儲(chǔ)器存取時(shí)間定義為從接納到存儲(chǔ)單元的地址碼開(kāi)場(chǎng)，到它取出或存入數(shù)據(jù)為止所需時(shí)間單地址碼開(kāi)場(chǎng)，到它取出或存入數(shù)據(jù)為止所需時(shí)間單位為納秒位為納秒, ns。 功耗：功耗用存儲(chǔ)單元功耗功耗：功耗用存儲(chǔ)單元功耗W/單元，或存儲(chǔ)芯單元，或存儲(chǔ)芯片功耗片功耗mW/芯片描畫(huà)。功耗目的也涉及到到芯片芯片描畫(huà)。功耗目的也涉及到到芯片集成度。集成度。 可靠性：可靠性是指存儲(chǔ)器對(duì)電磁場(chǎng)、溫度等外界變可靠性：可靠性是指存儲(chǔ)器對(duì)電磁場(chǎng)、溫度等外

3、界變化要素的抗干擾才干，普通用平均無(wú)缺點(diǎn)時(shí)間描畫(huà)。化要素的抗干擾才干，普通用平均無(wú)缺點(diǎn)時(shí)間描畫(huà)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類掩膜掩膜ROM可編程可編程ROM(PROM)紫外線擦除可編程紫外線擦除可編程ROM(EPROM)電擦除可編程電擦除可編程ROM(E2PROM)快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器Flash Memory半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(Memory)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAMRAM只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROMROM雙極型雙極型RAMMOS型型RAM靜態(tài)靜態(tài)RAMSRAM動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMDRAM常用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的特點(diǎn)常用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的特點(diǎn) 雙極型雙極型RAM：存取速度快，與：存

4、取速度快，與MOS型型RAM相比集成度低、功耗大、本相比集成度低、功耗大、本錢(qián)高。錢(qián)高。MOS型型RAM：制造工藝簡(jiǎn)單、集成度高、功耗低、價(jià)錢(qián)廉價(jià)，存取速：制造工藝簡(jiǎn)單、集成度高、功耗低、價(jià)錢(qián)廉價(jià)，存取速度不及雙極型度不及雙極型RAM。靜態(tài)。靜態(tài)RAMSRAM以雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器做根本存儲(chǔ)以雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器做根本存儲(chǔ)電路，集成度較高。動(dòng)態(tài)電路，集成度較高。動(dòng)態(tài)RAM DRAM利用電容電荷存儲(chǔ)信息，需利用電容電荷存儲(chǔ)信息，需附加刷新電路，采用的元件比靜態(tài)附加刷新電路，采用的元件比靜態(tài)RAM少，集成度更高，功耗更小。少，集成度更高，功耗更小。DRAM優(yōu)于優(yōu)于SRAM。EPROM：是可用紫外線進(jìn)展脫線擦除，用

5、編程器固化信息的：是可用紫外線進(jìn)展脫線擦除，用編程器固化信息的ROM。EPROM可以多次改寫(xiě)，但編程速度較慢?？梢远啻胃膶?xiě)，但編程速度較慢。E2PROM：是可用特定電信號(hào)進(jìn)展在線擦除和編程的：是可用特定電信號(hào)進(jìn)展在線擦除和編程的ROM。 E2PROM比比EPROM運(yùn)用方便，但存取速度較慢，價(jià)錢(qián)也較高。運(yùn)用方便，但存取速度較慢，價(jià)錢(qián)也較高。 快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器：在快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器：在E2PROM根底上開(kāi)展的，比根底上開(kāi)展的，比E2PROM擦除和改寫(xiě)速擦除和改寫(xiě)速度快得多。度快得多。根本存儲(chǔ)電路根本存儲(chǔ)電路半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片是把成千上萬(wàn)個(gè)根本存儲(chǔ)電路以矩陣陣列的組織方式半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片是把成千上萬(wàn)個(gè)根本存儲(chǔ)電

