1.3 存儲(chǔ)器系統(tǒng)

　　概述：

　　計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)系統(tǒng)是用來保存數(shù)據(jù)和程序的。對存儲(chǔ)器最基本的要求就是存儲(chǔ)容量要大、存取速度快、成本價(jià)格低。為了滿足這一要求，提出了多級存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。一般可分為高速緩沖存儲(chǔ)器、主存、外存3個(gè)層次，有時(shí)候還包括CPU內(nèi)部的寄存器以及控制存儲(chǔ)器。

　　衡量存儲(chǔ)器的主要因素：存儲(chǔ)器訪問速度、存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)器的價(jià)格;

　　存儲(chǔ)器的介質(zhì)：半導(dǎo)體、磁介質(zhì)和光存儲(chǔ)器。

　　存儲(chǔ)器的組成：存儲(chǔ)芯片+控制電路(存儲(chǔ)體+地址寄存器+數(shù)據(jù)緩沖器+時(shí)序控制);

　　存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)從上層到下層離CPU越來越遠(yuǎn)、存儲(chǔ)量越來越大、每位的價(jià)格越來越便宜，而且訪問的速度越來越慢

　　存儲(chǔ)器系統(tǒng)分布在計(jì)算機(jī)各個(gè)不同部件的多種存儲(chǔ)設(shè)備組成，位于CPU內(nèi)部的寄存器以及用于CU的控制寄存器。內(nèi)部存儲(chǔ)器是可以被處理器直接存取的存儲(chǔ)器，又稱為主存儲(chǔ)器，外部存儲(chǔ)器需要通過I/O模塊與處理器交換數(shù)據(jù)，又稱為輔助存儲(chǔ)器，彌補(bǔ)CPU處理器速度之間的差異還設(shè)置了CACHE，容量小但速度極快，位于CPU和主存之間，用于存放CPU正在執(zhí)行的程序段和所需數(shù)據(jù)。

　　整個(gè)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)可以用下面的圖來說明：

　　通常衡量主存容量大小的單位是字節(jié)或者字，而外存的容量則用字節(jié)來表示。字是存儲(chǔ)器組織的基本單元，一個(gè)字可以是一個(gè)字節(jié)，也可以是多個(gè)字節(jié)。

　　信息存取方式：信息的存取方式影響到存儲(chǔ)信息的組織，常用的有4種，

　　◆順序存取

　　存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)是以記錄的形式進(jìn)行組織，對數(shù)據(jù)的訪問必須按特定的線性順序進(jìn)行。磁帶存儲(chǔ)器的存取方式就是順序存取。

　　◆直接存取

　　共享讀寫裝置，但是每個(gè)記錄都有一個(gè)唯一的地址標(biāo)識，共享的讀寫裝置可以直接移動(dòng)到目的數(shù)據(jù)塊所在位置進(jìn)行訪問。因此存取時(shí)間也是可變的。磁盤存儲(chǔ)器采用的這種方式。

　　◆隨機(jī)存取

　　存儲(chǔ)器的每一個(gè)可尋址單元都具有唯一地址和讀寫裝置，系統(tǒng)可以在相同的時(shí)間內(nèi)對任意一個(gè)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，而與先前的訪問序列無關(guān)。主存儲(chǔ)器采用的是這種方式。

　　◆相聯(lián)存取

　　也是一種隨機(jī)存取的形式，但是選擇某一單元進(jìn)行讀寫是取決于其內(nèi)容而不是其地址。Cache可能采用該方法進(jìn)行訪問。

　　衡量存儲(chǔ)器系統(tǒng)性能的指標(biāo)有以下幾種：

　　存取時(shí)間：一次讀/寫存儲(chǔ)器的時(shí)間

　　存儲(chǔ)器帶寬：每秒能訪問的位數(shù)。

　　存儲(chǔ)器周期：兩次相鄰的存取之間的時(shí)間

　　數(shù)據(jù)傳輸率：每秒鐘數(shù)據(jù)傳輸?shù)腷it數(shù)目。

　　主存儲(chǔ)器：

　　主存儲(chǔ)器是指能由CPU直接編程訪問的存儲(chǔ)器，它存放需要執(zhí)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)。因?yàn)樗�通常位于所謂主機(jī)的范疇，常稱為內(nèi)存。如果內(nèi)存的地址為n位，容量為2的n次。

　　主存儲(chǔ)器的種類很多，主要有：

　　隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)：可以讀出和寫入，隨機(jī)訪問存取，斷電消失

　　只讀存儲(chǔ)器(ROM)：只能讀出原有的內(nèi)容，不能寫入新內(nèi)容

　　可編程ROM(PROM)

　　可擦除PROM(EPROM)

　　電可擦除PROM(E2PROM)

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