(7)-3.1存儲(chǔ)器概述計(jì)算機(jī)組成原理

3.1存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器是馮?諾伊曼計(jì)算機(jī)模型“存儲(chǔ)程序（和數(shù)據(jù)）+按地址自動(dòng)執(zhí)行”的核心組成部件之一，是計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)工作的必要條件。1.存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用CPU1.存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用存放程序指令PC-程序計(jì)數(shù)器IR-指令寄存器當(dāng)前正在指令的指令下一條要執(zhí)行指令的地址1.存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用存儲(chǔ)器DBCPU存放數(shù)據(jù)AB2.存儲(chǔ)器的基本工作方式-按存儲(chǔ)單元地址讀和寫CPU0000000001000100001100100001010011000111010000100101010010110110001101DB內(nèi)存00011存儲(chǔ)器要能夠完成存儲(chǔ)單元的編址/譯碼存儲(chǔ)器要能完成選定存儲(chǔ)單元的讀寫操作CB讀或?qū)懘鎯?chǔ)器要能夠存儲(chǔ)信息3.存儲(chǔ)器工作的物質(zhì)基礎(chǔ)存儲(chǔ)位元（存儲(chǔ)一位“0”和“1”）能夠表示不同的狀態(tài)（兩種，高低電位、磁化方向等）能夠獲取狀態(tài)（能夠進(jìn)行讀操作）能夠控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換（能夠進(jìn)行寫操作）快速的狀態(tài)反轉(zhuǎn)（足夠快的工作速度）存儲(chǔ)單元（統(tǒng)一進(jìn)行讀寫的一組存儲(chǔ)位元）對(duì)存儲(chǔ)位元進(jìn)行編組（編碼信息，2n，如8位ASCII碼）存儲(chǔ)單元進(jìn)行“編址”和“譯碼選擇”（按地址訪問）（1）

存儲(chǔ)介質(zhì)：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器。

4.存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器的分類方法主要有以下幾種：

（2）存取方式：隨機(jī)存儲(chǔ)器、順序存儲(chǔ)器和半順序存儲(chǔ)器。（3）讀寫功能：ROM和RAM。（4）信息的可保存性：易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器（5）在計(jì)算機(jī)中的作用：主存、緩存、輔存和控存。設(shè)計(jì)目標(biāo)：速度快、容量大、價(jià)格低5.存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)的目標(biāo)與存儲(chǔ)體系實(shí)現(xiàn)途徑：存儲(chǔ)體系，所謂存儲(chǔ)體系（存儲(chǔ)層次），是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器部分由多種不同類型的存儲(chǔ)器構(gòu)成。越靠近CPU的存儲(chǔ)器速度越快（價(jià)格高）、容量越??；越遠(yuǎn)離CPU的存儲(chǔ)器容量越大（價(jià)格高）、速度越慢。由操作系統(tǒng)和硬件技術(shù)來(lái)完成程序的定位，使之成為一個(gè)完整的整體。存儲(chǔ)體系設(shè)計(jì)的理論依據(jù)是程序的局部性原理。程序的局部性主要反映在時(shí)間局部性和空間局部性兩個(gè)方面。時(shí)間局部性是指程序中近期被訪問的信息項(xiàng)很可能馬上將被再次訪問?？臻g局部性是指那些在訪問地址上相鄰近的信息項(xiàng)很可能會(huì)被一起訪問。

6.存儲(chǔ)體系的設(shè)計(jì)理論依據(jù)

采用高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）、主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器構(gòu)成的三級(jí)存儲(chǔ)體系。在早期沒有Cache的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，只采用主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器兩級(jí)存儲(chǔ)層次。7.存儲(chǔ)體系的典型構(gòu)成輔存（外存）M3CPU主存M2CacheM1Cache高速度大容量永久性

主存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)包括存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、存儲(chǔ)周期、存儲(chǔ)器帶寬、可靠性、功耗和集成度、性能價(jià)格比等。

8.主存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)存儲(chǔ)容量是指一個(gè)存儲(chǔ)器中可以容納的存儲(chǔ)單元總數(shù)。存儲(chǔ)容量越大，能存儲(chǔ)的信息就越多。存儲(chǔ)容量常用字?jǐn)?shù)或字節(jié)數(shù)（B）來(lái)表示KB、MB、GB、TB、PB等單位。其中，1KB=210B，1MB=220B，

1GB=230B，1TB=240B，1PB=250B。8.主存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)存取時(shí)間又稱存儲(chǔ)器訪問時(shí)間，是指從啟動(dòng)訪問存儲(chǔ)器的“讀寫”命令到“讀寫”完成所花的時(shí)間。它包括讀時(shí)間和寫時(shí)間，通常情況下寫時(shí)間等于讀時(shí)間，通稱為存儲(chǔ)器存取時(shí)間。存儲(chǔ)周期是指連續(xù)啟動(dòng)兩次存儲(chǔ)器存取操作所需的最小時(shí)間間隔，又稱為存取周期、訪問周期、讀寫周期。通常，存儲(chǔ)周期略大于存取時(shí)間，其時(shí)間單位一般為ns。8.主存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)存儲(chǔ)器帶寬是指單位時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)器所存取的信息量，通常以位/秒（b/s）或字節(jié)/秒（B/s）作為度量單位。帶寬是衡量數(shù)據(jù)傳輸速率的重要技術(shù)指標(biāo)。功耗反映了存儲(chǔ)器件的耗電量，集成度標(biāo)識(shí)了存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)容量。希望功耗小、集成度高。8.主存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)性能價(jià)格比是一個(gè)綜合性指標(biāo)。性能主要包括存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、存儲(chǔ)周期、存儲(chǔ)器帶寬和可靠性等，價(jià)格主要包括存儲(chǔ)芯片價(jià)格和外圍電路及成本。通常要求性能價(jià)格比要高