6、路以矩陣陣列的組織方式稱為存儲(chǔ)體集成在數(shù)平方厘米上的大規(guī)模集成電路。稱為存儲(chǔ)體集成在數(shù)平方厘米上的大規(guī)模集成電路。根本存儲(chǔ)電路是存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的電路，由一個(gè)具有兩個(gè)穩(wěn)定形狀根本存儲(chǔ)電路是存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的電路，由一個(gè)具有兩個(gè)穩(wěn)定形狀“0 0和和“1 1的電子元件組成。的電子元件組成。TCgCd位線位線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線字線字線T4T5 AT3T2T1B T6位線位線1 1( (數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線) )Vcc字線字線位線位線2 2( (數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線) ) 六管靜態(tài)根本存儲(chǔ)電路六管靜態(tài)根本存儲(chǔ)電路 單管動(dòng)態(tài)根本存單管動(dòng)態(tài)根本存儲(chǔ)電路儲(chǔ)電路存儲(chǔ)芯片的根本組成存儲(chǔ)芯片的根本組成以靜態(tài)存儲(chǔ)器為例以靜態(tài)存儲(chǔ)器為

7、例半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片通常由存儲(chǔ)矩陣、單元地址譯碼、數(shù)據(jù)緩沖半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片通常由存儲(chǔ)矩陣、單元地址譯碼、數(shù)據(jù)緩沖/驅(qū)動(dòng)和讀驅(qū)動(dòng)和讀/寫(xiě)控制邏輯四部分組成。寫(xiě)控制邏輯四部分組成。存儲(chǔ)器芯片的引腳主要有存儲(chǔ)單元地址線存儲(chǔ)器芯片的引腳主要有存儲(chǔ)單元地址線Am-1A0 、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)線Dn-1D0 、片選通線片選通線CSCE、讀、讀/寫(xiě)控制線寫(xiě)控制線OE和和WE等。等。數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器根本存儲(chǔ)電路根本存儲(chǔ)電路組成的組成的存儲(chǔ)矩陣體存儲(chǔ)矩陣體 地址譯碼器地址譯碼器 片選通 讀/寫(xiě)選通 讀讀/寫(xiě)控制邏輯寫(xiě)控制邏輯 D0A0A1Am-1.Dn-1D1.存儲(chǔ)器芯片的容量表示存儲(chǔ)器芯片的容量表示存儲(chǔ)器芯片的容

8、量表示：存儲(chǔ)器芯片的容量表示：存儲(chǔ)芯片的單元數(shù)存儲(chǔ)芯片的單元數(shù)單元位數(shù)單元位數(shù)例如，例如，1 K4 8 K1 16K8存儲(chǔ)器芯片組成存儲(chǔ)器的芯片數(shù)計(jì)算：存儲(chǔ)器芯片組成存儲(chǔ)器的芯片數(shù)計(jì)算：存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù) 8 芯片單元數(shù)芯片單元數(shù) 芯片位數(shù)芯片位數(shù)例如，設(shè)計(jì)一個(gè)例如，設(shè)計(jì)一個(gè)64KB的的RAM存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器:假設(shè)用靜態(tài)假設(shè)用靜態(tài)RAM 61162K8芯片組成，那么芯片組成，那么 64/21=32 片片;假設(shè)用動(dòng)態(tài)假設(shè)用動(dòng)態(tài)RAM 211616K1芯片組成，那么芯片組成，那么 64/168=32片，片，32片分成片分成4組，每組組，每組8片。片。常用存儲(chǔ)器芯片的組成特性常用存儲(chǔ)器芯片的組成特

9、性芯片型號(hào)芯片型號(hào) MN 地址線地址線 數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 控制線控制線 SRAM6116（靜態(tài)（靜態(tài)RAM） 2K8 A10A0 D7D0 CS, OE, WE DRAM2164（動(dòng)態(tài)（動(dòng)態(tài)RAM） 64K1 A7A0(行列地址復(fù)用行列地址復(fù)用) Din Dout RAS, CAS, WEEPROM 2764 8K8 A12A0 O7O0 CE, OE/VPP, PGME2PROM 2817 2K8 A10A0 I/O7 I/O0 CE, OE, WE,RDY/BUSY數(shù)據(jù)線的銜接：數(shù)據(jù)線的銜接： 存儲(chǔ)器芯片的數(shù)據(jù)端存儲(chǔ)器芯片的數(shù)據(jù)端Dn-1D0Dn-1D0可以直接和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總可以直接和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總

