存储器知识点总结+题目自测

思维导图

存储器系统

├─1. 分类

│  ├─按介质

│  │  ├─半导体（DRAM/SRAM/Flash）

│  │  ├─磁表面（硬盘）

│  │  └─光存储（光盘）

│  ├─按存取方式

│  │  ├─RAM（随机存取）

│  │  ├─ROM（只读）

│  │  └─SAM（顺序存取）

│  └─按易失性

│     ├─易失性（DRAM/SRAM）

│     └─非易失性（ROM/Flash）

├─2. 层次结构

│  ├─寄存器 → Cache → 主存 → 辅存

│  └─局部性原理（时间/空间）

├─3. 主存

│  ├─DRAM技术

│  ├─地址映射（MAR/MDR）

│  └─性能指标（容量/带宽）

├─4. 存储芯片

│  ├─结构

│  │  ├─地址线（n→2^n单元）

│  │  ├─数据线（位宽）

│  │  └─控制线（R/W/CS）

│  └─扩展方式

│     ├─位扩展（增加位宽）

│     └─字扩展（增加容量）

└─5. 片选控制

   ├─线选法（简单/地址不连续）

   └─译码法（全译码/部分译码）

存储器的分类

字和位

1. 位（bit）**
• **定义**：  
  位是计算机中最小的数据单位，表示一个二进制数字（0或1）。  
• **在存储芯片中的作用**：  
  • **数据存储的基本单元**：每个存储单元（如DRAM的一个电容）存储1位数据。  
  • **决定芯片的位宽**：芯片的**数据线位数**（如4位、8位、16位）表示每次可并行读/写的位数。  
  • **示例**：  
    ◦ 一个“1024×4位”的芯片，表示有1024个存储单元，每个单元存储4位数据，数据线为4根。

2. 字（word）
• **定义**：  
  “字”是CPU一次能处理的数据单位，其位数称为**字长**（如32位、64位）。  
  • **注意**：在存储芯片中，“字”可能指一个存储单元的内容（与CPU字长无关）。  
• **在存储芯片中的作用**：  
  • **寻址的基本单位**：每个“字”对应一个地址，地址线数量决定可寻址的“字数”。  
    ◦ 例如：10根地址线可寻址 \(2^{10} = 1024\) 个字（即1K字）。  
  • **与位宽的关系**：  
    ◦ 若芯片标为“16K×8位”，表示有16K个存储单元（字），每个单元存储8位数据。  

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### **3. 位与字的实际应用**
#### **（1）存储芯片容量表示**  
• **格式**：**字数 × 位数**（如64K×8位）。  
  • **字数**：地址线数量决定（如16根地址线可寻址64K字）。  
  • **位数**：数据线数量决定（如8根数据线表示8位/字）。  

#### **（2）芯片扩展设计**  
• **位扩展**：增加数据位宽（如用2片4位芯片组成8位系统）。  
  • **作用**：匹配CPU字长（如8位CPU需8位数据总线）。  
• **字扩展**：增加存储单元数量（如用4片16K芯片组成64K系统）。  
  • **作用**：扩大存储容量。  

#### **（3）示例计算**  
**题目**：用1K×4位芯片组成4K×8位存储器，需多少芯片？如何连接？  
• **计算**：  
  • 总需求：4K×8位 = 32K位。  
  • 单芯片：1K×4位 = 4K位。  
  • 芯片数：32K / 4K = **8片**。  
• **连接方式**：  
  1. **位扩展**：2片并联（4位→8位）。  
  2. **字扩展**：4组串联（1K→4K）。  

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### **4. 常见混淆点**
• **字长 vs 存储单元位数**：  
  • CPU字长（如64位）是处理能力，存储单元位数（如8位）是芯片设计参数，两者可能不同。  
• **地址线 vs 数据线**：  
  • 地址线决定“字数”，数据线决定“位数”。  

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### **总结**
• **位（bit）**：数据的最小单位，决定芯片的位宽（数据线数量）。  
• **字（word）**：寻址的基本单位，决定芯片的容量（地址线数量）。  
• **核心作用**：二者共同定义存储芯片的规格（如64K×8位），并指导芯片扩展设计（位扩展、字扩展）。