二、主存儲器:存儲器分類，存儲器組成與工作原理，Cache存儲器

　　1.ROM存儲器

　　ROM(Read Only Memory)是只讀存儲器，其內(nèi)容只能讀出，不能寫入。

　　PROM(Programmable ROM)是可編程只讀存儲器，允許用戶一次性寫入。

　　EPROM(Erasable PROM)是可擦除的可編程只讀存儲器，可通過紫外光照射來擦除其內(nèi)容，而重新寫入，并可以重復(fù)多次。

　　EEPROM(Electrical EPROM)是電可擦除的可編程只讀存儲器，可不從電路板上拔下芯片，利用電信號擦除與寫入。

　　2.SRAM與DRAM

　　靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器SRAM的基本存儲電路利用觸發(fā)器存儲信息的原理，通常由6支MOS晶體管構(gòu)成，工作速度較快而功耗較高;動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM的基本存儲電路利用電容存儲信息的原理，通常由2支MOS晶體管構(gòu)成，由于電容的漏電而需要經(jīng)常(約2毫秒)刷新，所以工作速度較慢，但芯片存儲容量大且功耗低。

　　3.存儲矩陣與譯碼驅(qū)動

　　設(shè)存儲容量為2n，則存儲器的地址線為n條，若直接譯碼驅(qū)動，就需要2n個驅(qū)動器。為了節(jié)省驅(qū)動線數(shù)，一般將存儲器分成(2n/2)×(2n/2)矩陣，這樣，驅(qū)動線就是2×(n/2)條。例如n=12，存儲容量為4096，若直接譯碼驅(qū)動，則需驅(qū)動線4096條;若采用矩陣式譯碼，則只需驅(qū)動線2×26 =2×64=128條。

　　4.PC機(jī)的存儲控制信號

　　M/IO———訪問存儲器或外設(shè)的控制信號，高電平時表示訪問存儲器。

　　RD———讀信號，低電平時表示讀存儲器。

　　WR———寫信號，低電平時表示寫存儲器。

　　ALE———地址鎖存信號，高電平時將地址鎖存到存儲器中。

　　DEN———數(shù)據(jù)有效信號，低電平時才打開數(shù)據(jù)收發(fā)器(否則存儲器與數(shù)據(jù)總線斷開)。

　　DT/R———數(shù)據(jù)收發(fā)控制信號，高電平表示CPU發(fā)出數(shù)據(jù)，低電平表示CPU接收數(shù)據(jù)。

　　BHE———高8位數(shù)據(jù)允許信號，低電平表示8位數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)是16位數(shù)據(jù)的高8位。經(jīng)過總線的控制器后，存儲器讀寫控制信號的名稱會有所變化，例如MRDC是存儲器讀命令，MWTC是存儲器寫命令等。

　　5.存儲器地址選擇

　　一個存儲器通常由若干存儲器芯片組成，為了實現(xiàn)對存儲器的正確尋址，應(yīng)將存儲器芯片的地址線連到CPU地址線的低位部分，以實現(xiàn)片內(nèi)尋址;CPU地址線的其余部分應(yīng)按存儲器地址分布的要求，通過譯碼器對單個芯片進(jìn)行選擇(產(chǎn)生片選信號CS)。若干為了節(jié)省譯碼器件，只用部分高位CPU地址參加譯碼，則會產(chǎn)生地址重疊問題。在實際應(yīng)用中，應(yīng)避免兩個以上的地址訪問到同一存儲單元。

　　6.CPU時序與存儲器存取時間的配合

　　CPU進(jìn)行讀寫操作是按一定的時序進(jìn)行的，如果存儲器的讀出時間或?qū)懭霑r間較長，不能滿足CPU時序的要求，則需要在CPU時序中插入等待周期，才能保證對存儲器的正確讀寫。

　　7.高速緩存(Cache)

　　為了使高速的CPU與慢速的主存儲器之間能協(xié)同工作，而又不要在CPU時序中插入等待周期，而在CPU與主存儲器之間引入高速緩存(又稱快存)。在快存中存放使用最頻繁的指令和數(shù)據(jù)，這樣CPU的工作速度得到了保證，從而提高了整個系統(tǒng)的工作速度。為什么不提高整個內(nèi)存的速度?因為成本太高。目前內(nèi)存(DRAM)的存取時間是60～70納秒，快存(SRAM)的存取時間是15納秒，而前者的價格是后者的10倍。

　　為了提高快存的工作效率，在CPU中的緩存又分成存取指令和存取數(shù)據(jù)兩部分，并在CPU芯片外設(shè)立二級緩存，奔騰機(jī)的一級緩存容量為16KB(存放指令與數(shù)據(jù)各8KB)，二級緩存容量為256KB或512KB。

　　一、二級緩存合在一起，可使CPU訪問緩存的命中率達(dá)到98%，如果數(shù)據(jù)既不在一級緩存中，又不在二級緩存中，則Cache控制器將從主存中存取數(shù)據(jù)，并在向CPU傳送數(shù)據(jù)的同時，修改緩存中的內(nèi)容。顯然，應(yīng)保持Cache與主存中數(shù)據(jù)的一致性，為此，當(dāng)CPU執(zhí)行寫操作時，不但要寫入Cache中，還要寫入主存中。

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