10、線線DBDB相應(yīng)的數(shù)據(jù)位掛接起來(lái)。相應(yīng)的數(shù)據(jù)位掛接起來(lái)。地址線的銜接：地址線的銜接：存儲(chǔ)器芯片的地址端存儲(chǔ)器芯片的地址端Am-1A0Am-1A0可以直接和系統(tǒng)地址總線可以直接和系統(tǒng)地址總線ABAB，從，從A0A0開(kāi)場(chǎng)的低位地址部分相應(yīng)的地址線掛接開(kāi)場(chǎng)的低位地址部分相應(yīng)的地址線掛接起來(lái)。起來(lái)。數(shù)據(jù)線、地址線的銜接數(shù)據(jù)線、地址線的銜接讀讀/ /寫(xiě)控制線的銜接寫(xiě)控制線的銜接 CPU讀讀/寫(xiě)操作控制信號(hào)寫(xiě)操作控制信號(hào)(M/IO，RD和和WR)進(jìn)展邏進(jìn)展邏輯組合，產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀輯組合，產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀MEMR和存儲(chǔ)器寫(xiě)和存儲(chǔ)器寫(xiě)MEMW信號(hào)，分別接存儲(chǔ)器芯片的讀允許信號(hào)，分別接存儲(chǔ)器芯片的讀允許OE信號(hào)和寫(xiě)允

11、信號(hào)和寫(xiě)允許許WE信號(hào)信號(hào) 。 與與與與MEMRMEMWRDM/IOWR當(dāng)單個(gè)存儲(chǔ)器芯片的容量不能滿足存儲(chǔ)器容量要求時(shí)，需當(dāng)單個(gè)存儲(chǔ)器芯片的容量不能滿足存儲(chǔ)器容量要求時(shí)，需求用多個(gè)存儲(chǔ)器芯片組合，以擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量。求用多個(gè)存儲(chǔ)器芯片組合，以擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量。擴(kuò)展存儲(chǔ)器容量的銜接方法：擴(kuò)展存儲(chǔ)器容量的銜接方法：位擴(kuò)展位擴(kuò)展擴(kuò)展存儲(chǔ)單元字節(jié)的數(shù)據(jù)位數(shù)。擴(kuò)展存儲(chǔ)單元字節(jié)的數(shù)據(jù)位數(shù)。芯片的單元位數(shù)為芯片的單元位數(shù)為1 1位或位或4 4位時(shí)，需做位擴(kuò)展。位時(shí)，需做位擴(kuò)展。字節(jié)擴(kuò)展字節(jié)擴(kuò)展擴(kuò)展存儲(chǔ)單元的字節(jié)個(gè)數(shù)。擴(kuò)展存儲(chǔ)單元的字節(jié)個(gè)數(shù)。芯片的單元數(shù)小于存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)時(shí)，需做字節(jié)擴(kuò)展。芯片的單元數(shù)小于存儲(chǔ)器

12、字節(jié)數(shù)時(shí)，需做字節(jié)擴(kuò)展。存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展 位擴(kuò)展銜接表示圖位擴(kuò)展銜接表示圖 D3D0 D7D4 CS WEA9A0 2114 (1K4) D3D0 CS WEA9A0 2114 (1K4) D3D0A9A0MEMWA19 A10譯碼器譯碼器字節(jié)擴(kuò)展銜接表示圖字節(jié)擴(kuò)展銜接表示圖 MEMWMEMRA19A188088系統(tǒng)系統(tǒng)A15 A0D7 D02-4譯譯碼碼器器CS OE WE6116(2)A10A0D7D0CS OE WE6116(1)A10A0D7D0CS OE 27512(2)A15A0D7D0CS OE 27512(1)A15A0D7D016161111 CPU對(duì)存儲(chǔ)單元

13、的尋址必需求保證其尋址獨(dú)一性。對(duì)存儲(chǔ)單元的尋址必需求保證其尋址獨(dú)一性。存儲(chǔ)器單元尋址分兩級(jí)進(jìn)展：存儲(chǔ)器單元尋址分兩級(jí)進(jìn)展：1. 根據(jù)片選地址碼，經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器芯片外部譯碼電路，產(chǎn)生根據(jù)片選地址碼，經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)器芯片外部譯碼電路，產(chǎn)生存儲(chǔ)器芯片選通訊號(hào)存儲(chǔ)器芯片選通訊號(hào)CS；2. 在片選信號(hào)有效的前提下，根據(jù)片內(nèi)地址碼由芯片內(nèi)部在片選信號(hào)有效的前提下，根據(jù)片內(nèi)地址碼由芯片內(nèi)部譯碼電路，產(chǎn)生片內(nèi)尋址，選中該芯片中獨(dú)一的一個(gè)譯碼電路，產(chǎn)生片內(nèi)尋址，選中該芯片中獨(dú)一的一個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元。產(chǎn)生存儲(chǔ)器片選信號(hào)的方法：產(chǎn)生存儲(chǔ)器片選信號(hào)的方法：線選譯碼法線選譯碼法部分部分譯碼法部分部分譯碼法全局完全譯碼法全局完

