存储器

概述

存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。

存储器分类

1、按存储介质分类

• 半导体存储器
• 磁表面存储器
• 磁芯存储器
• 光盘存储器

2、按存储方式分类

• 随机存储器（RAM）
• 只读存储器（ROM）
• 串行访问存储器

3、按在计算机中的作用分类

• 主存储器
• 辅助存储器
• 缓冲存储器

存储器的层次结构

存储器的3个主要性能指标

速度

容量

每位价格

存储系统层次结构主要体现在缓存——主存和主存——辅存这两个存储层次上。

主存储器

概述

主存的技术指标

存储容量

存储速度

（1）存储容量

（2）存储速度

存储速度是由存取时间和存取周期来表示的。

（3）存储带宽

与存取周期密切相关的指标为存储器带宽，它表示单位时间内存储器存取的信息量，单位可以用字/秒或字节/秒或位/秒表示。

半导体存储芯片简介

1、基本结构

2、半导体存储芯片的译码驱动方式

译码驱动方式

线选法

重合法

随机存取存储器

1、静态RAM
2、动态RAM

动态RAM和静态RAM的比较：

只读存储器

1、掩模ROM
2、PROM
3、EPROM

存储器与CPU的连接

1、存储容量的扩展

（1）位扩展
（2）字扩展
（3）字、位扩展
2、存储器与CPU的连接
（1）地址线的连接
（2）数据线的连接
（3）读/写命令线的连接
（4）片选线的连接

存储器的校验

根据纠错理论得
$$L-1=D+C且D⩾C$$
即编码最小距离L越大，则其检测错误的位数D越大，纠正错误的位数C也越大，且纠错能力恒小于或等于检错能力。

提高访存速度的措施

1、单体多字系统

2、多体并行系统

高速缓冲存储器

Cache——主存存储空间的基本结构：

Cache的命中率：

Cache的基本结构：

Cache的读数操作流程：

Cache——主存地址映射

地址映射方式：

• 直接映射（固定的映射关系）
  
• 全相联映射（灵活性大的映射关系）
  
• 组相联映射（上述两种映射的折中）
  

常用的替换算法：
1、先进先出（First-In-First-Out，FIFO）算法
2、近期最少使用（Least Recently Used，LRU）算法
3、随机法

辅助存储器

磁记录原理

磁表面存储器通过磁头和记录介质的相对运动完成读/写操作。

磁记录方式

（1）归零制（RZ）
（2）不归零制（NRZ）
（3）“见1就翻”的不归零制（NRZ1）
（4）调相制（PM）
（5）调频制（FM）
（6）改进型调频制（MFM）

评价记录方式的主要指标：
（1）编码效率
（2）自同步能力

硬磁盘存储器

硬磁盘存储器的结构：

（1）磁盘驱动器
（2）磁盘控制器
（3）盘片

软磁盘存储器

软盘分为==单面单密度（SS、SD）、双面单密度（DS、SD）、单面双密度（SS、DD）、双面双密度（DS、DD）==四种。

软磁盘控制器的功能是解释来自主机的命令，并向软磁盘驱动器发出各种控制信号，同时还要检测驱动器的状态，按规定的数据格式向驱动器发出读/写数据命令等。具体操作如下：

1、 寻道操作
2、地址检测操作
3、读数据操作
4、写数据操作
5、初始化

磁带存储器

磁带存储器由磁带和磁带机两部分组成。

磁带上的信息可以以文本形式存储，也可以按数据块存储。

磁带信息的校验属于多重校验，由奇偶校验、循环冗余校验和纵向冗余校验共同完成。

循环冗余校验码

循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）码可以发现并纠正信息在存储或传送过程中连续出现的多位错误代码。



从检错和纠错的要求出发，生成多项式应满足以下要求：

1、任何一位发生错误，都应该使余数不为零
2、不同位发生错误应使余数不同
3、对余数继续作模2除，应使余数循环

光盘存储器

光盘存储器可以分为三类：

（1）只读型光盘（CD-ROM）
（2）只写一次型光盘（WORM）
（3）可擦写型光盘

光盘存储器的组成

光盘存储器的组成

盘片

驱动器

控制器

三种存储器之间的对比