14、全譯碼法片選信號(hào)的產(chǎn)生片選信號(hào)的產(chǎn)生 片選信號(hào)的譯碼電路例片選信號(hào)的譯碼電路例 M/IOA19A18A17A16A15A14A13G1G2AG2B 74LSCBACS0 CS7或或或或CS0 CS7 的地址范圍：的地址范圍：10000H1FFFFH 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)運(yùn)用例存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)運(yùn)用例用用8K4位的位的RAM存儲(chǔ)芯片和存儲(chǔ)芯片和8K8 位的位的ROM存儲(chǔ)芯片，組成存儲(chǔ)芯片，組成8KB RAM和和16KB ROM的存儲(chǔ)器。的存儲(chǔ)器。RAM存儲(chǔ)器地址：存儲(chǔ)器地址：0000H1FFFH;ROM存儲(chǔ)器地址：存儲(chǔ)器地址：C000HFFFFH。設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線D7D0、地址、地

15、址總線總線A15A0，譯碼電路和讀，譯碼電路和讀/寫(xiě)控制線的寫(xiě)控制線的銜接。銜接。 存儲(chǔ)器運(yùn)用例圖存儲(chǔ)器運(yùn)用例圖CS2CS2CS3CS3MEMRMEMWCS CS A12A0A12A0ROMROM2 2D7D0D7D0CSCSA12A0A12A0 ROM ROM1 1D7D0D7D0D7D4CS CS 2 2D7D0A12A0CSCSA12A0A12A0RAMRAM1 1D3D0D3D0D3D0CS1CS1M/IOA15A14A13G1G2AG2B74LSCBAY6CS10000H1FFFHCS2C000HDFFFHY7Y0CS3E000HFFFFH微機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器組織微機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器組織系統(tǒng)總線系統(tǒng)

16、總線ROM模塊模塊RAM模塊模塊模塊模塊i i模塊模塊j j模塊模塊n n模塊模塊1 1 微機(jī)內(nèi)存空間構(gòu)造由多個(gè)模塊板構(gòu)成內(nèi)存儲(chǔ)器空間。存儲(chǔ)器模塊存儲(chǔ)器模塊/板構(gòu)造板構(gòu)造地址地址譯碼譯碼地址總線地址總線 MEMR MEMW READY 模塊選擇模塊選擇存儲(chǔ)器接口存儲(chǔ)器接口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制地址地址數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線存儲(chǔ)芯片矩陣存儲(chǔ)芯片矩陣IBM PC微機(jī)內(nèi)存空間分配微機(jī)內(nèi)存空間分配40KB 根本根本ROMFFFFFHF6000HC8000HC0000HA0000H40000H00000H256KBROM空間空間768KBRAM空間空間640KB根本根本RAM256KB RAM系統(tǒng)板系統(tǒng)板384KB

17、 RAM 選件板選件板128KB 顯示緩沖區(qū)顯示緩沖區(qū)4KB 硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序微機(jī)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)要點(diǎn)微機(jī)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)要點(diǎn) 芯片的選擇類型、存儲(chǔ)容量、存取速度 總線的負(fù)載需求時(shí)添加緩沖/驅(qū)動(dòng)器 速度的匹配需求時(shí)設(shè)計(jì)“READY 電路 地址的分配實(shí)現(xiàn)分級(jí)地址譯碼 必需保證對(duì)存儲(chǔ)單元尋址的獨(dú)一性高性能微機(jī)系統(tǒng)的高速度、大容量、低價(jià)錢(qián)是評(píng)價(jià)存儲(chǔ)高性能微機(jī)系統(tǒng)的高速度、大容量、低價(jià)錢(qián)是評(píng)價(jià)存儲(chǔ)器性能和存儲(chǔ)體系設(shè)計(jì)主要的三大目的。器性能和存儲(chǔ)體系設(shè)計(jì)主要的三大目的。提高存儲(chǔ)器體系性能的三大技術(shù)：提高存儲(chǔ)器體系性能的三大技術(shù)： 提高信息吞吐量的提高信息吞吐量的 多體存儲(chǔ)器并行主存構(gòu)造多體存儲(chǔ)器并行主存構(gòu)造

18、 提高提高CPUCPU訪存速度的訪存速度的 高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器 Cache Cache 擴(kuò)展編程邏輯空間的擴(kuò)展編程邏輯空間的 虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器Virtual MemoryVirtual Memory現(xiàn)代存儲(chǔ)器技術(shù)現(xiàn)代存儲(chǔ)器技術(shù)微機(jī)存儲(chǔ)器體系構(gòu)造微機(jī)存儲(chǔ)器體系構(gòu)造 CPU主主存存輔輔存存CacheCache控制器控制器MMUDOS存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理并行主存儲(chǔ)器構(gòu)造并行主存儲(chǔ)器構(gòu)造 存儲(chǔ)器的操作，假設(shè)一次只訪問(wèn)一個(gè)存儲(chǔ)字，其存取速度存儲(chǔ)器的操作，假設(shè)一次只訪問(wèn)一個(gè)存儲(chǔ)字，其存取速度成為限制微機(jī)系統(tǒng)速度提高的瓶頸問(wèn)題。成為限制微機(jī)系統(tǒng)速度提高的瓶頸問(wèn)題。多體存儲(chǔ)器構(gòu)造并行主存儲(chǔ)器構(gòu)造，是

19、高速流水型微多體存儲(chǔ)器構(gòu)造并行主存儲(chǔ)器構(gòu)造，是高速流水型微機(jī)典型的主存構(gòu)造。機(jī)典型的主存構(gòu)造。 并行主存儲(chǔ)器的根本原理：采用字長(zhǎng)并行主存儲(chǔ)器的根本原理：采用字長(zhǎng)w w位的位的n n個(gè)容量一樣的個(gè)容量一樣的存儲(chǔ)器，并行銜接組成一個(gè)更大的存儲(chǔ)器多體。多存儲(chǔ)器，并行銜接組成一個(gè)更大的存儲(chǔ)器多體。多體存儲(chǔ)器在一個(gè)存取周期內(nèi)并行存取體存儲(chǔ)器在一個(gè)存取周期內(nèi)并行存取n n個(gè)字，即在單位時(shí)個(gè)字，即在單位時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)器提供的信息量擴(kuò)展了間內(nèi)存儲(chǔ)器提供的信息量擴(kuò)展了n n倍，有效地提高了單位倍，有效地提高了單位時(shí)間內(nèi)信息的吞吐率。時(shí)間內(nèi)信息的吞吐率。并行主存儲(chǔ)器構(gòu)造：并行主存儲(chǔ)器構(gòu)造：?jiǎn)误w多字并行主存單體多字并行

20、主存多體交叉存取并行主存多體交叉存取并行主存單體多字并行主存構(gòu)造單體多字并行主存構(gòu)造單體多字并行主存構(gòu)造是多個(gè)并行存儲(chǔ)器共用一套地址存放器和地單體多字并行主存構(gòu)造是多個(gè)并行存儲(chǔ)器共用一套地址存放器和地址譯碼器，多個(gè)字運(yùn)用同一個(gè)地址編碼并行訪問(wèn)各自對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元，址譯碼器，多個(gè)字運(yùn)用同一個(gè)地址編碼并行訪問(wèn)各自對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元，這樣這樣CPU每訪問(wèn)一個(gè)地址就可以同時(shí)讀每訪問(wèn)一個(gè)地址就可以同時(shí)讀/寫(xiě)多個(gè)存儲(chǔ)字。寫(xiě)多個(gè)存儲(chǔ)字。單體多字并行主存構(gòu)造表示圖單體多字并行主存構(gòu)造表示圖M0M1Mn-1wn w位位 w位位 w位位地址存放器地址存放器地址地址地址譯碼器地址譯碼器高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器現(xiàn)代存儲(chǔ)器系

21、統(tǒng)是用靜態(tài)現(xiàn)代存儲(chǔ)器系統(tǒng)是用靜態(tài)RAM組成組成一個(gè)小容量存儲(chǔ)器，稱為高速緩沖一個(gè)小容量存儲(chǔ)器，稱為高速緩沖存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器Cache；用動(dòng)態(tài)；用動(dòng)態(tài)RAMDRAM組成大容量的主存儲(chǔ)器，組成大容量的主存儲(chǔ)器，構(gòu)成一個(gè)兩級(jí)存儲(chǔ)器構(gòu)造，既構(gòu)成一個(gè)兩級(jí)存儲(chǔ)器構(gòu)造，既Cache主存構(gòu)造。主存構(gòu)造。Cache位于主存與微處置器之間，位于主存與微處置器之間，其容量普通為其容量普通為832KB。高檔。高檔微處置器如，微處置器如，80486，Pentium 甚至在微處置器芯片內(nèi)又集成了甚至在微處置器芯片內(nèi)又集成了Cache，構(gòu)成了兩級(jí)，構(gòu)成了兩級(jí)Cache構(gòu)造。構(gòu)造。CPUCacheCache控制器控制器主主存存C

22、acheCache存儲(chǔ)系統(tǒng)根本構(gòu)造存儲(chǔ)系統(tǒng)根本構(gòu)造不不命命中中Cache主主存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器地址總線地址總線多字寬多字寬CPUCacheCache交換控制交換控制Cache地址地址存放器存放器主存主存地址地址存放器存放器主存主存Cache地址地址變換變換數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線單字寬單字寬命命中中Cache地址映像方法地址映像方法 運(yùn)用某種函數(shù)把主存地址映像到運(yùn)用某種函數(shù)把主存地址映像到CacheCache中定位，稱作中定位，稱作CacheCache地址映像。地址映像。當(dāng)主存信息按這種映像關(guān)系裝入當(dāng)主存信息按這種映像關(guān)系裝入CacheCache后，訪問(wèn)主存的地后，訪問(wèn)主存的地址應(yīng)變換為相應(yīng)的址應(yīng)變換為相應(yīng)

23、的CacheCache地址。要能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，將主存地址。要能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，將主存和和CacheCache的存儲(chǔ)空間劃分成假設(shè)干大小一樣的頁(yè)或稱的存儲(chǔ)空間劃分成假設(shè)干大小一樣的頁(yè)或稱塊。由于主存空間大，塊。由于主存空間大，CacheCache空間小，因此，必需讓空間小，因此，必需讓CacheCache的一個(gè)頁(yè)與主存的假設(shè)干個(gè)頁(yè)相對(duì)應(yīng)，即假設(shè)干主的一個(gè)頁(yè)與主存的假設(shè)干個(gè)頁(yè)相對(duì)應(yīng)，即假設(shè)干主存地址將映射成同一個(gè)存地址將映射成同一個(gè)CacheCache地址。地址。 Cache Cache地址映像方式：地址映像方式：直接映像、全相聯(lián)映像、組相聯(lián)映像直接映像、全相聯(lián)映像、組相聯(lián)映像Cache交換戰(zhàn)略交換戰(zhàn)略

24、 先進(jìn)先出先進(jìn)先出FIFO戰(zhàn)略戰(zhàn)略 FIFO按調(diào)入按調(diào)入Cache的先后決議淘汰的順序，即在需求更的先后決議淘汰的順序，即在需求更新時(shí)，總是淘汰最先調(diào)入新時(shí)，總是淘汰最先調(diào)入Cache的頁(yè)。這種方法容易實(shí)的頁(yè)。這種方法容易實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)開(kāi)銷為實(shí)現(xiàn)交換算法而系統(tǒng)破費(fèi)的時(shí)間少，現(xiàn)，系統(tǒng)開(kāi)銷為實(shí)現(xiàn)交換算法而系統(tǒng)破費(fèi)的時(shí)間少，但不一定合理。由于有些頁(yè)雖然調(diào)入較早，但仍能夠在但不一定合理。由于有些頁(yè)雖然調(diào)入較早，但仍能夠在運(yùn)用。運(yùn)用。近期最少運(yùn)用近期最少運(yùn)用LRU戰(zhàn)略戰(zhàn)略為為Cache的各頁(yè)建立一個(gè)的各頁(yè)建立一個(gè)LRULeast Recently Used表，表，隨時(shí)記錄它們的調(diào)用情況。當(dāng)需求交換時(shí)，將在最

25、近一隨時(shí)記錄它們的調(diào)用情況。當(dāng)需求交換時(shí)，將在最近一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)用最少的頁(yè)予以交換。顯然，這是按調(diào)用頻段時(shí)間內(nèi)運(yùn)用最少的頁(yè)予以交換。顯然，這是按調(diào)用頻繁程度決議淘汰的順序，比較合理，繁程度決議淘汰的順序，比較合理，Cache的訪問(wèn)命中的訪問(wèn)命中率較高。但是比率較高。但是比FIFO戰(zhàn)略復(fù)雜，系統(tǒng)開(kāi)銷稍大。戰(zhàn)略復(fù)雜，系統(tǒng)開(kāi)銷稍大。虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器Virtual Memory是建立是建立在主存輔存物理構(gòu)造根底之上，由在主存輔存物理構(gòu)造根底之上，由擔(dān)任主存輔存之間信息調(diào)度的硬件擔(dān)任主存輔存之間信息調(diào)度的硬件安裝安裝存儲(chǔ)管理部件存儲(chǔ)管理部件MMU和操和操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理軟件所組成的

26、一種作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理軟件所組成的一種存儲(chǔ)體系層次。存儲(chǔ)體系層次。主存輔存存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)用者來(lái)說(shuō)，主存輔存存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)用者來(lái)說(shuō)，好似有一個(gè)比實(shí)踐主存大得多的，可好似有一個(gè)比實(shí)踐主存大得多的，可使編程空間不受限制的虛主存空使編程空間不受限制的虛主存空間存在，并可用接近主存的速度在這間存在，并可用接近主存的速度在這個(gè)虛擬存儲(chǔ)器上運(yùn)轉(zhuǎn)。個(gè)虛擬存儲(chǔ)器上運(yùn)轉(zhuǎn)。主主存存輔輔存存MMUDOS存儲(chǔ)管存儲(chǔ)管理理虛擬存儲(chǔ)器地址的轉(zhuǎn)換虛擬存儲(chǔ)器地址的轉(zhuǎn)換 虛擬存儲(chǔ)器采用軟件和硬件的綜合技術(shù)，將主存和輔存的虛擬存儲(chǔ)器采用軟件和硬件的綜合技術(shù)，將主存和輔存的地址空間一致編址，用戶采用虛地址邏輯地址分模塊地址空間一致編址

27、，用戶采用虛地址邏輯地址分模塊進(jìn)展編程。進(jìn)展編程。虛地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間稱為虛存空間如，虛地址對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間稱為虛存空間如，Pentium微機(jī)微機(jī)的虛存空間為的虛存空間為64TB，主存空間為，主存空間為64GB 。實(shí)踐的主存物理地址稱為實(shí)地址。實(shí)踐的主存物理地址稱為實(shí)地址。虛地址轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的實(shí)地址是虛地址轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的實(shí)地址是MMU的中心管理內(nèi)容。的中心管理內(nèi)容。虛擬存儲(chǔ)器普通有頁(yè)式、段式、段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器普通有頁(yè)式、段式、段頁(yè)式 三種管理方式。三種管理方式。 習(xí)題習(xí)題4.2，習(xí)題，習(xí)題4.34.2 8086/8088系統(tǒng)為最小方式，當(dāng)從存儲(chǔ)器系統(tǒng)為最小方式，當(dāng)從存儲(chǔ)器20000H地址單元讀取一個(gè)

28、字節(jié)地址單元讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，給出對(duì)存儲(chǔ)器的控制信號(hào)和它們的有效邏輯電平。數(shù)據(jù)時(shí)，給出對(duì)存儲(chǔ)器的控制信號(hào)和它們的有效邏輯電平。8086/8088系統(tǒng)為讀總線周期，系統(tǒng)為讀總線周期，M/IO，RD，WR，DEN，DT/R的邏輯電平的邏輯電平分別為高，低，高，低，低，即邏輯分別為高，低，高，低，低，即邏輯1，0，1，0，0。 4.3 假設(shè)用假設(shè)用1K1位位RAM芯片組成芯片組成16KB的存儲(chǔ)器，需求多少芯片？在地址的存儲(chǔ)器，需求多少芯片？在地址線中有多少位參與芯片內(nèi)單元尋址？用多少位做芯片組選擇信號(hào)？設(shè)線中有多少位參與芯片內(nèi)單元尋址？用多少位做芯片組選擇信號(hào)？設(shè)地址總線為地址總線為16位位用用1K1位位RAM芯片組成芯片組成16KB的存儲(chǔ)器，一共需求的存儲(chǔ)器，一共需求128片片8片一組，片一組，16組，需求組，需求16個(gè)芯片組選擇信號(hào)。在個(gè)芯片組選擇信號(hào)。在A15A016位地址線中，用位地址線中，用A9A010位做芯片位做芯片1K210單元的尋址，用單元的尋址，用A13A104位做